Hintergrundinformationen

Messnetz Kanton Solothurn

Das Amt für Umwelt, Abteilung Boden nimmt im Jahr 2008 die ersten zwei Stationen des Bodenmessnetzes im Rahmen eines Pilotprojektes in Betrieb. Diese Pilotphase dient vor allem der Evaluation der technischen Ausrüstung und des Datenmanagements. Im Sommer 2011 werden die ersten 10 Stationen in Betrieb genommen und im Frühling 2014 mit den Stationen in Mühledorf und Fulenbach ergänzt. Die Station in Mühledorf wurde im Jahr 2017 an einen neue Standort verlegt. Das Messnetz im Kanton Solothurn besteht insgesamt aus 12 Standorten. 8 Standorte liegen auf Dauerwiesen und 4 Standorte im Wald. Die Standorte decken die verschiedenen Regionen des Kantons ab.

Messnetz Kanton Basel-Landschaft

Seit dem Jahre 2005 betreibt das Amt für Umweltschutz und Energie, Fachstelle Bodenschutz, ein Netz mit zuletzt 6 Tensiometerstationen zur Messung der Bodenfeuchte oder Saugspannung im Boden. Die Messwerte wurden im Sommerhalbjahr dreimal wöchentlich manuell abgelesen. Ab dem Jahr 2012 wurde dieses Netz mit vollautomatisierten Messstationen abgelöst, welche neben der Bodenfeuchte und der Niederschlägen auch die Boden- und Lufttemperatur in den jeweiligen Böden über das ganze Jahr hinweg misst. Geplant sind mittelfristig 4–6 Messstationen in den verschiedenen Regionen des Kantons Basel-Landschaft.

Messnetz Kanton Aargau

Die Abteilung für Umwelt des Kanton Aargau nahm Ende 2012 die erste Station in Betrieb. Weitere Stationen folgten im Frühjahr und Spätsommer 2013, so dass das Messnetz im Kanton Aargau mittlerweile aus 10 Stationen in der Landwirtschaftszone auf Dauerwiesen und Weiden besteht.

Messnetz Kanton Zug

2014 entschied sich das Amt für Umweltschutz des Kantons Zug zum Anschluss an das bereits bestehende Bodenmessnetz Nordwestschweiz. Ende 2014 war es dann endlich soweit: Mit der Messstation in Cham konnte der Kanton Zug seine erste Tensiometerstation zur Bodenfeuchtemessung in Betrieb nehmen. Eine zweite Messstation ist in der Gemeinde Menzingen geplant und sollte im Frühsommer 2015 folgen.

Messnetz Kanton Fribourg

Im Dezember 2015 wurde im Kanton Freiburg auf dem Gelände des landwirtschaftlichen Instituts Grangeneuve eine erste Tensiometerstation installiert. Weiteren Stationen werden in den nächsten Jahren das Bodenmessnetz ergänzen.

Messnetz Kanton Bern

Seit 1996 betreibt die Fachstelle Bodenschutz ein Messnetz zur Erhebung der Bodenfeuchte und des Niederschlags. An 6 Standorten werden die Werte im Sommerhalbjahr wöchentlich dreimal, im Winterhalbjahr wöchentlich einmal manuell abgelesen. An sechs Standorten sind automatische Anlagen vorgesehen, die erste wurde 2016 in Zollikofen realisiert.

Zweck der Messungen

Die Saugspannung ist ein indirektes Mass für die aktuelle Bodenfeuchte und ermöglicht eine Bewertung der Verdichtungsempfindlichkeit und Tragfähigkeit des Bodens. Die Saugspannung ist bei Erdarbeiten von zentraler Bedeutung: sie bestimmt die zulässige physikalische Beanspruchung des Bodens. Bei Einhaltung dieser Belastungsgrenzen kann eine bodenschonende Bewirtschaftung sichergestellt werden. Die Saugspannungsdaten dienen – unter Einbezug der Kenndaten von Fahrzeugen und Maschinen – als Entscheidungsgrundlage für die bodenschonende Durchführung von Erdarbeiten im Hoch- und Tiefbau sowie für einen bodenverträglichen Maschineneinsatz in der Land- und Forstwirtschaft. Bei Nichtbeachten dieser Belastungsgrenzen ist der Boden verdichtungsgefährdet.

Das Bodenmessnetz stellt allen Interessierten kontinuierliche Informationen zur Bodenwasserdynamik in Abtrocknungs- und Niederschlagsphasen zur Verfügung und kann somit auch als Entscheidungshilfe bei einem allfällig notwendigen Bewässerungseinsatz in Trockenphasen oder als zusätzliches Hilfsmittel für die Risikoabschätzungen bei Hochwassersituationen dienen.

Das Messnetz soll die Akteure, die mit Boden arbeiten (Land- und Forstwirte, Baufachleute, Planer und Berater), motivieren, diese Bodendaten als zusätzliche Kriterien standardmässig in die Planung und Durchführung von Erdarbeiten mit einzubeziehen.

Handtensiometer
Tensiometer mit Unterdruckmanometer

Was versteht man unter Saugspannung?

Der Boden besteht aus festen Bestandteilen (Matrix) und dazwischenliegenden Hohlräumen. Diese sind strukturiert und stellen ein zusammenhängendes System für den Gas- und Wasserhaushalt im Boden dar. Bei Wassersättigung (z.B. nach einem starken Niederschlag oder in der Vegetationsruhe) sind alle Poren mit Wasser gefüllt. Bedingt durch die Schwerkraft entleeren sich grosse Poren aber sehr schnell. In den mittleren und den feinen Poren dagegen wird das Bodenwasser aufgrund der hier wirkenden Kapillarkräfte festgehalten.

Diese Kraft, physikalisch gesehen ein Unterdruck, nennt man Saugspannung. Sie stabilisiert mit zunehmendem Unterdruck die festen Bodenteilchen immer besser und hat damit einen direkten Einfluss auf die mechanische Belastbarkeit des Bodens. Bei hoher Saugspannung ist daher auch die Tragfähigkeit des Bodens viel grösser und die Gefahr von Bodenschäden durch Verdichtung ist klein. Hingegen ist bei feuchtem oder gar nassem Boden und der damit verbundenen geringen Saugspannung die Verdichtungsgefährdung viel grösser. Die Saugspannung entspricht auch der Kraft, die die Pflanzenwurzeln aufbringen müssen, um dem Boden überhaupt Wasser entziehen zu können.

Tensiometer mit Unterdruckmanometer
t8 Tensiometer von UMS

Wie wird die Saugspannung gemessen?

Die Saugspannung wird mit einem sogenannten Tensiometer ermittelt. Eine poröse Keramikzelle («Kerze») am unteren Ende des Tensiometers wird in der gewünschten Bodentiefe eingebaut (Standardtiefe 35 cm; entspricht dem obersten Bereich des Unterbodens). Das Tensiometer stellt über die Keramikkerze den hydraulischen Kontakt zwischen dem Bodenwasser und einem oberirdisch endenden Kunststoffrohr mit Unterdruckmanometer her. Hier kann die im Boden herrschende Saugspannung abgelesen werden (s. Foto 1). Bei modernen, elektronisch ablesbaren Tensiometern ist die Messeinrichtung sehr nahe an der Tensiometerkerze positioniert, so dass beinahe das ganze Messinstrument in den Boden eingebaut werden kann und mechanische Beeinträchtigungen und Temperatureinflüsse stark reduziert werden können (s. Foto 2).

Die Masseinheiten für die Saugspannung sind cmWS (cm Wassersäule), hPa (Hektopascal) oder – diese Druckeinheit wird heute am häufigsten verwendet – cbar (Centibar).