Het vasthouden van bodemwater en hydraulische geleidbaarheid in natuurlijke en door de mens veranderde omgevingen helpen ons veranderingen in de gezondheid en functionaliteit van de bodem te begrijpen en waar te nemen. Het kwantificeren van hydraulische eigenschappen door middel van de bodemwaterretentiecurve (SWRC) en de geleidbaarheidscurve van het bodemwater biedt inzicht in de belangrijkste drijfveren van bodemfysisch gedrag en karakterisering van waterbeweging1. De relatie tussen het volumetrische watergehalte (θ) en de matrische kop (h) wordt weergegeven in een SWRC, en de bereiken binnen de curve beschrijven het verzadigingspunt, de veldcapaciteit en het permanente verwelkingspunt2. Bodembeheerpraktijken, wijzigingen, soorten agro-ecosystemen en milieuomstandigheden kunnen allemaal van invloed zijn op de bodemhydrauliek 3,4. Deze factoren kunnen op hun beurt van invloed zijn op het transport van opgeloste stoffen5 en het beschikbare water voor de plant6, de bodemademhaling en microbiële activiteit7, evenals de bevochtigings- en droogcycli8. Als een belangrijk onderdeel bij het kwantificeren van een gezonde en functionerende bodem, is een goede analyse van de SWRC absoluut noodzakelijk voor het verkrijgen van een geïnformeerd begrip van de hydraulische eigenschappen van de bodem.
Er bestaan momenteel verschillende meettechnieken voor het ontwikkelen van een betrouwbare SWRC, waarbij de hangende waterkolom- en drukplaatmethoden gebruikelijke traditionele benaderingen zijn voor het bepalen van de poriegrootteverdeling van grond2. Traditionele methoden kunnen tijdrovend zijn en duren meestal weken of maanden om een kleine set monsters te analyseren9. Bovendien resulteren deze methoden, zodra de analyse is voltooid, in slechts enkele gegevenspunten die de SWRC9 informeren. Bovendien kan de nauwkeurigheid van het produceren van representatieve gegevens met behulp van traditionele methoden zoals drukplaten een punt van zorg worden bij lagere matrische potentialen, met name bij bodems met een fijne textuur10,11. Modernere technieken, waarbij gebruik wordt gemaakt van de eenvoudige benadering van verdampingsexperimenten met behulp van tensiometers en de dauwpuntmethode met gekoelde spiegel, hebben de neiging om meer reproduceerbare gegevens te leveren over een breed scala aan bodemtexturen2. Oorspronkelijk ontwikkeld door Wind in 1968, omvatte het eenvoudige verdampingsexperiment het meten van veranderingen in de watermassa en spanningsveranderingen door middel van tensiometers in het bodemmonster in de loop van de tijd12. Naarmate verdamping optreedt, worden massametingen van grondmonsters uitgevoerd met specifieke tijdsintervallen om een SWRC te creëren. Later verfijnd door Schindler (1980), omvatte de methode slechts twee tensiometers die op verschillende drukkoppen in het grondmonster werden geplaatst. De gewijzigde methode werd vervolgens getest en gevalideerd als geschikt voor gebruik in wetenschappelijke analyse 13,14. Een belangrijk voordeel van het eenvoudige verdampingsexperiment is de mogelijkheid om gemakkelijk gegevens te produceren over een groot deel van de bodemvochtcurve (0 tot -300 kPa), met meer datapunten dan met traditionele methoden.
Deze moderne methoden omvatten geautomatiseerde instrumenten die gedurende de analyseperiode van het monster talrijke gegevenspunten verzamelen en gegevens produceren met behulp van een software-interface. Het instrument voor hydraulische eigenschappen is een eigentijds instrument dat waterretentiecurven en geleidbaarheidscurven creëert op basis van monstergegevens15. Door gebruik te maken van een eenvoudig verdampingsexperiment met behulp van het hydraulische eigenschapsinstrument, kan de relatie tussen watergehalte en waterpotentieel in de bodem worden geëvalueerd1. In dit experiment bestaat het water dat aanwezig is in de tensiometeras in evenwicht met water in de bodemoplossing. Als er verdamping van grondwater optreedt en het grondmonster droogt, vindt cavitatie plaats in de tensiometer en eindigt het experiment. Er is een beperking van het instrument voor hydraulische eigenschappen in het droge bereik van de SWRC, aangezien het instrument alleen in staat is om te werken binnen matrische potentialen van 0 tot -100 kPa. Dit kan worden verholpen door gegevens op te nemen die zijn gegenereerd met een dauwpuntexperiment met gekoelde spiegel met behulp van een bodemwaterpotentiaalinstrument16, dat het gegevensbereik kan uitbreiden tot -300.000 kPa of het permanente verwelkingspunt. Al deze gegevens worden samengebracht in de nabewerking van de modelleringssoftware om de SWRC op samenhangende wijze te informeren van nulspanningen naar hogere spanningen, zelfs voorbij het verwelkingspunt. De SWRC- en hydraulische geleidbaarheidscurven worden vervolgens gegenereerd op basis van matrische potentiaaldatapunten die gedurende de meetperiode zijn genomen, waardoor een volledige curve kan worden gegenereerd die wordt geprojecteerd van verzadiging tot permanent verwelkingspunt.
De hier beschreven methode presenteert een beknopte bedieningsprocedure voor bodemanalyse met een hydraulisch eigenschapsinstrument. Deze methode is uitgevoerd in een aantal wetenschappelijke omgevingen, waaronder kwantificering van de bodemgezondheid in een breed scala van agro-ecosystemen 3,17,18,19, en er zijn inspanningen geleverd om de beste praktijken te begrijpen die verder gaan dan de gebruikershandleiding van het instrument 20. Hier wordt een gestandaardiseerd protocol uiteengezet voor alle stappen van de procedure, inclusief veldbemonstering, monstervoorbereiding, softwarefunctie en gegevensverwerking. Het volgen van deze methode zorgt voor een succesvolle campagne die resulteert in betrouwbare gegevens. Cruciale stappen voor het waarborgen van kwaliteitsgegevens, gemeenschappelijke uitdagingen en best practices worden gepresenteerd om een goede implementatie te garanderen.