Lysimeter
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Ein Lysimeter (von griech. lysis = Lösung, Auflösung und metron = Maß) ist ein Gerät zur Beprobung von Bodensickerwasser, um dessen Quantität und Qualität zu bestimmen. In der Umweltforschung und Landwirtschaft werden Lysimeter zur Erfassung von Wechselwirkungen, bzw. Stofftransporten zwischen der Atmosphäre, den Pflanze, dem Boden, der Tierwelt und dem Grundwasser verwendet.
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[Bearbeiten] Funktionsweise
Lysimeter sind oben und unten offene Zylinder, die mit einem Bodenkern gefüllt und in den Boden so eingelassen sind, dass sie mit ihrer Umgebung glatt abschließen. Damit der Bodenkern nicht nach unten aus dem Zylinder herausrutscht, das Bodensickerwasser aber trotzdem aufgefangen werden kann, liegt der Bodenkern auf einer Lochplatte und/oder einem Flies. Der im Lysimeter befindliche Boden ist in der Regel ein ungestörter Bodenkern aus der nahen Umgebung, kann bei speziellen Fragestellungen aber auch ein gestörter, künstlich geschichteter Boden sein. Die Oberfläche des Bodenkerns im Lysimeters ist meist mit der Vegetation der unmittelbaren Umgebung bewachsen.
[Bearbeiten] Einrichtung
Bei der Einrichtung eines Lysimeters ist zu beachten, dass die Einbaumaßnahmen eine erhebliche Störung des natürlichen Stoff- und Wasserhaushalts darstellen (Fuge zwischen Zylinder und Bodenkern, Vegetation u.a.) und dass es meist eine geraume Zeit dauert (bis zu ein oder zwei Jahren) bis sich wieder ein Gleichgewicht eingestellt und das Lysimeter sich seiner Umgebung angepasst hat. Erst dann sind brauchbare Messergebnisse zu erzielen.
[Bearbeiten] Lysimetertypen
Man unterscheidet Groß- und Kleinlysimeter. Großlysimeter sind teure bauliche Anlagen aus Metall (Lysimeterzylinder), oder aus Beton (Becken z. B. mit natürlicher Waldvegetation). Die Lysimeterzylinder haben einen Durchmesser von bis zu 3.2 m und eine Höhe von bis zu 2 m. Die Lysimeter stehen auf Waagen (wägbare Lysimeter) und die Anlagen sind zur Kontrolle und Beprobung unterirdisch begehbar. Kleinlysimeter haben Durchmesser von etwa 10-30 cm (z. B. aus Metall oder Keramik) und die Bodenkernhöhen betragen je nach Fragestellung etwa 10 - 30 cm. Sie können zusammen mit dem Auffanggefäß für das Sickerwasser von oben aus dem Boden entnommen und gewogen oder beprobt werden.
Die Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR betrieb nördlich von Weimar (Ramsla/Buttelstedt) eine Lysimeteranlage von ca. 100m×100m. Damit konnte langfristig der Wasserhaushalt von Getreide- oder Kartoffelschlägen beobachtet werden. Die am Schlagende installierte Meßstation gehörte zum Forschungszentrum für Bodenfruchtbarkeit im benachbarten Jena. Begehbare Großlysimeteranlagen werden auch Lysimeterkeller genannt. Die dort befindlichen Großlysimeter haben die gleiche Temperatur wie der umgebende Boden und die Oberfläche ist der Witterung bzw. dem natürlichen Niederschlag des Standortes ausgesetzt. Der Bewuchs der umgebenden Fläche ist eine landwirtschaftliche Anbaukultur, wie z.B. Acker oder Grünland, auf den Lysimetern kann eine andere Nutzpflanze eingesetzt sein.
[Bearbeiten] Messgrößen
Mit einem Lysimeter können Messgrößen zum Wasserhaushalt und Stoffhaushalt des Bodens gewonnen werden. Die Sickerwassermenge (Infiltration) kann man direkt durch Auffangen messen oder aus dem Gewicht des Lysimeters bestimmen. Die Differenz aus Niederschlagsmenge und Sickerwassermenge ist die Verdunstung (Evaporation bzw. Evapotranspiration). Die chemische Analyse des Sickerwassers liefert Aussagen zum Stoffhaushalt (Nährstoffe, Schadstoffe u.a.).
[Bearbeiten] Anwendungsgebiete
Meteorologen benutzen Kleinlysimeter zur Bestimmung der Verdunstung. Kleinlysimeter werden in der Umweltforschung eingesetzt, um die Migration von Schadstoffen von der Bodenoberfläche in den Boden zu verfolgen (z.B. über die Deposition eingetragene Schadstoffe). Großlysimeteranlagen gibt es nur wenige in Deutschland. In der Umweltforschung und Landwirtschaft geben Großlysimeter einen Bodenausschnitt wieder, indem Wechselwirkungen, bzw. Stofftransporte zwischen der Atmosphäre, den Pflanze, dem Boden, der Tierwelt und dem Grundwasser unter natürlichen Bedingungen detailliert studiert werden können. Unter anderem werden Lysimeter zu Fragestellungen, die im Zusammenhang mit dem Klimawandel stehen, verwendet. Weiterhin dienen Lysimeter in der chemischen Industrie bei der Entwicklung von Pflanzenschutzmitteln, weil Daten zum Verhalten der Pflanzenschutzmittel (Migration, Abbau, Metabolite u.a.) bei der Zulassung vorgelegt werden müssen.
