Der TensioMark-Sensor misst einen besonderen Aspekt der Bodenfeuchte - die sogenannte Wasserspannung. Das neue, patentierte Messprinzip besteht darin, dass das Echo von Wärmeimpulsen gemessen wird und dieses vom Wassergehalt des Bodens, bzw. seiner Wasserspannung abhängig ist. Großer Vorteil des TensioMarks ist sein extrem weiter Messbereich, der von pF0 bis pF7 reicht (0 - 10.000.000 hPa). Der angezeigte Messwert pF0  kann dabei als Wassersättigung aufgefasst werden. 

Der poröse Teil des TensioMark-Sensors dient als keramische Membran, die sich stets im hydraulischen Gleichgewicht mit der Wasserspannung des Boden befindet. Somit verhält sich der TensioMark-Sensor ähnlich wie ein Tensiometer - daher - Erfassung auch sehr niedriger Saugspannungswerte.

Die auch als Bodenwasserspannung, Saugspannung, Matrixpotenzial oder Tension bezeichnete Wasserspannung stellt eine Größe zur Beschreibung der Energieverhältnisse im Porenwasser dar, welche die hydraulische Verfügbarkeit des im Porenvolumen vorhandenen Wassers charakterisiert. 

Die Wasserspannung resultiert aus den, durch die Poren des Bodens, bewirkten Kapillarkräften und lässt sich daher in Form eines negativen Druckes ausdrücken, wobei die Wasserspannung umso niedriger ist, desto trockener der Boden ist, bzw. desto kleiner der von Wasser benetzte Anteil des Porenvolumens ist. 

In Böden auftretende Wasserspannungen können dabei zwischen 0 und ca. -4.500.000 mbar betragen bzw. – als dekadischer logarithmischer Wert ausgedrückt – zwischen etwa pF0 bis etwa pF6.653 (z.B. sandige Böden in Wüstenklimaten, 5% Luftfeuchte, 45°C). 

Die Wasserspannung, bzw. Tension, besitzt insbesondere deshalb eine hohe Aussagekraft, da sie direkt die Bindungsenergie des Wassers im Boden angibt. 

Pflanzen können nur solange Wasser aus dem Boden aufnehmen können, wie das Matrixpotential der Pflanzenwurzeln niedriger ist, als das des umgebenden Bodens.  

Als  pflanzenverfügbar  gelten  Wasservorräte  in Poren  mit  Äquivalentdurchmessern  zwischen 50μm  (pF1,8)   und 0,2μm  (pF4,2), wobei der pF-Wert von 4.2 den permanenten Welkepunkt beschreibt, der jedoch artspezifisch etwas schwanken kann. 

hier ein paar Beispiele: 

Krautige Pflanzen: bis ca. -10.000 mBar (pF  4.0)

Mitteleuröpäische Bäume: bis ca. -30.000 mBar (pF 4.47)

Xerophyten (z.B. Kakteen): bis ca. -60.000 mBar (pF 4.78)

Die Sensoren werden in 15 Stufen von 0 bis 750 mBar mit Hilfe eines Lysimeters (Unterdruckverfahren) kalibriert. 

Höhere pF-Werte werden mit Hilfe hochreiner gesättigter Salzlösungen ermittelt (K2SO4, KCl, NaCl, K2CO3, C2H3KO2, NaOH).

z.B.

NaOH entspricht zum Beispiel einem pF-Wert von 6.58935 bei 20°C (=3.884.706 mBar).

Die Wasserspannung, bzw. Tension besitzt insbesondere deshalb eine hohe Aussagekraft, weil sie direkt die Bindungsenergie des Wassers im Boden angibt. Die Angabe des Wassergehaltes, wie er von vielen Bodensensoren ermittelt wird, ist daher nur bedingt hilfreich. 

Die Wasserspannung ist in erster Linie eine Funktion der Bodenart und des Porenvolumens. Das Bodengefüge und die Bodenart haben also einen großen Einfluß auf das pflanzenverfügbare Wasser. 

Hier ein Beispiel:

Der pF-Wert von 4.2 (-15.850 mBar) gilt allgemein als der permanente Welkepunkt. Ab diesem Wert kann die Pflanzenwurzel kein Wasser mehr aus dem Boden aufnehmen. Dieser Grenzwert von pF4.2 entspricht allerdings in Tonböden einem Wassergehalt von etwa 30 Vol.%, während in Sandböden dieser Wert bereits bei ca. 2 Vol.-% Wassergehalt im Boden erreicht wird.

Folglich bietet die Angabe des Wassergehaltes als solche, im Gegensatz zur Wasserspannung, keine geeignete Bezugsbasis. Aus diesem Grund werden für die Steuerung von Bewässerungssystemen vornehmlich Messverfahren zur Erfassung der Wasserspannung eingesetzt. Entsprechendes gilt für die Berechnung von Wasserbewegungen in Böden, da die Bewegung der Wassermoleküle in solchen Substraten vom Gradienten der Wasserspannungen, bzw. Tensionen abhängt. 

Einbau:

Am Einbauort sollte die Keramikflächen kurz gewässert werde, um eine rasche Anpassung an das Bodenmatrixpoteial zu gewährleisten (30-60min, ca. 2 cm Wasserstand).

Der Einbau von TenioMark-Sensoren in den Boden sollte vorzugsweise vertikal mit der Sensorspitze nach unten, bzw. horizontal erfolgen.

Einbau in größeren Bodentiefen:

Zum Einbau des TensioMark-Sensors in tiefere Bodenschichten wird, vergleichbar zum Tensiometer, an der vorgesehenen Stelle mit einem Bohrer (z.B. Stech- o. Edelmanbohrer) ein Loch bis in die gewünschte Tiefe gebohrt. Das Bohrloch sollte idealerweise einen Durchmesser von ca. 30 mm aufweisen. Nun wird eine geringe Menge des skelettfreien erbohrten Bodenmaterials mit Wasser zu einer mehr oder weniger zähflüssigen Masse angerührt und unmittelbar vor der Installation eine entsprechende Menge davon in das Bohrloch hineingegeben. Diese Menge muss dem Durchmesser des Bohrloches angepasst sein und in jedem Fall ausreichend bemessen werden, um das TensioMark möglichst vollständig zu umschließen. 

Bemerkung: Allerdings ist, im Gegensatz zum Tensiometer, beim TensioMark kein perfekter Materialschluss nötig. Einzelne Kapillarbrücken zum Gleichgewichtskörper reichen aus, damit sich das Matrixpotential des Bodens auf die keramische Membranen überträgt. 

Kurzanleitung zum analogen Ausgangssignal 

Versorgungsspannung: 8 bis 14 Volt

Anschluß (Versorgung): braunes Kabel (+) / graues Kabel (-) 

Analoges Signal: 0 bis 2,5 Volt = in 0,5mV-Schritten

Ausgangsimpendance: 100 Ohm

Anmerkung: nach dem Anschalten der Stromversorgung kann es zu

einem ein-sekündigen Volt-Signal von 1.0V kommen. Dieser geht das wieder runter auf 0 Volt.

Ausgangssignal: die Ausgangsspannung liegt zwischen dem grauen und dem weißen Kabel an.

0-Volt-Offset: 0,015 bis 0,025 Volt

Anschluß an Fremdlogger: ca. 20sec Vorlauf einstellen bis Messwert anliegt

Kurzanleitung zum digitalen Ausgangssignal

Versorgungsspannung: 8 bis 14 Volt

wichtig: die Stromversorgung des pF-Meters verfügt nur über 

einen Überspannungsschutz für kurze Überschreitungen der vorgegeben Versorgungsspannung

Anschluß (Versorgung): 

braunes Kabel (+) / graues Kabel (-) 

Digitaler Anschluß: 

rosa Kabel: SDI12 Signal (nominal 0 to 5V), graues Kabel: GND (power GND)

Analoges Signal: 0 bis 2,5 Volt = in 0,5mV-Schritten

Ausgangsimpendance: 100 Ohm

Anmerkung: nach dem Anschalten der Stromversorgung kann es zu

einem einsekündigen Volt-Signal von 1.0V kommen. Dieser geht das wieder runter auf 0 Volt.

Ausgangssignal: die Ausgangsspannung liegt zwischen dem grauen und dem weißen Kabel an.

0-Volt-Offset: 0,015 bis 0,025 Volt

Anschluß an Fremdlogger: ca. 20sec Vorlauf einstellen bis Messwert anliegt