Bewässerungsmethoden und der Einsatz von modernen Methoden zur Wassereinsparung ein Vortrag von Viktoria Scheff und Christoph Dittmer Hydrologie Kolloquium SoSe 2011 Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch

Gliederung Daten zu Wasser und Landwirtschaft Bewässerungsmethoden Methoden zur Wassereinsparung Ausblick und Fazit

Wasser und Landwirtschaft 4.500 km³ 6,8 Mrd 2011 Anstieg der Bevölkerung

Wasser und Landwirtschaft Verteilung der Wassernutzung in Haushalten, der Industrie und der Landwirtschaft weltweit 0,25 % landwirtschaftliche Wasserentnahmen in Deutschland

Bewässerung 20 % der gesamten Anbaufläche werden bewässert 3,3 % der Landwirtschaftsfläche in Deutschland

Wasser und Landwirtschaft Wasserverfügbarkeit global: 36.687 km³/a Wasserentnahmen global: 3.572 km³/a ABER: Wasser ist oft nicht in den Gebieten, wo es benötigt wird In Gebieten mit Wassermangel sind Verringerungen des Wasserverbrauchs insbesondere in der Landwirtschaft notwendig Quelle: http://www.usf.uni-kassel.de/ftp/lehre/schaldach/vl_einfuehrung_umweltwissenschaften/umwelt02-wasser-state.pdf Einsparpotentiale? In Zukunft: more crop per drop = Reduzierung der Wasserverluste in der Landwirtschaft durch verbesserte Produktionsweisen

Bewässerungsmethoden Bewässerung = Versorgung des Kulturlandes mit Wasser um Regen zu ersetzen (Überbrückung saisonaler Trockenphasen) Effizienz der Bewässerung Geologie (Bodeneigenschaften, Geländeneigung, …) Bewässerungstechniken (abhängig vom Saatgut) Klimatische Verhältnisse

Bewässerungsmethoden Mikrobewässerung Oberflächenbewässerung Beregnung Unterflurbewässerung Tröpfchenbewässerung ortsfeste teilortsfeste vollbeweglich Anhebung GW Rohre oberirdisch unterirdisch Stauverfahren Rieselverfahren Beckenstau Flächenstau Furchenstau Streifenberieselung Furchenberieselung

Oberflächenbewässerung Ackerfurchen, planierte oder umdämmte Flächen werden unter Wasser gesetzt gehört zu den weltweit am häufigsten angewandte Verfahren kostengünstig geringerer technischer/personeller Aufwand hohe Verdunstungs- und Versickerungsraten ABER Stauverfahren Rieselverfahren

Stauverfahren Flächenstau Beckenstau < 0,1 % < 1 cm/h 20 – 40cm tief 1 – 20 ha 15 – 30cm tief Furcheneinstau 0,2 – 0,5 % 20 – 30 cm tief

Rieselverfahren Wasser fließt durch Ackerfurchen und geneigte Flächen Wasserverteilung durch Zuleitungskanäle Streifenberieselung (10-20 m breit, 150-400 m lang) Furchenberieselung (15-20 cm breit, 25-30 cm tief

Beregnung Offenes Versprühen von Wasser auf landwirtschaftliche oder gärtnerisch genutzte Flächen Vorteile: Keine aufwändigen Planierungsarbeit oder Errichtung von Dämmen Mehrzweckbewässerung (Dünge- und Frostschutzmittel) Nachteile: Verdunstungsverluste (Interzeption) Ungleichmäßige Wasserverteilung durch Wind Hohe Anlagekoste (Energie, Betrieb, Wartung) Ausbildung von geschultem Personal

Beregnung Beregnung mittels … ortsfester Anlagen teilortsfester Anlagen vollbeweglicher Anlagen Kreisberegnung

Kreisberegnung Wasserentnahme für die Beregnung Quelle: Thünen-Institut

Kreisberegnung

Vergleich der Bewässerungsverfahren Anwendung techn. Aufwand Verdun-stung Effizienz Oberflächenbewässerung aride Gebiete gering hoch 40 – 50 % Beregnung humide/semiaride Gebiete mittel 65 – 75 % Unterflurbewässerung humide Gebiete keine 80 – 90 % Tropfbewässerung keine/ gering 80 – 95 %

Maßnahmen zur Wassereinsparung Mikrobewässerung Bodenhilfsstoffe Saatgut Ausblick und Fazit

Mikrobewässerung oberirdisch Oberirdische Tropfbewässerung unterirdisch Unterirdische Tropfbewässerung Unterflurbewässerung Kapillarbewässerung

Tropfbewässerung sehr sparsam exakte Wassermenge für die Pflanze kein Wasser versickert oder verdunstet im übrigen Boden Wasser wird direkt zum Wurzelbereich der Pflanze geführt Dünger und Pflanzenschutzmittel können zum Wasser gemischt werden sehr geringe Energie- und Betriebskosten Tropfvorrichtung an einem Bewässerungsschlauch

Tropfbewässerung Auswaschung und die Versalzung werden stark reduziert Bewässerungswirkungsgrad liegt bei etwa 80 bis 95 % hoher Aufwand und geringe Flexibilität Einsatz vornehmlich für profitable und mehrjährige Kulturen wie Weinstöcke, Oliven- oder Obstbäume sowie Hopfenpflanzen Tröpfchenbewässerungssytem im Weinbau in New Mexico

Unterflurbewässerung Bewässerung der Pflanzen durch Kapillaren im Boden mit Grundwasser evtl. Wasseranreicherung unterhalb der Bodenoberfläche Anhebung des Grundwasserspiegels Unterflurverlegte Leitungen: porös oder mit Schlitzen durch unterirdische Bewässerung wird die Verdunstung des Wassers vermieden Gleichmäßige Wasserverteilung

Unterflurbewässerung durch unterirdische Verteilersysteme geht kein Land verloren Arbeitsaufwand für die Bewässerung vergleichsweise gering Wassereinsparung 30 – 50 % gegenüber Beregnung Versalzung des Oberbodens dadurch Entwässerung nötig nicht für flach wurzelnde Pflanzenkulturen geeignet Hohe Errichtungskosten für die unterirdischen Leitungen

Kapillarbewässerung geeignet für Hobbygärtner, Gärtnereien und Verkaufsbetriebe bei Topfpflanzen erfordert weder Druckwasser noch elektrischen Strom nutzt die Kapillarkraft durch Anpassung von Dochtmenge und Dochtsaughöhe optimale Substratfeuchte

Bodenhilfsstoffe entweder hochporös und mineralisch aufgebaut oder Kunststoffe („Superabsorber“) Verwendung insbesondere in semiariden und ariden Gebieten auch als Zuschlagstoffe zu Pflanz- und Kultursubstraten geeignet Grünlandflächen ohne Geohumus Grünlandflächen mit Geohumus (Aufwandmenge 100g/m²)

Bodenhilfsstoffe nehmen ein vielfaches an Wasser auf Wasserersparnis mehr Fruchtertrag Wasserspeicherung in Böden von Geohumus-behandelten und unbehandelten Dattelpalmen

Saatgut Verwendung wassersparenderer Sorten evtl. Züchtung wassersparenderer Sorten Verwendung von Pflanzen aus trockeneren Gebieten (z.B. Trockenreis)

Ausblick und Fazit elektronische Steuerung der Bewässerung mittels berührungsloser Zellinnendruckmessung Tropfrohre aus biologisch abbaubaren Kunststoffen Beregnungsmaschinenmanagement Neue Technologien Bewässerung effizienter Technischer und personeller Aufwand Aufklärung nötig

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!

Quellen Wasserbau: Hydrologische Grundlagen, Elemente des Wasserbaus, Nutz- und Schutzbauten an Binnengewässern, Daniel Vischer, Andreas Huber, Springer, 2002 „Bewässerungstechnik in landwirtschaftlichen Großbetrieben“, Dr. Heinz Sourell, Johann Heinrich von Thünen-Institut Wassersparende Bewässerungstechnologien - Korrespondenz Wasserwirtschaft · 2009 (2) · Nr. 8 http://www.dlr- rheinpfalz.rlp.de/Internet/global/themen.nsf/ALL/EF89114C423470E2C125766D003 E14D7?OpenDocument http://www.usf.uni- kassel.de/ftp/lehre/schaldach/vl_einfuehrung_umweltwissenschaften/umwelt02- wasser-state.pdf http://de.wikipedia.org/wiki/Bew%C3%A4sserung http://de.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%B6pfchenbew%C3%A4sserung http://www.kapillar-ortmann.de/ http://www.geohumus.com http://de.wikipedia.org/wiki/Substrat_%28Boden%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Superabsorber