Landwirtschaftskammer Niedersachsen; untersucht Beregnungswasserverluste und Verteilung unter verschiedenen Witterungen auf einer Ackerfläche in Niedersachsen; 30% Abdrift bei starkem Wind

Landwirtschaftskammer Niedersachsen; untersucht Beregnungswasserverluste und Verteilung unter verschiedenen Witterungen auf einer Ackerfläche in Niedersachsen; 30% Abdrift bei starkem Wind

Beregnung effizient einsetzen : Landwirtschaftskammer Niedersachsen

Die klimatischen Veränderungen erhöhen seit Jahren die Wahrscheinlichkeit für Trockenstress im Pflanzenbau. Niederschläge verlagern sich zunehmend in die Wintermonate und steigende Temperaturen erhöhen die Verdunstung. Betriebe, die über Beregnungsmöglichkeiten verfügen, können über Wassergaben den Trockenstress der Pflanzen lindern, doch auch hier sind die Wassermengen begrenzt und es stellt sich die Frage, wie das Wasser möglichst effizient verteilt werden kann. Zusätzlich schränken Allgemeinverfügungen der Landkreise den Einsatz der Beregnung bei bestimmten Witterungsbedingungen in der Landwirtschaft ein. Doch sind solche Maßnahmen sinnvoll und wie groß ist überhaupt der Einfluss von Witterungsbedingungen auf die Ausbringverluste bei der Beregnung?

Diesen Fragen hat sich die Landwirtschaftskammer Niedersachsen zusammen mit dem Deutschen Wetterdienst gewidmet. Begleitet und ausgewertet wurden die Untersuchungen durch eine Masterarbeit an der Universität Göttingen.

Was genau ist untersucht worden?

Ziel der Untersuchungen war es, die Wasserverluste bei der Beregnung in Abhängigkeit von Witterungseinflüssen zu bestimmen. Um die Wasserverluste zu ermitteln, wurde ein Testfeld eingerichtet. Die Beregnung erfolgte in 10 Messdurchgängen zu unterschiedlichen Tageszeiten und Witterungsbedingungen mit einer gängigen mobilen Beregnungsmaschine mit Starkregner (Kanone) und praxisüblicher Einstellung. Vor die Beregnungsmaschine wurde eine geeichte Wasseruhr angeschlossen, um die einfließende Wassermenge exakt zu bestimmen. Auf der Ackerfläche wurde zudem ein dichtes Netz an Messbechern aufgestellt, um die aufgefangene Wassermenge ebenfalls exakt zu bestimmen. Im Abstand von einem Meter wurde in einer Doppelreihe über die gesamte Breite der Beregnungsgasse und in den Randbereichen darüber hinaus das Wasser aufgefangen. Die Witterungsdaten wurden mit einer nahegelegenen Wetterstation des DWD ermittelt.

Zunächst ist jedoch eine Beschreibung der erfassten Wasserverluste notwendig, um die Ergebnisse korrekt zu interpretieren. Eine Verlustgröße stellen dabei die Wasserverluste durch Verdunstung und feine Verwehung dar. Die Verdunstungsverluste sind in dieser Untersuchung die Wassermengen, die auf dem Feld nicht über Messbecher aufgefangen werden konnten, da sie bereits in der Luft verdunstet waren oder durch feine Verwehung nicht in die Messbecher gelangen konnten. Zusätzlich zu den Verdunstungsverlusten wurden die Abdriftverluste gemessen. Hiermit sind jene Wassermengen gemeint, die außerhalb der Beregnungsgasse in den Messbechern aufgefangen werden konnten.

Über diese Versuchsanstellung konnte schließlich eine Differenz aus der Wassermenge, die in die Beregnungsmaschine hineingeflossen ist und der Wassermenge, die in den Messbechern aufgefangen wurde, gebildet werden. Die Differenz war somit der Verdunstungsverlust. Die Abdriftverluste stellen hingegen die aufgefangene Wassermenge in den Messbechern dar, die sich außerhalb der Beregnungsgasse befunden hat.

Querverteilung bei starkem und schwachem Wind

Für einen effizienten Einsatz der Beregnung spielt aber nicht nur die Höhe der Wasserverluste eine Rolle, sondern auch die gleichmäßige Wasserverteilung auf der Fläche. Mithilfe des Versuchsdesigns war es möglich, auch die Querverteilung des Wassers bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten zu untersuchen. In Abbildung 1 sind die Ergebnisse veranschaulicht. Bei Windgeschwindigkeiten von 3,5 bis 4,5 m

s war die Querverteilung ausreichend gleichmäßig. Zu den Rändern fielen die Wassermengen logischerweise ab. Durch die Überlappung der angrenzenden Beregnungsgassen wird das fehlende Wasser am Rand in der Regel ausgeglichen. Bei durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten von über 7 m

s ist die Querverteilung hingegen sehr heterogen. Je nach Windrichtung konzentriert sich das Wasser auf einem vergleichsweise schmalen Streifen. Hier liegen die Wassermengen deutlich über der gewünschten Ausbringmenge. Im übrigen Bereich werden deutlich geringere Wassermengen ausgebracht, sodass im Versuch eine gleichmäßige Wasserverteilung nicht mehr gegeben war. Je nach Windrichtung können bei starken Windgeschwindigkeiten relevante Wassermengen auch außerhalb der Beregnungsgasse abdriften, sodass im Extremfall 30 % der Wassermenge außerhalb der Beregnungsgasse aufgefangen werden konnte. Bei geringen bis mittleren Windgeschwindigkeiten lagen die Abdriftverluste im mittleren einstelligen Prozentbereich.

Die Versuchsdurchführung fand bei Temperaturen zwischen 24 °C und 29 °C statt. Die Wasserverluste durch Verdunstung und feine Verwehung lagen im Versuch zwischen 4,2 % und 21,0 %. Im Durchschnitt lagen die Verdunstungsverluste bei 11,3 % (Abb. 2). Es konnte allerdings kein Zusammenhang zwischen der Höhe der Verdunstungsverluste und der Höhe der Temperatur herausgefunden werden. Die Daten ergaben keine positive Korrelation (Abb. 3). Es zeigt sich, dass die Verdunstung nicht ausschließlich von der Höhe der Temperatur abhängig ist. Die unterschiedliche Gewichtung verschiedener Witterungsparameter wie beispielsweise der Strahlung, des Sättigungsdampfdrucks und der Windgeschwindigkeit beeinflussen ebenfalls die Verdunstungshöhe. Dennoch sollte nach Möglichkeit die Beregnung mit der Kanone bei Witterungsbedingungen, die hohe Verluste vermuten lassen aus Effizienzgründen vermieden werden.

Grundsätzlich bleibt festzustellen, dass je weiter die Strecke ist, die ein Wassertropfen zurücklegen muss, bis er auf Pflanze und Boden auftrifft, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass Wasserverluste auftreten können oder dass die Querverteilung der Wassermengen negativ beeinflusst werden kann.

Durch die Wahl der Beregnungstechnik hat der Landwirt daher die Möglichkeit Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit von Wasserverlusten zu nehmen. Die Kanone hat bauartbedingt das größte Risiko für Wasserverluste bei der Ausbringung. Achtet man jedoch beim Einsatz auf eine genaue Einstellung der Maschine, auf die Nutzung von technischen Hilfsmitteln wie der automatischen Sektorsteuerung und auf das Vermeiden von Beregnungsgängen unter ungünstigen Bedingungen wie beispielsweise hohen Windgeschwindigkeiten, kann auch mit der Kanone eine ordentliche Wassereffizienz erreicht werden. Je näher das Wasser jedoch am Pflanzenbestand ausgebracht wird, desto geringer wird die Wahrscheinlichkeit für Ausbringverluste. Beim Düsenwagen lagen im Versuch die Verdunstungs- und Abdriftverluste auf einem deutlich niedrigeren Niveau. Andere Techniken wie Kreisberegnung und Tropfbewässerung wurden nicht untersucht. Die Ausbringverluste werden hier allerdings vermutlich ebenfalls auf einem geringeren Niveau liegen als bei der Kanone. Hersteller von Beregnungstechnik arbeiten zudem fortlaufend an technischen Lösungen, um die Effizienz bei der Beregnung weiter zu verbessern.

Es konnte festgestellt werden, dass die Witterung sehr wohl einen Einfluss auf die Beregnungsverluste haben kann. Bei der Beregnung mit der Kanone führen vor allem sehr hohe Windgeschwindigkeiten (> 7 m

s) dazu, dass die Querverteilung des Wassers sehr ungleichmäßig wird und je nach Windrichtung ein deutlicher Anteil des Wassers außerhalb der Beregnungsgasse aufgefangen wurde. Eine positive Korrelation von steigender Temperatur und steigenden Verdunstungsverlusten konnte hingegen nicht festgestellt werden. Eine hohe Temperatur begünstigt zwar höhere Verdunstungsraten, allerdings konnte im Versuch kein eindeutiger Zusammenhang in den Ergebnissen festgestellt werden. Des Weiteren endete die Betrachtung der Wasserverluste beim Auftreffen des Wassertropfens im Messbecher. Es blieb unberücksichtigt, was mit dem Wasser nach dem Auftreffen auf dem Pflanzenbestand passiert. Ein Teil des Wassers bleibt abhängig vom Entwicklungsstadium und der Kulturart im Pflanzenbestand hängen. Ein anderer Teil des Wassers füllt den Bodenspeicher auf. Interzeptionsverluste und deren Einfluss auf die Transpiration sowie Oaseneffekte etc. blieben ebenfalls unberücksichtigt.

Ein effizienter Beregnungseinsatz gewinnt weiter an Bedeutung

Zur Vermeidung von Wasserverlusten mit der Kanonenberegnung sind vor allem hohe Windgeschwindigkeiten zu vermeiden

Es konnte kein Zusammenhang zwischen hohen Temperaturen und hohen Wasserverlusten im Versuch festgestellt werden

Unter günstigen Witterungsbedingungen kann auch mit der Kanone eine gute Wassereffizienz erreicht werden

Andere Beregnungstechniken wie Düsenwagen, Kreisberegnung oder Tropfbewässerung sind weniger anfällig für Verluste durch Abdrift und Verdunstung

Leiter Sachgebiet Beregnung und Wassermanagement

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