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Beregnung & Bewässerung, 09.06.2012

BEDARFSGERECHTE BEWÄSSERUNG DURCH EINSATZ VON SENSOREN

Wasser für die Bewässerung landwirtschaftlicher Kulturen ist bereits heute vielerorts ein nur begrenzt verfügbares Gut.
Wasser für die Bewässerung landwirtschaftlicher Kulturen ist bereits heute vielerorts ein nur begrenzt verfügbares Gut. Laut den Vorhersagen der Klimaforscher dürfte sich diese Situation in Zukunft aufgrund der erwarteten Klimaentwicklungen noch weiter zuspitzen. Ein weiterer Ausbau der Bewässerungswirtschaft kann daher nur über einer Verbesserung der Effizienz der Wassernutzung erreicht werden.
 
Der Erwerbsobstbau zählt zu den bewässerungsintensivsten Produktionszweigen der Landwirtschaft. In Südtirol beispielsweise, das mit über 18.000 ha Apfelanbaufläche das größte zusammenhängende Produktionsgebiet in Europa darstellt, wäre eine Apfelproduktion ohne künstliche Wasserzufuhr nicht mehr denkbar. Um dem Problem der begrenzten Wasserverfügbarkeit entgegenzutreten, wurden in jüngerer Vergangenheit bedeutende Anbauflächen auf Tropfbewässerungssysteme umgerüstet. Damit schuf man die technischen Voraussetzungen für eine effizientere Nutzung des Wassers.
Was die strategischen Entscheidungen bezüglich der Bewässerung (Einschaltzeitpunkt, Betriebsdauer) betrifft, beruhen diese immer noch vorwiegend auf subjektiven Einschätzungen oder gar auf starr vorprogrammierten Bewässerungszyklen. Wie mehrjährige Beobachtungen in Praxisbetrieben immer wieder belegten, führen solche Ansätze sehr häufig zu einer Wasserzufuhr, welche den wirklichen Bedarf der Obstbäume deutlich übersteigt.
 

Den Feuchtezustand des Bodens ermitteln

Neben den notwendigen technischen Voraussetzungen ist für eine effiziente Bewässerung auch eine objektive Erfassung der Bodenfeuchte unerlässlich. Dafür wurden im Laufe der Jahrzehnte zahlreiche Verfahren und Messmethoden entwickelt.
 

Die klimatische Wasserbilanz

Bei der Methode der klimatischen Wasserbilanz beispielsweise wird versucht, über klimatische Kenndaten und unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Bodens und des Pflanzenbestandes sämtliche Ein- und Austräge an Wasser in der Obstanlage zu erfassen und somit die verbleibende Menge an pflanzenverfügbarem Bodenwasser abzuschätzen. Viele der für diese Berechnung erforderlichen Parameter können allerdings nur als grobe Annäherungswerte geschätzt werden, weshalb diese Methode letztendlich nur sehr bedingt zu brauchbaren Ergebnissen führt.
Im Speziellen konnten unsere Beobachtungen aufzeigen, dass gerade die in einer Wasserbilanz häufig unberücksichtigten unterirdischen Wasserbewegungen einen sehr bedeutenden Beitrag zur Wasserversorgung der Obstanlagen leisten können. Dies trifft vor allem für den Kapillaranstieg des Grundwassers zu, wie dies beispielsweise in den Auenböden des Etschtales häufig der Fall ist.
 

Direkte Messung der Bodenwasserverfügbarkeit

Wesentlich zuverlässiger ist daher eine direkte Messung der Wasserverfügbarkeit im Boden mit Hilfe von geeigneten Instrumenten. Unter den vielen entwickelten Messverfahren haben sich Tensiometer für den Einsatz im Obstbau besonders gut bewährt.
Tensiometer zeichnen sich durch ihre relativ geringen Anschaffungskosten, das einfache und robuste Messprinzip sowie durch die völlig unkomplizierte Interpretation der Messwerte aus. Ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber anderen Messverfahren liegt in der direkten Messung der Haftkraft des Wassers im Boden, welche der Pflanzenverfügbarkeit des Bodenwassers entspricht.
Neben den Tensiometern finden in der Praxis auch „Watermark"-Sensoren Anwendung. Bei diesen wird die Saugspannung des Bodenwassers indirekt über die Messung des elektrischen Widerstandes in den Sonden ermittelt. Bei diesem System ist neben den Sonden auch ein spezielles Messgerät erforderlich.
 

Die Wasserzufuhr effizient steuern

In modernen Obstanlagen mit schwachwüchsigen Unterlagen und hohen Pflanzdichten besteht eine relativ enge Spanne zwischen optimaler und unzureichender Bodenfeuchte.  Je nach Bodenbeschaffenheit und klimatischen Bedingungen kann der Zeitraum zwischen zwei erforderlichen Bewässerungsgängen sehr kurz sein, ebenso wie sich bei feuchtem Witterungsverlauf die Bewässerung auch über Wochen erübrigen kann. Ein korrekter und effizienter Umgang mit der Bewässerung kann daher nur über eine präzise und kontinuierliche Ermittlung der Bodenfeuchte verwirklicht werden.
Die empfohlenen Grenzwerte der Bodenfeuchte für die Betätigung der Bewässerung betragen für den intensiven Apfelanbau auf schwachwüchsigen Unterlagen etwa 300 Millibar (mBar) Saugspannung im Zeitraum von Vegetationsbeginn bis etwa Ende Juni, während im späteren Saisonverlauf je nach Sorte und Behang Werte zwischen 400 und 500 mBar angepeilt werden können. Der Endpunkt der Bewässerung sollte so gewählt werden, dass das ausgebrachte Wasservolumen die Hauptwurzelzone benetzt, ohne darüber hinaus in tiefere Bodenschichten vorzudringen. Die optimale Dauer der Wassergabe hängt also untrennbar mit den technischen Eigenschaften der Bewässerungsanlage sowie mit der Wasserspeicherfähigkeit des Bodens zusammen.
 

Gezielte Steuerung drosselt den Wasserverbrauch

Ein effizientes Management der Bewässerung kann durchaus auch durch händische Bedienung der Bewässerungsanlage erfolgen, vorausgesetzt, dass die Feuchtesensoren in regelmäßigen Abständen abgelesen werden. Die moderne Elektronik ermöglicht allerdings auch eine Automatisierung dieser Abläufe, indem eine Kontrolleinheit die Messwerte der Sonden periodisch abruft und bei Erreichen des vorgegebenen Grenzwertes den Bewässerungsgang auslöst, beispielsweise durch Öffnen eines Ventils oder durch Einschalten einer Pumpe.
 

Die automatische Steuerung im Praxistest

Im Rahmen eines Versuchsprojektes wurde in den vergangenen Jahren vom Versuchszentrum Laimburg in mehreren privaten Erwerbsbetrieben in Südtirol ein derartiges Verfahren geprüft. Dabei kam eine relativ einfache Anordnung von einigen Tensiometern mit elektronischem Druckaufnehmern und einer batteriebetriebenen elektronischen Steuerung zum Einsatz, welche bei Erreichen der vorgegebenen Grenzwerte den Impuls zum Öffnen von Magnetventilen erteilt [siehe Abbildung 3].  Die für die automatische Öffnung der Ventile ausgewählten Grenzwerte der Wasserspannung im Boden lagen, wie bereits erwähnt, im Bereich von 300-500 mBar. Dieses Verfahren wurde mit der praxisüblichen Variante verglichen, welche auf Bewässerungszyklen beruhte, die vom Bewässerungskonsortium nach einem fixen zeitlichen Schema vorgegeben waren. Dieses entsprach zumeist einer täglichen Wasserzufuhr von 8,5 l pro Laufmeter Tropfschlauch.
 

Die Ergebnisse

Die automatische Steuerung erbrachte an allen Versuchstandorten einen sehr deutlichen Rückgang des Wasserverbrauchs. Das größte Einsparungspotenzial ergab sich erwartungsgemäß an den Standorten in der Talsohle mit Kapillaranstieg vom Grundwasser in den Wurzelbereich. So konnten an zwei Standorten durch die automatische Steuerung mehr als 90% des normalerweise ausgebrachten Wassers eingespart werden. Auch an den Standorten ohne Grundwassereinfluss konnte der Wasserverbrauch durch die bedarfsorientierte Steuerung im Schnitt um mehr als die Hälfte gesenkt werden.
Die  Abbildung 1 zeigt den unterschiedlichen Verlauf der Bodenfeuchte an einem der Versuchsstandorte: während bei der bedarfsgerechten Bewässerung der vorgegebene Grenzwert von 500 mBar nur dreimal erreicht wurde und es dementsprechend im betrachteten Versuchszeitraum (Ende Juli bis Mitte September 2009) bei dieser Variante nur zu 3 Bewässerungszyklen kam, wurden im Rest der Anlage nicht weniger als 53 Zyklen (dargestellt durch die hellblauen Balken) ausgebracht.
Auch wenn das Einsparungspotenzial in den meisten Fällen deutlich geringer liegen mag als in diesem extremen Beispiel, können bereits geringe Steigerungen der Nutzungseffizienz über längere Zeiträume den saisonalen Wasseraufwand deutlich reduzieren. Kommen für die Bewässerung Pumpen zum Einsatz, ergibt sich weiters auch der Vorteil der verringerten Spesen für den Energieaufwand. Etwas schwieriger zu beziffern, aber ebenfalls von Bedeutung, ist nicht zuletzt die Verringerung der Nährstoffverluste durch Auswaschung in tiefere Bodenschichten.
 

Keine Einbußen bei Ertrag und Qualität

Neben den Ermittlungen zum unterschiedlichen Wasseraufwand wurden in den Versuchsanlagen auch detaillierte Erhebungen zur Ertragsleistung der Bäume (Ertrag pro Baum, Fruchtgrößenverteilung) und zur Fruchtqualität (Fruchtfleischfestigkeit, Zuckergehalt, Fruchtfarbe) durchgeführt. Bei den an insgesamt 6 verschiedenen Standorten über einen Zeitraum von 2-3 Jahren durchgeführten Untersuchungen konnten bisher weder Rückgänge in der Ertragsleistung noch Einbußen bei der Fruchtqualität festgestellt werden.

Medium


„Besseres Obst“  ist die Fachzeitschrift für Erwerbsobstbauern und alle am Obstbau Interessierten. Neben Beiträgen zur Technik bringt das Fachmagazin zielgerichtete Informationen und Fachartikel zu Produktion, Pflanzenschutz, Sorten, Ernte, Lagerung und Vermarktung von Tafelobst sowie zur Obstverarbeitung.
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