Künstlicher Trockenstress
Ausgangssituation
An trockene Standorte angepasste Pflanzen gedeihen bevorzugt in mageren, mineralischem und dadurch inhomogenem Substraten mit grober Körnung. Gängige Feuchtesensoren sind i. d R. nur für feinkrümelige Substrate geeignet, da sie auf kleiner Fläche messen. Für die Messung der Bodenfeuchtigkeit in grobkörnigen Substraten soll 1. ein kostengünstiger Sensor entwickelt und 2. eine geregelte Bewässerungssteuerung installiert werden.
Damit wollen wir Pflanzen einem künstlichen und gesteuerten Trockenstress aussetzen und verschiedene Messwerte erfassen.
Bodenfeuchtemessung und – regelung
Es wurde deshalb ein Flächensensor entwickelt, gebaut und getestet, der auch für gröbere Materialen geeignet ist. Er besteht aus 2 V4A-Metallplatten, die mittels 4 Kunststoff-Distanzstücken in einem definierten Abstand gehalten werden ( Bild 1).
Die Feuchtemessung erfolgt über eine Leitfähigkeitsmessung zwischen den Metallpatten.
Hierfür wird eine gepulste Gleichspannung an die Patten angelegt und über einen. Shunt-Widerstand der Strom, der dabei zwischen den Platten und dem dazwischenliegenden Material fliest, gemessen. Dieser Strom ist abhängig von der Feuchtigkeit des Materials zwischen den Platten (Bild 2). Je feuchter das Substrat, desto größer die Stromstärke (mA).
Der Sensor, eine programmierbare elektronischen Steuerung (Siemens LOGO) und eine Pumpe wurden in einem Regelkreis verbaut. An der LOGO-Steuerung wurde ein Schwellenwert festgelegt. Sobald die am Sensor gemessene Stromstärke unter den Schwellenwert fällt, wird die Pumpe eingeschaltet.
Ziel ist zunächst, den Schwellenwert so zu wählen, dass die Pflanze optimal mit Wasser versorgt wird.
Buntnesseln und Maispflanzen wurden mit dieser geregelten Bewässerungssteuerung in Kultur genommen (Bild links).
Für die Simulierung von Trockenstress wurde die Wassermenge bei einzelnen Pflanzen über Durchflussregler begrenzt.
Die Funktionalität der Regelung wurde mit einem Datenlogger und einem handelsüblichen Gardena-Feuchtesensor überwacht (Bild rechts).
