Die elektrische Leitfähigkeit (EC) einer Substanz wird definiert als „die Fähigkeit oder Kraft, Elektrizität zu leiten oder zu übertragen“. Ihre Einheit ist Milli‑Siemens pro Zentimeter [mS/cm]. Die elektrische Leitfähigkeit wird als physikalische Eigenschaft betrachtet, da sich die Identität dieser Substanz nicht verändert.

Mit Fluss von Ladung ist in der Regel elektrischer Strom gemeint. Ein Metall, wie es etwa in einem elektrischen Kabel verwendet wird, enthält eine große Anzahl freier Elektronen. Diese Elektronen leiten den elektrischen Strom von einem zum nächsten, ähnlich wie eine Reihe von Menschen, die eine Eimerkette bildet. Ein solches Metall wird als Leiter bezeichnet. In ähnlicher Weise verleihen gelöste Feststoffe, bei denen es sich in den meisten Fällen um anorganische Salze handelt, dem Wasser die Fähigkeit, einen elektrischen Strom zu leiten. Die gelösten Salze bilden positiv und negativ geladene Ionen, die auch Kationen und Anionen genannt werden. Zum Beispiel enthält eine Salzart Natriumchlorid (NaCl), das beim Lösen in Wasser Elektrolyte bildet, von denen die meisten zu Ionen werden, wie in der chemischen Gleichung gezeigt.

Neben Natriumsalzen zählen zu den gelösten Feststoffen unter anderem Kalium (K+), Magnesium (Mg2+), Kalzium (Ca2+), Sulfate (SO42-) und Bicarbonate (HCO3-). Reines oder deionisiertes Wasser enthält keine Ionen und ist daher kein guter Leiter für Elektrizität. Wenn wir dem Wasser Salze hinzufügen, steigt die elektrische Leitfähigkeit des Wassers. Durch die Messung der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers können wir somit die Gesamtmenge der gelösten Salze bzw. den Salzgehalt (Salinität) des Wassers bestimmen.

Außerdem können mit der Messung der elektrischen Leitfähigkeit nicht alle gelösten Feststoffe erfasst werden. Beispielsweise können damit keine Zucker gemessen werden. Obwohl Zucker in Wasser löslich ist, bildet er keine Ionen und ist daher kein Elektrolyt. Das bedeutet, dass die elektrische Leitfähigkeit im Bewässerungswasser nur die Gesamtmenge der gelösten Salze im Wasser erfassen kann.

Pflanzen benötigen Nährstoffe für ihr Wachstum und ihre Entwicklung. Die Aufnahme und Zusammensetzung der Nährstoffe hängt von der Pflanzenart, dem Wachstumsstadium und den Wachstumsbedingungen ab. Jede Pflanze hat ihre eigene Nährstoffrezeptur, die sich aus den Nährstoffzusammensetzungen zusammensetzt. Dem Bewässerungswasser werden Düngemittel zugesetzt, um die gewünschte Nährstoffzusammensetzung für das Pflanzenwachstum bereitzustellen. Düngemittel sind in der Regel feste Salze, die in Wasser gelöst werden und dabei Ionen bilden, wie z. B. Kaliumionen (K+), Kalziumionen (Ca2+) und Nitrate (NO3-). Die Pflanze nimmt diese Ionen als Nährstoffe für Wachstum und Entwicklung auf. Die folgende Tabelle zeigt eine typische Rezeptur für Tomaten einschließlich Konzentrationen und Verhältnissen. Diese Rezeptur wurde im Laufe der Jahre empirisch ermittelt und zeigt den Zusammenhang zwischen der Nährstoffkonzentration in Form gelöster Ionen und der Messung der elektrischen Leitfähigkeit.

Ein EC-Sensor wird häufig verwendet, um die elektrische Leitfähigkeit des Wassers zu messen. Zwischen zwei Elektroden, die einen bestimmten Abstand voneinander haben, wird ein elektrischer Strom angelegt. Da gelöste Ionen in der Lösung den Strom leiten, können wir die Menge der gelösten Ionen anhand der Stromstärke bestimmen, die wir messen. Da die Temperatur die Leitfähigkeit beeinflussen kann, müssen wir die Temperatur des Wassers messen und einen Kompensationsalgorithmus verwenden, um genaue Messwerte sicherzustellen.

Anbauer überwachen kontinuierlich die Zusammensetzung ihres Bewässerungswassers, um ein optimales Wachstum der Kulturen zu gewährleisten. Die elektrische Leitfähigkeit (EC) kann ein zuverlässiger Parameter sein, um die Gesamtmenge der Ionen im Wasser abzuschätzen und vorherzusagen, wenn die im Zulauf enthaltenen Düngemittel bekannt sind. Die Düngerdosiereinheiten von Priva werden über EC geregelt. Daher ist es entscheidend, die zugehörige EC für Düngemittelmischungen zu bestimmen. Zusätzlich kann die elektrische Leitfähigkeit aus den Ionenkonzentrationen in einer idealen wässrigen Lösung berechnet werden, wie in der Gleichung unten angegeben.

Wobei:

Zusammenfassend ist die elektrische Leitfähigkeit (EC) im Bewässerungswasser entscheidend für die Pflanzengesundheit. Eine niedrige EC kann zu Nährstoffmangel führen, da nicht genügend gelöste Ionen für die Aufnahme durch die Pflanzen vorhanden sind, was das Wachstum hemmen kann. Umgekehrt weist eine hohe EC auf einen Überschuss an Salzen hin, wodurch es für die Pflanzen schwierig wird, Wasser aufzunehmen, selbst wenn es verfügbar ist.

Siehe auch: What is the difference between the various Priva EC sensors and interfaces used with the Compass?