IMIR Tagung, , Aesch Lohnt sich die Bewässerung im Körnermaisanbau?

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1 IMIR Tagung, , Aesch Lohnt sich die Bewässerung im Körnermaisanbau? Dr. Andreas Butz Landwirtschaftliches Technologie Zentrum Augustenberg Außenstelle Rheinstetten Forchheim Kutschenweg 20 D Rheinstetten Tel. 0721/ Fax

2 Grundlagen der Bewässerung von Körnermais Versuchsergebnisse Körnermaisbewässerung in Rheinstetten (Baden-Württemberg) Wirtschaftlichkeit der Körnermaisbewässerung

3 Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg Bewässerung vom Körnermais Wie bewässern? Bewässerungstechnik Wann bewässern? Wie viel bewässern? Bewässerungssteuerung Was (zuerst) bewässern? Bewässerungswürdigkeit Dr. Andreas Butz 3

4 Wie bewässern? Bewässerungstechnik (nach Sourell) 4

5 Effizienz von Bewässerungssystemen Wassereffizienz Energiebedarf [kwh(ha*a)] Druck [bar] 0 < Bewässerungsintesität [mm/h] Optimale Flächenzurodnung [ha] >0,2 >0,5 > (verändert nach Weinheimer 2010 und Michel 2014 )

6 Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg Rohrberegnungsanlage Vorteile: - Wassergaben > 5 mm sind möglich mm/h Beregnungsintensität Geringere Ansprüche an Brunnenschüttung Weniger Oberflächenabfluss und Verschlämmung - Für kleine Flächen geeignet - Teilflächen/Grenzbewässerung mit Sektorenregner möglich Nachteile: - Hoher Investitionskosteneinsatz - Hoher Arbeitszeitbedarf beim Aufbau - Schlechte Wasserverteilung bei Wind Dr. Andreas Butz (Paschold 2010) 6

7 Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg Regenkanone Düsenwagen Vorteile - hohe Einsatzflexibilität - Einsatzflexibilität - Kapital u. Arbeitszeitbedarf vertretbar - etwas höherer Kapitalbedarf, - verbesserte Verteilgenauigkeit und geringer Energiebedarf als Kanonen Nachteile - Hohe Beregnungsintensität mm/h mit Risiko auf Oberflächenabflüsse und Verschlämmung - Leistungsfähiger Brunnen notwendig - Hoher Druckbedarf (Energiebedarf) - Rand- und Grenzberegnung nicht oder eingeschränkt möglich - Beeinträchtigte Wasserverteilung bei Wind Dr. Andreas Butz 7

8 Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg Wann, wie viel bewässern bzw. beregnen? Ziele der Bewässerungssteuerung: Bewässerung soll dem Pflanzenbedarf gerecht werden (Ertragssicherung hinsichtlich Quantität und Qualität; Kostenminimierung) muss so bemessen und durchgeführt werden, dass kein Sickerwasser aus dem Hauptwurzelraum (i.d.r. = 0,6 m Bodentiefe) austritt (Verhinderung des Austrages von Nährstoffen ins Grundwasser) und Verdunstung minimiert wird Was muss ich wissen? Boden Wasserhaltevermögen insb. an pflanzenverfügbarem Wasser aktuelle Bodenfeuchte im durchwurzelbaren Bodenraum Kulturart und Entwicklungsstadium, Witterung Technik Wirtschaftlichkeit Dr. Andreas Butz Bewässerung im Ackerbau 8

9 Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg Wie viel bewässern? Den Boden bis maximal 80% der nfk im Wurzelraum auffüllen Erforderliche Bewässerungsmengen bei Überkopfberegnung (Zielfeuchte 80 % nfk) bei verschiedenen Ausgangsfeuchten und Bodentiefen Bodenverhältnisse nach Bodenschätzung Bewässerungsmenge mm 2) Ausgangsfeuchte (% nfk) Bodentiefe (cm) Sand (S) 2,6 16 1,8 5 anlehmiger Sand (Sl) 4,3 26 2,9 9 lehmiger Sand (ls) 1) 5,3 32 3,5 11 stark lehm. Sand (SL) 1) 5,6 34 3,7 11 sandiger Lehm (sl) 1) 6,3 38 4,2 13 Lehm (L) 1) 5,6 34 3,7 11 schwerer Lehm (LT) 5,0 30 3,3 10 Ton (T) 4,6 28 3,1 9 Schluff 7,9 48 5,3 16 1) : Für die Böden ls Lö, (Lö = Löss), SL Lö, sl Lö und L Lö sind Mittelwerte mit den Werten für Schluff (letzte Tabellenzeile) zu bilden 2) : bei 10 % Ausbringungsverlusten Wurzeltiefe Mais: max. 1,2 1,75 m (Kutschera 2009) Dr. Andreas Butz Bewässerung im Ackerbau 9

10 Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg Richtwerte für die Beregnungsintensität bei Hangneigung in Abhängigkeit von der Bodenart Hangneigung Boden- B o d e n % bedeckung mittel (Löß) (mm/h) mittelleicht (sandiger Lehm) (mm/h) leicht (lehmiger Sand) (mm/h) sehr leicht (Sand) (mm/h) bis 4 gering gut bis 8 gering gut über 8 gering gut Quelle: Billip 1971, zitiert in Paschold, Kunzelmann 2002: Umweltschonender und effizienter Bewässerungseinsatz im Gemüsebau, Herausgeber Hessisches Ministerium für Umwelt- Landwirtschaft und Forsten Dr. Andreas Butz Bewässerung im Ackerbau

11 Ab welcher Bodenfeuchte ist zu beregnen? Feingemüse, Beerenobst: Soja, Getreide, Mais, Zuckerrüben, Hopfen, Kernobst: ab ca. 60 % nfk; ca hpa (unabhängig von der Bodenart), ab ca. 45 % nfk; ca hpa (und mehr) bei mittleren und schweren Böden, ca hpa (leichte Böden) Zusammenhang zwischen Bodenfeuchte in % nfk und Bodenfeuchte gemessen als Unterdruck im Boden Bodenart Bodenfeuchte = 100 % nfk Bodenfeuchte = 50 % nfk pflanzenverfügbares Wasser im Boden (mm in 10 cm) hpa pflanzenverfügbares Wasser im Boden (mm in 10 cm) Sand ~ ,5 200 Lehm ~ ,5 630 Ton ~ (Mastel) hpa 11

12 Wasserverbrauch und Ertragsverlust durch Trockenheit bei Körnermais (Daten: Lauer, 2006, Entwicklungsverlauf: Nafziger, University of Illinois)

13 Versuchsstandort: LTZ Außenstelle: Rheinstetten Forchheim ca. 80 ha Ackerland arrondiert, davon 75,5 ha bewässerbar 117 m über NN; ø Jahrestemperatur: 10,1 C, Ø Niederschlag: 742 mm Bodenklimaraum: 121 Rheinebene und Nebentäler Vergleichsgebiet 3b geringere Rheinebene Boden: Geologische Formation: eiszeitliche Sedimentablagerung (Hochgestade / Hardt) Bodentyp: Parabraunerde Bodenart: anlehmiger bis lehmiger Sand Ackerzahl: Bodenpunkte Nutzbare Feldkapazität: 13% nfk (130 mm bis 1 m Tiefe) Grundwasserabstand ~7 m unter Flur

14 Beregnungsversuch Rheinstetten (LTZ) Prüfung der Wassereffizienz und Bewässerungswürdigkeit verschiedener Kulturen und Sorten 2009(10) 2011: Beregnung: Versuchsaufbau Standort: Rh- Forchheim ls (24-32 AZ) (nfk: 13%; TW: 3%) Bewässerungstechnik: Gießwagen unberegnet optimal beregnet (Agrowetter, ab 40 45% nfk) Kulturpflanzen: 10 Arten mit bis zu 3 Sorten Wiederholungen: 4

15 Beregnungsversuch Rheinstetten (LTZ) Prüfung der Wassereffizienz und Bewässerungswürdigkeit verschiedener Kulturen und Sorten Versuchsaufbau Beregnung: unberegnet reduziert beregnet (ab 30 nfk, BBCH (Fahnenschieben - Teigreife), Agrowetter, ) optimal beregnet (Agrowetter, ab 45% nfk) Wiederholungen: 3 Lohnt sich die Bewässerung im Körnermaisanbau? Standort: Rh- Forchheim ls (24-32 AZ) (nfk: 13%; TW: 3%) Bewässerungstechnik: GPS-Linearberegnung Kulturpflanzen: 9-10 Arten mit 2 Sorten 15

16 Bergungsversuch Rheinstetten: Sorten Kultur Ladoga Ability* Artoga Winterraps Visby Xenon Wintergerste Campanile Fridericus Hobbit Meridian Sandra Winterroggen Conduct Visello Dukato Brasetto Wintertriticale Grenado SW Talentro Agostino Adverdo Winterweizen Cubus Hystar Mercado Pamir Ferrum Sommergerste Braemar Quench Grace Marthe Erbsen Gregor Respect Alvesta Soja Lissabon Primus Protina Sultana Cordoba Solena Körnermais DK 315 Marcello Maxxis Susann Futurixx Körnersorghum Friggo Artico Iggloo Capello (* Sommerraps)

17 Beregnungsversuch Körnermais Optimal beregnet (ab 45 % nfk; 160mm) Nicht beregnet Extensiv beregnet (in kritischen Entwicklungsphasen ab 30 % nfk, 115mm)

18 Erträge (Beregnungs-) Wassereffizienz von Körnermais + 17 dt + 47 dt + 21 dt Lohnt sich die Bewässerung im Körnermaisanbau? + 71 dt + 76 dt + 66 dt + 75 dt + 32 dt + 28 dt dt + 82 dt Ø + 71 dt Ø + 63 dt Optimal 120 mm 120 mm 75 mm 160 mm 160 mm Reduziert 105 mm 115 mm 90 mm 60 mm 230 mm 130 mm (Vorläufige Ergebnisse)

19 (Beregnungs-) Wassereffizienz von Körnermais Pflanzenlänge und Tausendkorngewicht (Vorläufige Ergebnisse)

20 Ertragsschwankung Lohnt sich die Bewässerung im Körnermaisanbau? Ertragsstabilisierung durch Beregnung ( ) (Vorläufige Ergebnisse)

21 In allen Jahren konnten durch Beregnung Ertragssteigerungen bei Körnermais erzielt werden Über alle Sorten und Jahre konnte im Median ein Mehrertrag von 93% (optimal ), 247% (optimal ), bzw. 238 % (reduziert, ) erzielt werden. In den Jahren 2013 und 2015 konnten die Erträge durch Beregnung z.t. mehr als verdoppelt werden.

22 Wirtschaftlichkeit der Beregnung Bewässerungswürdigkeit liegt dann vor, wenn die Mehrkosten der Bewässerung durch die Mehrerlöse gedeckt werden. + Einnahmen der Mehrproduktion (inkl. Qualitätszuschläge) - variable Kosten der Zusatzwasserversorgung (Wasserbereitstellung u. -verteilung, Energie, Instandhaltung, Personal...) - mehrertragsabhängige Kosten (insbesondere Düngung, Ernte, Transport, Trocknung) - fixe Kosten der Zusatzwasserversorgung (Abschreibung, Zinssatz...)

23 Wirtschaftlichkeit der Bewässerung Szenarien: Mobile Beregnungsmaschine mit Einzelregner (Kanone) Rohrbewässerung Tropfbewässerung oberirdisch Tropfbewässerung oberirdisch, -30% Wasserbedarf

24 Wirtschaftlichkeit der Bewässerung Datengrundlage der ökonomischen Berechnungen Mehrproduktion durch Bewässerung - Erträge und Wasserbedarf aus den Versuchen Mittlere Marktpreise der jeweiligen Versuchsjahre BW (LEL) Kosten der Zusatzwasserversorgung - KTBL 2013 mehrertragsabhängige Kosten: - Mittlere Preise u. Kosten der Versuchsjahre (LEL)

25 Kosten Beregnung: Wasserbereitstellung 20 m Flachbrunnen, Saugmotor 12 bar, 50 m 3 /h, 10 ha pro Brunnen Lohnt sich die Bewässerung im Körnermaisanbau? Investitionskosten Fix Kosten /ha 209,80 Variable Kosten /ha (Reparaturen) 5,00 Wasser: /m 3 0,134 /mm/ha 1,34 Dieselmotor 35 kw (eigene Berechnungen, Daten: KTBL 2013)

26 Investitionskosten Fix Kosten /ha 95,84 Variable Kosten Anlage pro Wassergabe /ha Kosten Beregnung: Wasserverteilung Mobile Beregnungsmaschine mit Einzelregner (Kanone) 400 m, 100 mm, 54 m Wurfweite, 48 m 3 /h 25 ha/a, 2 ha Schlag /mm Mobile Beregnungsmaschine 14,68 0,20 (Reparaturkosten) (eigene Berechnungen, Daten: KTBL 2013)

27 Kosten Beregnung: Wasserverteilung Rohrbewässerung 89 mm, 12*18m, Kreisregner, 2 ha Schlag Mobile Beregnungsmaschine Investitionskosten Fix Kosten /ha a 95,84 815,09 Variable Kosten Anlage /ha a 228,67 pro Wassergabe /ha 14,68 4,42 /mm 0,20 (Reparaturkosten) Rohrbewässerung (eigene Berechnungen, Daten: KTBL 2013)

28 Kosten Beregnung: Wasserverteilung Tropfbewässerung oberirdisch 75 cm Tropfrohrabstand, nicht druckkompensiert, einjährige Nutzung, 8 mm Einzelgabenhöhe, 2 ha Schlag Mobile Beregnungsmaschine Rohrbewässerung Investitionskosten Tropfbewässerung Fix Kosten /ha a 95,84 815, (948 bei 1,5 m) Variable Kosten Anlage /ha a 228,67 435,60 pro Wassergabe /ha /mm 14,68 4,42 2,47 0,20 (Reparaturkosten) (eigene Berechnungen, Daten: KTBL 2013)

29 Mehrerlös /ha durch Beregnung Fruchtart optimal (Agrowetter) Reduziert Optimal Reduziert K-Mais (Vorläufige Ergebnisse)

30 Variable Bewässerungskosten /ha ohne Mehrertragskosten K-Mais optimal (Agrowetter) Reduziert Optimal Reduziert Kanone Rohrber Tropfbew Tropf. -30% Tropf. -30%: Scenario mit der Annahme von 30% Wassereinsparung (Vorläufige Ergebnisse)

31 Grenzmehrertrag zur Deckung der variablen Bew.- Kosten (einschl. Mehrertragskosten) K-Mais optimal (Agrowetter) Reduziert Optimal Reduziert Kanone Rohrber Tropfbew Tropf. -30% (Vorläufige Ergebnisse)

32 Bewässerungswürdigkeit I /ha Mehrerlös variable Bewässerungskosten u. var. Mehrertragskosten K-Mais optimal (Agrowetter) Reduziert Optimal Reduziert Optimal Reduziert Mindest-Erzeugerpreis zur Deckung der variablen Mehrkosten durch die Mehrerträge durch Bewässerung Grenzpreis 1 ( ) Kanone Rohrber Tropfbew Tropf. -30% (Vorläufige Ergebnisse)

33 K-Mais Lohnt sich die Bewässerung im Körnermaisanbau? Bewässerungswürdigkeit II /ha Mehrerlös variable u. fixe Bewässerungskosten 1 Mindest-Erzeugerpreis zur Deckung der variablen und festen Bewässerungskosten durch die Mehrerträge durch Bewässerung optimal (Agrowetter) Reduziert Optimal Reduziert Optimal Reduziert Grenzpreis 1 ( ) Kanone Rohrber Tropfbew Tropf. -30% Bei erhöhten Tropferabstand (1,5m) -30% optimal: -882 reduziert: -762 (Vorläufige Ergebnisse)

34 Bewässerungswürdigkeit I /ha: Kulturartenvergleich Mehrerlös variable Bewässerungskosten Mobile Beregnungsmaschine mit Einzelregner 20 m Flachbrunnen, Saugmotor mit Dieselmotor; 2 ha Schlag optimal Reduziert Optimal Reduziert Opt. Red Grenzpreis 1 ( ) Erbse Sommergerste Wintergerste Körnermais Körnersorghum Raps Winterroggen Soja Wintertriticale Winterweizen Mindest-Erzeugerpreis zur Deckung der variablen Mehrkosten durch die Mehrerträge durch Bewässerung (Vorläufige Ergebnisse)

35 Deckungsbeiträge 1 ohne, optimaler und reduzierter Beregnung Beregnungsversuch Forchheim, (1) ohne Prämie und Zinssatzansatz, auf Basis der mittlerern variablen Kosten (intensive Bestandesführung, erhöhter Aufwand, Versuchsdaten) und Bewässerungswürdigkeit (Vorläufige Ergebnisse)

36 Bewässerung bei Körnermais auf einem Trockenstandort in Rheinebene führt zu deutlichen Ertragszuwächsen und insbesondere bei hohen Erzeugerpreisen zu einem z.t. deutlichen Mehrerlös nach Abzug der Bewässerungskosten. Körnermais ist die bewässerungswürdigste Kultur im Ackerbau (ohne Sonderkulturen und Kartoffeln). Falls das Preisniveau hoch ist (>16 /dt), kann sich eine Investition (Mobile Beregnung mit Einzelregner) für Körnermais rechnen. Bei Zusatzauslastung vorhandener Technik (nur variabler Kostenansatz) ist eine Bewässerung bei Körnermais mit einer mobilen Beregnungsmaschine rentabel.

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Andreas Butz Landwirtschaftliches Technologie Zentrum Augustenberg Außenstelle Rheinstetten Forchheim Kutschenweg Rheinstetten Tel. 0721/ Fax (Kruse 2015)