Wasserspeicherpotential der Böden optimal nutzen - Möglichkeiten und Grenzen

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1 Wasserspeicherpotential der Böden optimal nutzen - Möglichkeiten und Grenzen Angela Riedel Landwirtschaftskammer Niedersachsen Pflanzenbau / Beregnung Fachverband Feldberegnung

2 Gliederung 1: Auf Petrus ist kein Verlass 2: Böden als Wasserquelle mit großen Unterschieden 3: Potentiale kennen, verbessern und nutzen 4: Erkennen, wann das Wasser knapp wird

3 Bereinigte Zuckererträge bei unterschiedlicher Beregnungsmenge Versuchsstandort: Nienwohlde, LK Uelzen unberegnet beregnet ab 35 % nfk Wassermenge im Mittel 62 mm beregnet 50 % nfk Wassermenge im Mittel 108 mm Sorte: Reka / Tellus / Helix / Mosaik / Modus 180 kg N/ha = SW (Nmin 0-60 cm + N-Düngung) Bodenart Sand, 25 Bodenpunkte dt/ha absolut Mittel

4 Wasserbedarf von Kulturpflanzen in Norddeutschland Verdunstung in mm Gerste Weizen Zuckerrüben Kartoffeln Wasserverbrauch pro Tag: 2 5 mm, Maximum bis 7 mm möglich, im Durchschnitt 4 mm während der Hauptwachstumszeit. April Mai Juni Juli August September Summe Verändert nach DWD, Braunschweig

5 Wasserbedarf, Wasserbilanzen Beispiel Zuckerrübe Wasserbedarf Wachstumszeit April September = 180 Tage Menge Evapotranspiration bei optimaler Wasserversorgung ET max pro Tag: 3 mm im Mittel = 30 m 3 /ha 200 Badewannen voll pro ha ET max = 540 mm = 540 l/m 2 = 5400 m 3 /ha Wasserzufuhr durch Niederschläge mittlerer Niederschlag (z.b. Hannover): 350 mm Wasserbilanz: = -190 mm bei realistischem Wasserverbrauch ETreal = 0,8 x ET max = 486 mm Wasserbilanz: 350 mm 486 mm = -136 mm zum Vergleich: klimatische Wasserbilanz Hannover = 122 mm in der Vegetationszeit Versorgungslücke: aus Boden - Wasservorrat!

6 47 % der Böden Deutschlands sind eingeschränkt in der Ertragfähigkeit. Trockenheit und mangelnde Durchwurzelbarkeit sind die hauptsächlichen Ursachen

7 Einfluß der Bodenart auf die Porengrößenverteilung und das Porenvolumen Porenanteil in % Sand Schluff Ton Quelle: Scheffer / Schachtschabel 2010 Feinporen Mittelporen Grobporen ganze Säule = Gesamtporenvolumen % FK = Feldkapazität nfk = nutzbare Feldkapazität LK = Luftkapazität FK nfk LK Feinporen: Enthalten sehr fest gebundenes Wasser, keine Luft. Wasser ist nicht pflanzenverfügbar = Totwasser Sehr geringe Leitfähigkeit. Mittelporen: halten das Wasser gegen die Schwerkraft. Enthalten das pflanzenverfügbare Wasser, mittlere Wasserleitfähigkeit. Grobporen: sorgen für Dränung (schneller Wasserabfluss), Bodendurchlüftung und gute Durchwurzelbarkeit. Halten das Wasser nicht fest. gutes Bodengefüge sorgt für Ausgleich nachteiliger Eigenschaften einzelner Bodenarten gute Bodenstruktur erhalten, schlechte verbessern

8 Beziehung zwischen Saugspannung und Wassergehalt (pf-kurve) bei verschiedenen Bodenarten nfk Bereich pflanzennutzbarer Wassergehalt für Tonböden Totwasser Bereich pflanzennutzbarer Wassergehalt für Schluffböden Bereich pflanzennutzbarer Wassergehalt für reinen Mittelsand Bewässerungsbereich für Sandböden Saugspannung < 0,2 (µm) Äquivalentporendurchmesser Grobporen -weit / -eng / Mittelporen / Feinporen Porentyp Quelle: Scheffer / Schachtschabel, 2010; verändert

9 Einfluss der Bodenarten auf das Bodenwasser nfk (mm/dm) Tiefe (WE in dm) mm msfs (S) Su2 (S) nfk WE FK WE Sl2 (l S) Sl3 (l S) Sl4 (lls) nfk Vol% (mm/dm Boden) Fachverband 0 Feldberegnung, 03. Februar 2015 msfs Su2 Sl2 Sl3 Sl4 (S) (S) (l S) (l S) (lls) Ls2 (sl) Ls2 (sl) Tt (T) WE (dm) Tt (T) Ut2 (tu) Ut2 (tu) Gilt für mittlere Lagerungsdichte (LD 3). Bei höherer / tieferer LD Abschlag/Zuschlag von 2-3 Vol % nfk je Stufe. hohe Lagerungsdichte senkt, geringe steigert die Wasserspeicherkapazität Gilt für Humusgehalt (Hg) < 1 %. Zuschläge für höhere Hg, z.b. 1-2 Vol.% nfk bei 1,5 % Hg, 2-4 Vol.% nfk bei 3 % Hg, 3-7 Vol.% nfk bei 6 % Hg Humus erhöht die Wasserspeicherkapazität je nach Bodenart um ca. 1 Vol% nfkje % Humus (grober Schätzwert) Flachwurzler können einen hohen effektiven Wurzelraum nur teilweise ausnutzen. Negativ wirken auch andere Einschränkungen der Durchwurzelungstiefe (z.b. durch Strohmatten, ph- Sprünge, Schadverdichtungen): je cm geringere Durchwurzelungstiefe fehlen 1 bis 2 mm Wasser!

10 Poren und Wasserfluss im Boden Quelle: M. Senger Quelle: U. Müller, LBEG

11 Wassernachlieferung aus dem Boden in Wurzelnähe bei sehr hoher Verdunstungsrate

12 Bodenwasserspannung und reale Verdunstung Mais ETp = potentielle Verdunstung ETa = aktuelle Verdunstung Bewässerungsbereich Bei hoher potentieller Verdunstung (heißer Sommertag) wird das Wasser in Sandböden wegen geringer Menge und geringer Leitfähigkeit schnell knapp. Beregnung sollte dann früher einsetzen 10-4 cm/s = ca. 10 cm / Tag

13 Wasserbilanzgrößen Niederschlag Bewässerung Infiltration Transpiration Kulturpflanze Interzeptionsverluste Transpiration Nicht-Kulturpflanze Evaporation Oberflächenabfluss Abfluss effektiver Wurzelraum = Wasserspeicher kapillarer Aufstieg, Grundwasseranschluss Wasserzufuhr Wassernutzung Quelle: J. Grocholl, verändert Sickerung Wasserverlust

14 Wassersparende Anbauverfahren 1. Wasserspeicherung erhöhen (Verdichtungen vermeiden, Humusgehalt erhöhen, Infiltration erhöhen) 2. Wasserverluste minimieren (z.b. Mulch, reduzierte Bodenbearbeitung, Infiltration erhöhen) 3. Vorhandenes Wassers besser nutzen (z.b. Arten- und Sortenwahl, Saatstärke, bedarfsorientierte Beregnung) Humusanreicherung CULTAN- Düngung Sorten Beregnungssteuerung Bodenbearbeitung Bodenbearbeitung/ Saatverfahren Versuchsfeld Hamerstorf Lage: Südkreis Uelzen ø Jahresniederschlag : 622 mm Bodenpunkte: Bodenart: schwach lehmiger Sand Foto: Jens Knieke, Juni 2011

15 Infiltration erhöhen Bodenbedeckung und Oberflächenabfluss Relativwerte 10-jähriger Messungen (Frielinghaus et al. 1999), Quelle: J. Grocholl

16 Ertragsunterschiede für Zuckerrüben mit Beregnung bei Mulch- und Schlitzsaat Relativertrag % Mulch Schlitz Mulch Schlitz Mulch Schlitz Mulch Schlitz Zuckergehalt Rübenertrag rel. ohne Rübenertrag rel. redu Rübenertrag rel. opti Zuckergehalt % ohne Zuckergehalt % redu Zuckergehalt % opti

17 Bedeutung der Bodenverdunstung auf Sandboden Wasserhaushaltskomponenten unter Zuckerrüben Bodenverdunstung kann außerhalb der Wintermonate nach Niederschlägen hoch sein, wenn Bedeckung durch Mulch oder Pflanzen fehlt. Sandige Böden: Nach Abtrocknung des Oberbodens verringert sich die Bodenverdunstung stark auf unter 0,5 mm/tag Selbstregulierung! schwere Böden mit hoher Kapillarität: stetige Nachlieferung aus tieferen Bodenschichten kann zu tiefreichender Austrocknung führen! flache Bodenbearbeitung oder Bodenbedeckung schützen vor hohem Wasserverlust Quelle: Löpmeier, DWD

18 Gibt es eine sehr trockenresistente Sorten? Relativertrag % Winterweizen Sorten? Sorte A Sorte B Sorte C ohne Beregnung reduziert optimal Beregnung Hamerstorf, Jahresmittel (2010, 2011, 2013, 2014) Ertragsunterschiede bei Beregnung sind auch bei den unberegnet besten Weizensorten erheblich: ohne Beregnung erreichten sie nur 70 % = - 23 dt/ha gegenüber optimaler Beregnung im Jahresmittel Beregnung ist auf diesem Standort unverzichtbar

19 Bestandesdichte, Wasser und Ertrag Ertrag relativ % Weizen ohne ohne reduziert reduziert optimal optimal JB Asano Jenga JB Asano Jenga JB Asano Jenga 100 % = Sortenmittel über alle Sattstärken Beregnung: reduziert 60mm optimal 124mm 240 Körner/qm 420 Körner/qm Versuchsstandort Hamerstorf, 2010 Ertrag TM (dt/ha) Silomais Beregnung: reduziert 90mm, optimal 143mm Pflanzen pro qm TM-Ertrag ohne TM-Ertrag reduziert TM-Ertrag optimal Stärke % ohne Stärke % reduziert Stärke % optimal Stärkegehalt (%) hohe Bestandesdichten Verdunstung steigt Ertrag / Qualität steigt? Risiko: in langen Trockenperioden fehlt am Ende Wasser Bestandesdichte senken bei hohem Trockenheitsrisiko eines Standorts

20 Einfluß der Niederschlagsverteilung auf den Ertrag von Mais 300 Niederschlagsverteilung und Ertrag (unberegnet) 500 Ertrag TM (dt/ha) Niederschlag (mm) Ertrag dt/ha Niederschlag Mai-Sept Niederschlag Juli Beregnung einschränken, wenn moderater Wassermangel von den Pflanzen überbrückt / kompensiert werden kann. Aber: Kein Trockenstress in ertragssensiblen Phasen! Beregnen, wenn es dem Ertrag am meisten nützt

21 Beregnungssteuerung niedrige Einzelgaben Kartoffel

22 Bodenfeuchte berechnen Bodenfeuchte (%nfk) Messtiefe BOWAB 30 cm Bodenfeuchte (berechnet mit BOWAB und gemessen), Niederschläge und Beregnung EC 61 EC 65 EC 91 EC 55 EC 92 Messtiefe BOWAB 40 cm 16 mm 20 mm 26 mm Niederschlag [mm] Grenzwert Beregnung Wechsel Messtiefe BOWAB Beregnung empfohlen durch BOWAB Beregnung LWK Niedersachen mit Beregnungsmenge Bodenfeuchte gemessen LWK 0-60 cm Tiefe Bodenfeuchte gemessen LWK 0-30 cm Tiefe Niederschlag Bodenfeuchte BOWAB (unterschiedliche Tiefen) BOWAB wurde entwickelt vom LBEG, Link: Button: Fachprogramme / Bodenwasserhaushalt

23 Fazit Anbautechnik 1. Bodenverdichtung vermeiden (gute Durchwurzelung, viel Raum zur Wasserspeicherung) 2. Bodenstruktur verbessern (Verbesserung von Wasserspeicherung, Durchlüftung, Infiltration,V) 3. Humusgehalt erhalten bzw. erhöhen 4. besonders auf schweren Böden: reduzierte Bodenbearbeitung, Mulch 5. Bestandesdichte nicht überziehen 6. vielseitige, standortangepasste Fruchtfolge einhalten 7. ausreichende Nährstoffversorgung und optimalen ph-wert sicherstellen 8. rechtzeitige Düngung vor Trockenphasen, ggf. platzierte Ausbringung der Dünger (Unterfuß) 9. optimaler Pflanzenschutz mit bedarfsgerechtem, nicht überhöhtem Wachstumsreglereinsatz Artenwahl Wasserbedarf von Kulturarten: Raps < Silomais < Roggen/ W.Gerste < S.Gerste/ W.Weizen/ Zuckerrübe < Kartoffeln/ Gemüse Sortenwahl Sorten mit hohem Kompensationsvermögen, frühe und späte Sorten kombinieren (Risikominderung) Bewässerung wassersparende Anbauverfahren reichen oft nicht aus, den Wasserbedarf der Kulturen zu sichern. Steuerung der Beregnung nach tatsächlichem Bedarf und der Wirtschaftlichkeit ausrichten

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Optimale Beregnung für Qualitätsspeiseerdäpfel - Technik, Zeitpunkt, Intensität Beregnungsberatung der LWK Niedersachsen: Ekkehard Fricke, Tel: 0511/ Angela Riedel, Tel: 0511/ Fachverband Feldberegnung