Bodenbefeuchtungsmittel – EXOwet R3823 und EXOwet R3831

Die Benetzbarkeit ist ein Parameter, der das Verhalten eines Materials bei der Wechselwirkung mit Flüssigkeiten charakterisiert. Sie ist eine äußerst wichtige Eigenschaft des Bodens, da sie dessen landwirtschaftliche Nutzbarkeit bestimmt und Aufschluss darüber gibt, wie die Bodenbefeuchtung gestaltet werden sollte, um bei möglichst geringem Wasserverbrauch möglichst hohe Erträge zu erzielen.

Die Benetzbarkeit der einzelnen Bodenschichten beeinflusst die Wasserverteilung im Bodenprofil. Bei hydrophoben Böden mit geringer Benetzbarkeit besteht die Gefahr, dass sich nach starken Niederschlägen Wasser an der Oberfläche ansammelt und abfließt, was zu einer für die Umwelt schädlichen Wassererosion des Bodens führen kann. Die Folgen dieses Phänomens sind das Auswaschen von Nährstoffen, die Verschlechterung der Bodenqualität und langfristig eine Verringerung der Anbauflächen.

Der Grad der Bodenbenetzbarkeit und die Wasserbewegung im Boden werden durch Bodeneigenschaften wie die chemische und granulometrische Zusammensetzung, die Porosität, den Anteil an Tonfraktionen und Humus, die Menge an organischer Substanz und Mineralien, den Salzgehalt, pH-Wert, aber auch externe Faktoren: Wetterbedingungen, Temperatur, Dürren, Brände, Bodenverschmutzung, Kraftstoffaustritte aus landwirtschaftlichen Maschinen oder agrotechnische Maßnahmen.

Tenside in der Bodenbewässerung

Tenside wurden im Pflanzenbau traditionell eingesetzt und mit verschiedenen Pflanzenschutzmitteln gleichgesetzt. Ihr weltweiter Einsatz in der Agrarindustrie hat jedoch im Zusammenhang mit ihrer Verwendung als Zusatz zum Bewässerungswasser stark zugenommen.

Tenside wirken an der Phasengrenze zwischen Wasser und Boden und senken die Oberflächenspannung des Bewässerungswassers, wodurch dieses leichter in den Boden eindringen und ihn befeuchten kann. Dies wirkt sich positiv auf die Effizienz der Wassernutzung und langfristig auf die Erntequalität aus, auch aufgrund der Verringerung der Auswaschung von Nährstoffen und der Steigerung ihrer Aufnahme durch die Pflanzen.

Die PCC-Gruppe kommt dem Bedarf an Bodenbenetzungsmitteln entgegen und schlägt den Einsatz spezieller Mischungen nichtionischer Tenside vor – EXOwet R3823 und EXOwet R3831.

Die Fähigkeit des Bodens, die Bewässerungslösung zu speichern

Wie effektiv der Boden Wasser zurückhält, ist entscheidend dafür, wie viel Feuchtigkeit und Nährstoffe tatsächlich in den Wurzelbereich gelangen, anstatt abzufließen oder zu verdunsten. Dieser Parameter bestimmt maßgeblich die Effizienz der Bewässerung, der Düngung sowie den allgemeinen Zustand des Bodens. In der folgenden Grafik werden die Retentionskoeffizienten verschiedener Bewässerungslösungen im Boden verglichen:

Abbildung 1 . Vergleich der Retentionskoeffizienten von Bewässerungslösungen.

Bei der Untersuchung wurden etwa 60 g einer Bewässerungslösung (Wasser oder eine 1-prozentige Lösung eines geeigneten Netzmittels) auf etwa 20 g getrocknete Universalerde aufgetragen und gemessen, wie viel von der Lösung im Boden zurückgehalten wird. Die Rückhaltefähigkeit der einzelnen Bewässerungslösungen wurde anhand eines Koeffizienten verglichen, der nach folgender Formel ermittelt wurde:

Befeuchtung der Wurzelzone

Der Einsatz von EXOwet R3823 und R3831 ermöglicht die Rückhaltung von Bewässerungswasser in den oberen Bodenschichten. Eine Simulation dieser Situation wird im folgenden Video veranschaulicht. Zuckerwürfel imitieren die makro- und mikroporöse Struktur des Bodens.

Video 1. Simulation der Befeuchtung der Wurzelzone des Bodens.
Wasser mit zugesetzten Feuchthaltemitteln wird in den oberen Schichten zurückgehalten.

Jeder Würfel wurde mit der gleichen Menge Bewässerungslösung (15 Tropfen) besprengt, und man beobachtete, wie diese in die poröse Struktur eindrang. Nach wenigen Sekunden lässt sich feststellen, dass das Wasser ohne Zusätze blitzschnell in die untere Schicht fließt, während das Wasser mit einem 0,5-prozentigen Zusatz an Benetzungsmitteln in der oberen Schicht zurückgehalten wird. Dies verdeutlicht, dass das Wasser mit Zusätzen im Wurzelbereich des Bodens verbleibt, wo es für die Pflanzen wesentlich besser verfügbar ist als Wasser ohne Zusätze, das schnell in tiefere Schichten abfließt und dabei zusätzlich das Risiko birgt, Nährstoffe auszuschwemmen.

Benetzungsfähigkeit durch Eintauchen

Die Benetzungsfähigkeiten der Produkte EXOwet R3823 und R3831 wurden ebenfalls mithilfe der hauseigenen Methode „Bestimmung der Benetzungsfähigkeit durch Eintauchen“ mit einer Referenz und Wasser als Kontrollprobe verglichen. Zu diesem Zweck wurden standardisierte Scheiben aus rohem Baumwollstrick mit einem Durchmesser von 30 mm verwendet. Die Bestimmung bestand darin, die Benetzungszeit zu messen, d. h. die Zeit zwischen dem Eintauchen der Baumwollscheibe in eine 0,5-prozentige Lösung und dem Zeitpunkt, zu dem sie zu sinken beginnt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Grafik zusammengefasst:

Diagramm 2 . Vergleich der Benetzungszeiten von Baumwollscheiben durch Wasser (Kontrolle) und 0,5-prozentige Lösungen von Netzmitteln.

Die EXOwet-R-Lösungen benetzen die Baumwollscheiben bereits nach etwa 3 Minuten, die Referenz erst nach 4 Minuten, während Wasser ohne Zusatz von Benetzungsmitteln die Scheiben auch 2 Stunden nach Beginn des Versuchs noch nicht benetzt. Es zeigt sich also, dass der Zusatz von Tensiden für zufriedenstellende Benetzungseigenschaften unerlässlich ist.

Wasserretention im Boden

Die Wasserspeicherung im Boden ist ein äußerst wichtiges Phänomen, da sie die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen erhöht und die Trockenresistenz des Bodens verbessert. Der Einsatz von Feuchthaltemitteln bei der Bewässerung steigert die Wasserrückhaltefähigkeit des Bodens erheblich.

Um die Wasserrückhaltefähigkeit verschiedener Bewässerungslösungen zu veranschaulichen, wurde erneut eine Simulation mit Zuckerwürfeln durchgeführt. Die folgenden Fotos zeigen die geringe Wasserrückhaltefähigkeit ohne Zusatz von Benetzungsmitteln:

Abbildung 1. Simulation der Wasserrückhaltung. Wasser mit einem 0,5-prozentigen Zusatz an Benetzungsmitteln wird deutlich besser zurückgehalten.

Jeder der oberen Würfel wurde mit 25 Tropfen Bewässerungslösung benetzt. Nach einigen Minuten wurde beobachtet, dass das Wasser ohne Zusätze fast vollständig aus der porösen Struktur abfloss, während die EXOwet-R-Lösungen vollständig zurückgehalten wurden. Dies deutet darauf hin, dass bereits eine geringe Zugabe von Tensiden zum Wasser die Wasserrückhaltefähigkeit des Bodens erheblich erhöht. Dies ist unter realen Bedingungen äußerst wichtig, da ein schneller Wasserabfluss durch das Bodenprofil zur Auswaschung von Nährstoffen führen kann, die für das Pflanzenwachstum unerlässlich sind.

Erneute Bewässerungsmaßnahmen mit den EXOwet-Produkten R3823 und R3831

Aus früheren Untersuchungen geht eindeutig hervor, dass die Bodenbewässerung mit Lösungen von Benetzungsmitteln wesentlich effektiver ist als die Bewässerung mit reinem Wasser.

Das folgende Video veranschaulicht, wie sich mehrmalige Bewässerungsmaßnahmen mit einer 1-prozentigen Lösung von EXOwet R3831 auf die Wasseraufnahmegeschwindigkeit bei nachfolgenden Bewässerungsvorgängen mit reinem Wasser auswirken:

Video 2. Vergleich der Benetzungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Anzahl der Anwendungen
unter Verwendung einer 1-prozentigen Lösung von EXOwet R3831.

Für die Untersuchung wurden biologisch abbaubare Torftöpfe verwendet, die den Boden (organische Bodensubstanz) imitieren. Diese wurden in Schalen mit Wasser ohne Zusätze gestellt, wobei Topf 1 zuvor nicht mit der EXOwet R3831-Lösung befeuchtet wurde, Topf 2 wurde einmal mit der EXOwet R3831-Lösung befeuchtet und anschließend getrocknet, während Topf 3 zweimal mit der EXOwet R3831-Lösung befeuchtet und anschließend getrocknet wurde.

Es ist zu beobachten, dass Topf 1 auch nach einigen Minuten noch kein Wasser aufnimmt, in Topf 2 die Wasseraufnahme mäßig verläuft, während Topf 3 sehr schnell befeuchtet wird (nach 10 Minuten war die vollständige Befeuchtung erreicht).

Die Schlussfolgerung aus dem vorgestellten Experiment lautet wie folgt: Die vorherige Befeuchtung des Bodens mit Lösungen von Benetzungsmitteln führt zu einer erhöhten und beschleunigten Wasseraufnahme bei nachfolgenden Bewässerungsmaßnahmen. Dies bestätigt die Sinnhaftigkeit mehrmaliger Bewässerungsmaßnahmen mit Lösungen von Bodenbenetzungsmitteln.

Eine ähnliche Untersuchung wurde an echten Bodenproben durchgeführt. In Behälter mit Löchern im Boden wurden jeweils ca. 100 g getrockneter Universalerde gegeben, mit Wasser oder 1-prozentigen Lösungen von Benetzungsmitteln behandelt und anschließend getrocknet. Anschließend wurden die Behälter mit dem Boden in Schalen mit Wasser ohne Zusätze getaucht, und die Zeit sowie die Menge der aufgenommenen Lösung wurden gemessen. Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Grafik dargestellt:

Diagramm 3. Vergleich der Befeuchtungsgeschwindigkeit und der vom Boden aufgenommenen Wassermenge, der zuvor mit verschiedenen Bewässerungslösungen befeuchtet wurde.

Aus der durchgeführten Untersuchung lässt sich schließen, dass die Verwendung von Befeuchtungsmitteln als Zusätze zum Bewässerungswasser nicht nur die Gesamtmenge des aufgenommenen Wassers, sondern auch die Absorptionsgeschwindigkeit erhöht. Boden, der zuvor mit EXOwet-R-Lösungen befeuchtet wurde, nimmt in der ersten Minute nach der Bewässerung etwa zehnmal mehr Wasser auf als Boden, der nur mit Wasser befeuchtet wurde. Das Absorptionsmaximum für EXOwet R wird bereits nach etwa 10–15 Minuten erreicht, während bei reinem Wasser der Anstieg der Absorption annähernd linear verläuft, diese jedoch selbst nach einer Stunde noch 1,5-mal geringer ist als bei den Feuchthaltemitteln.

Zusammenfassung

Wie aus den durchgeführten Untersuchungen hervorgeht, kann der Einsatz von Tensiden, insbesondere von Benetzungsmitteln, erhebliche, spürbare Auswirkungen auf den Boden haben. Die Verwendung von EXOwet R bringt zahlreiche Vorteile mit sich:

• Ausgleich der negativen Auswirkungen, die mit der Wasserabweisung des Bodens zusammenhängen.
• Schnelle und gleichmäßige Bodenbefeuchtung.
• Erhöhung der Wasserverfügbarkeit für das Pflanzenwachstum und die landwirtschaftliche Produktion.
• Wasserrückhaltung im Wurzelbereich.
• Verhinderung unerwünschter Phänomene wie Wasseransammlungen an der Oberfläche, Oberflächenabfluss und Bodenerosion.
• Allgemeine Verbesserung des Bodenzustands.