Bewässerung in der Kulturtechnik

Stand 2000

Wasser

Jordanien: akuter Wassermangel

Nadelwald mit höchster Verdunstung

Wassergefährdung

  • Wassergefährdende Stoffe
  • Dünger
  • Pflanzenschutzmittel
  • undichte Abwasserkanäle
  • Luftverunreinigungen
  • Salze
  • Massentierhaltung

Zielsetzungen:

Landbau ermöglichen oder verbessern.

Beseitigung von Wassermangel auf landwirtschaftlich genutzten Flächen. (eine Meliorationsmaßnahme)

Richtige Wassermenge zur richtigen Zeit

Ziel der Bewässerung ist die Erzeugung landwirtschaftlicher Produkte in guter Qualität und Menge.

Geschichte des Bewässerungslandbaus

In Deutschland wurde die Bewässerung im größeren Rahmen erst seit dem Ende des letzten Jahrhunderts genutzt. Sie geht zurück auf Max Eyth, den Gründer der DLG. Niedersachsen ist der Schwerpunkt der Bewässerungsmaßnahmen in Deutschland.

Technik

  • Archimedische Schraube
  • Kareze: Schacht-und Stollenanlagen
  • Persisches Rad: Göpelwerk
  • Nutzung von Wind- und Wasserkraft

Verbreitung der Bewässerung

Ca. 17-18% der Welt-Ackerfläche von 18 Mio km2 werden bewässert.

70% der Weltbewässerungsfläche liegen in Asien, 10% in Nordamerika.

In Deutschland: Heide 8,6% der LF , hessisches Ried.

Da der spezifische Wasserverbrauch abgenommen hat (weniger Rieselflächen). ist der Wasserverbrauch konstant.

Klassifizierung des Bewässerungsbedarfes

Anteil des Pflanzenwasserverbrauchs: gesamt/teilweise (Zusatz)

Dauer: gesamtes Jahr/ Teil

Häufigkeit: jedes Jahr?

In Niedersachsen Zusatzbewässerung

Zusammenarbeit Bauingenieur / Agraringenieur

Ökologische Auswirkungen beachten.

Bei Großbetrieben eventuell Veränderung von Agrar-und sozialen Strukturen.

Durchführbarkeitsstudie

feasibility study

Bestandsaufnahme: soil water climate

Entwässerungscharakteristik

Wasserdargebot

Bodenwasser

Bodenwasser ist verantwortlich für Verwitterung, Humusbiddung und Nährstofftransport.

Haftwasser:

  • Adsorptionswasser
  • Kapillarwasser

Sickerwasser: Grundwasser Stauwasser

Die Mittelporen enthalten das planzenverfügbare Haftwasser.

Feinporen

Wasserbewegung: dynamisches Gleichgewicht

Potential

  • Gravitationspotential
  • Matrixpotential = Wasserspannung, pF-Wert

pF =log cm WS

pF-Kurve

kf-Wert

FK Feldkapazität

WP (permanenter) Welkepunkt: Totwasser

NFK = FK-PWP

lehmiger Löß: max NFK

Wasser und Pflanze


Schäden schon bei kurzer Unterbrechung der Wasserversorgung.

Durch den Interzeptionsverlust bei der Bewässerung sind wenige große Gaben günstiger als viele Kleine.

Der Wasserverbrauch ist abhängig von:

  • Klima: Temperatur, ref. Luftfeuchte, Wind
  • Boden: Körnung, Gefüge, Bearbeitung, Mulchen
  • Anbau: Kulturart, Sorten, Fruchtfolge

Egge: Kapillare werden zerstört, Verdunstung geringer

Walze: Verdunstung steigt

Feststellung des Wasserverbrauches

Tagesverbrauch

elektrische Widerstandsmessung

Formeln zur Berechnung des Wasserverbrauches

ETc Pflanzenwasserverbrauch

kc Pflanzenkoeffizient

ETC = kC * ET0

Bewässerungsplan


Betriebskosten

Die Betriebskosten setzen sich aus den Anlagekosten und den laufenden Kosten zusammen. Anlagekosten sind:

  • Maschinenkosten
  • Kosten für die Unterstellung
  • Abschreibungskosten

Laufende Kosten sind:

  • Energiekosten
  • Wartungskosten
  • Personalkosten

Wasserzuleitung

Keine Bewässerung ohne Entwässerung!

Wasserverteilung


In Norddeutschland beträgt der Wasserbedarf der Pflanzen maximal 6 mm pro Tag.

Bewässerungsverfahren

Bestimmung des charakteristischen Wasserbedarfes.

Die Wassermenge wird auch als Modul bezeichnet. Die Bemessung der Zuleitungen erfolgt anhand dieser Module.

Oberflächenbewässerung

  • Beckenbewässerung
  • Streifen
  • Furchen
  • Beregnung
  • Flächenstau

Furchenbewässerung

Mit Heber aus Feldlkanal in die Furche.

Überschüssiges Wasser wird durch einen Drän abgeleitet.

Der Furchenabstand ist von der Bodenbeschaffenheit abhängig.

Streifenbewässerung

Ähnlich Furchenbewässerung, jedoch breite ebene Streifen erforderlich, die mit Erdwällen abgegrenzt werden.

Beckenbewässerung

Extremfall ist die Terassenbewässerung.

Flächenstau

Staugrabenverieselung

Verbesserung des wilden Staus.

geregelter Flächenüberstau

Suderburger Rückenbau

Zuleitungsgraben, Einlaßschleuse, Verteilungsgraben, Damm, Entwässerungsgraben.

Natürliche Unterflurbewässerung

Undurchlässiger Untergrund, Gräben und Ebene erforderlich, Vorteil ist die geringe Verdunstung

Tropfbewässerung

Tropfbewässerung (trickle irrigation) ist in ariden Gebieten und Dauerkulturen sinnvoll. Ermöglicht wird sie durch spezielle Tropfrohre.

Beregnung


Beregnungsanlagen

Einen besonderen Fall der Bewässerung stellt die Frostschutz-Beregnung dar.

  • ortsfeste Anlagen
  • teilortsfeste Anlagen
  • vollbewegliche Anlagen

Zu unterscheiden sind:

  • Reihenregnerverfahren
  • Einzelregnerverfahren (Beregnungsmaschine)
  • Rohrberegnung, Schlauchberegnung

    • Die Beregnungsmaschine ist mit einem Rohr ausgestattet, keinem Schlauch! Ein Schlauch fällt zusammen.

    Beregnungsmaschine mit Rohreinzug oder Maschineneinzug

    Düsenwagen "System Völkenrodeö

    Regner werden im Rechteck-, Viereck- oder Dreieckverband aufgestellt, bei ortsfesten Anlagen meist Dreieckverband, da man so eine bessere Abdeckung erreicht.

    Die Beregnungsdichte ist die auf eine Fläche zeitlich im Mittel aufgebrachte Beregnungsgabe (in mm/h).

    Die Beregnungshöhe ist die in einer Gabe oder insgesamt aufgebrachte Regenmenge in mm.

    Man unterscheidet je nach Beregnungsdichte zwischen:

    • Schwachberegnung oder Langsamberegnung
    • Mittelstarkberegnung
    • Starkberegnung mehr als 17 mm/h

    Bei Starkregnern können durch Windeinwirkung bis zu 30% Verluste auftreten.

    Die Wasserverteilung ist bezogen auf die Wurfweite des Regners oder Beregnungsfläche von im Verband aufgestalten Regnern.

    In der Wasserverteilungskurve wird die Beregnungshöhe über der Wurfweite aufgetragen.

    Die Wurfweite ist der Schnittpunkt der Wasserverteilungskurven zwischen zwei Regnerstandorten.

    Einsatz der Feldberegnung


    Beregnungswürdigkeit: Wirtschaftlichkeit

    Beregnungsbedürftigkeit: Notwendigkeit: klimatische Wasserbilanz, Bodeneigenschaften

    136 m2/a

    USA 220 m2/a

    Ursprung der Bewässerung

    Notizen

    Beschaffenheit: Wasser von 25°C ist am besten für die Beregnung geeignet.

    Befrachtung: z.B. Nil

    Salze sind ein Problem.

    Microorganisms

    Wasser und Boden

    Bodengefüge = Bodenfruchtbarkeit

    Boden kann Wasser speichern, Pflanzen nicht.

    Schmetterlingsblütler können N aus Luft aufnehmen.

    Bodenwasser: Gesamtwassergehalt des Bodens.

    Haftwasser: (Pflanzen, Fein, Mitl+fPor ), Sickerwasser

    Hochgezüchtete Pflanzen sind anspruchsvoll.

    Transpiration Interzeption

    Basiswasserbrauch * Pflanzenkoeffizienten = Pflanzenwasserverbrauch

    Ein Bewässerungsplan ist immer erforderlich.

    Bereitstellug, Zuleitung und Verteilung des Bewässerungswassers bilden eine Kette.

    Pumpen

    Die Pumpenleistung P in kW
    P = Q * h / (3.67 * h)
    Pumpentypen: Die Unterwasserpumpe hat keine Ansaugverluste, erfordert aber elektrischen Strom.

    Pflanzen

    Der Bewässerungsbedarf von Pflanzen in der Wachstumsphase beträgt 2 bis 15mm/d im hiesigen Klima 2 bis 6mm/d.

    Bedürftigkeit, Möglichkeit Wirtschaftlichkeit = Würdigkeit

    Festkosten sind keine Anlagekosten

    aktuelle, notwendige Bodenfeuchte

    Eine elektronische Einzugsregelung ist eine sinnvolle Ergänzung der Beregnungsmaschine.

    Verbandsbildung um Kosten zu sparen

    Verlust durch Wind.

    Bei 50%-80% nFk ist zu beregnen.