Lysimeter sind Messsysteme zur Bestimmung von Bodenwasserhaushaltsgrößen wie Grundwasserneubildung und Evapotranspiration. Der Einsatz von Lysimetern ist durch ein hohes Maß an technischen, räumlichen und zeitlichen Aufwand geprägt. Entsprechend ist es wichtig bei der Wahl des Messgerätes und des Bodeninhaltes die Voraussetzungen sowie Unterschiede verschiedener Aufbauten zu kennen.

In der Literatur wird nicht zwischen wägbaren und nicht wägbaren Durchflusslysimetern unterschieden (Singh et al. 2017, Shahrajabian and Sun 2024). An einem Standort der BfG nahe Koblenz (Insel Niederwerth) wird beispielhaft gezeigt, dass wägbare und nicht wägbare Durchflusslysimeter Unterschiede in ihrer Sickerwassermenge sowie der Zusammensetzung der stabilen Wasserisotope aufweisen. Es stellt sich somit die Frage für die Forschung, ob und wie weit die Ergebnisse dieser Lysimetertypen als vergleichbar angesehen werden können. Weiterhin stellt sich die Frage, ob es möglich ist, anhand der Ergebnisse der Isotopie des Bodenwassers Rückschlüsse auf unterschiedliche Bodentypen zu ziehen und inwieweit eine Charakterisierung möglich ist.

In dieser Studie werden mit Hilfe der stabilen Wasserisotope die young water fraction sowie Evaporationseinflüsse an den wägbaren und nicht wägbaren Lysimetern ermittelt und verglichen. Weiterhin werden die unterschiedlichen Bodentypen verglichen (Auelehm (A), Lösslehm (L), Hochflutsand (H) und verlehmter Bims (B)). In den wägbaren Systemen zeigten sich niedrigere Jahressickerwassermengen als in den nicht wägbaren (z.B. A wägbar 4015 ml und nicht wägbar 5829 ml, Mittelwert seit 1995). Im Hinblick auf die isotopische Zusammensetzung des Sickerwassers über ein Jahr betrachtet, fanden sich nach vorläufigen Untersuchungen in den wägbaren Aufbauten leicht abgereicherte Wasserisotopien im Vergleich zu den nicht wägbaren (z.B. Jahresmittelwert für H wägbar -49,6 ‰ δ²H und H nicht wägbar ‑47,5 ‰ δ²H). Im Gegensatz dazu ergaben die berechneten Verdunstungslinien der wägbaren Lysimeter einen größeren Evaporationseinfluss als jene der nicht wägbaren. Bei den untersuchten Bodentypen sind sich die Jahressickerwassermengen seit 1995 relativ ähnlich, ausgenommen des H (wägbar) und B (nicht wägbar) (4015 bzw. 5829 ml (A), 4255 bzw. 6143 ml (L), 5957 bzw. 6128 ml (H), 3862 bzw. 5485 ml (B); jeweils wägbar bzw. nicht wägbar). Auch in der Isotopie gibt es Unterschiede der betrachteten Bodenarten; zum Beispiel zeigt B eine geringe Variabilität der isotopischen Zusammensetzung verglichen mit den anderen Standorten (B: δ¹⁸O = -8,14 bis ‑5,15 ‰ und δ²H = -54,3 bis -40,8 ‰; A: δ¹⁸O = -7,88 bis -0,90 ‰ und δ²H = -57,2 bis ‑23,5 ‰). Im Mittel gibt es hingegen nur recht geringe Abweichungen der stabilen Isotopenergebnisse (Mittelwerte von -6,97 bis -6,27 ‰ für δ¹⁸O und -50,5 bis -47,1‰ für δ²H).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Studie ein praktisches Beispiel zur Anwendung von stabilen Wasserisotopen als Tracer an Lysimetern darstellt und systembedingte Unterschiede der verwendeten Aufbauten aufzeigt, die in zukünftigen Forschungsprojekten berücksichtigt werden sollten.

Singh, G., Kaur, G., Williard, K., Schoonover, J., & Kang, J. (2018). Monitoring of water and solute transport in the vadose zone: A review. Vadose Zone Journal, 17(1), 1-23.

Shahrajabian, M. H., & Sun, W. (2024). A review of lysimeter studies and experiments by considering agricultural production. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 20(2), 114-132.