Optimale Beregnung für Qualitätsspeiseerdäpfel

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1 Heutige Feldbewässerung in der Praxis und Möglichkeiten der Effizienzsteigerung Optimale Beregnung für Qualitätsspeiseerdäpfel Fachgespräch - Technik, Zeitpunkt, Intensität Be- und Entwässerung in der Landwirtschaft: Probleme und Lösungsansätze BUND Bundesgeschäftsstelle, Berlin am Warum wird bewässert? - Welche Kulturen werden bewässert? - Welche Wassermengen werden eingesetzt? Optimale Beregnung für Qualitätsspeiseerdäpfel - Was bringt Bewässerung für den Landwirt? - Welche Bedeutung hat Bewässerung für die Grundwasserqualität? - Welche Techniken kommen zum Einsatz? - Welche Effizienzsteigerungsmöglichkeiten gibt es? - Technik, Zeitpunkt, Intensität 1

2 Gliederung - Grundlagen - Versuchsergebnisse und Wirtschaftlichkeit der Beregnung - Wasserrechtliche Erlaubnis -Optimale Techniken der Beregnung Bewässerung für -Qualitätsspeiseerdäpfel Einflüsse auf Wasserbedarf - Möglichkeiten der Anpassung und Effizienzsteigerung - Schlussfolgerungen - Technik, Zeitpunkt, Intensität Gliederung - Grundlagen - Versuchsergebnisse und Wirtschaftlichkeit der Beregnung - Wasserrechtliche Erlaubnis -Optimale Techniken der Beregnung Bewässerung für -Qualitätsspeiseerdäpfel Einflüsse auf Wasserbedarf - Möglichkeiten der Anpassung und Effizienzsteigerung - Schlussfolgerungen - Technik, Zeitpunkt, Intensität 2

3 Ohne Wasser wächst nichts = Bilder extremer Trockenjahre Fachgespräch BUND, Berlin SG Beregnung, Ekkehard Fricke 11/2015 Beziehungen zwischen Wasser- und Nährstoffversorgung Pflanze Transpiration Gasaustausch Photosynthese Kühlung Transport und Umlagerungsprozesse CO2 H2O O2 Boden Lösen und Verteilen von Dünger Mineralisationsprozesse Transportvorgänge im Boden (Massenfluss, Diffusion) Fachgespräch BUND, Berlin N, K, Mg, P Mn, B, 44.. SG Beregnung, Ekkehard Fricke 11/2015 3

4 Beregnung ist teuer - Lohnt die Investition? Beregnungsbedürftigkeit 1. Standort - Klima (Höhe und Verteilung der Niederschläge, Temperatur, klimatische Wasserbilanz) - Boden (Fähigkeit zur Wasserspeicherung, Grundwasseranschluss) Bodenart, Tiefgründigkeit, Humusgehalt 2. Fruchtfolge(Wasserbedarf der Kulturen, Reaktionen von Ertrag und Qualität auf Trockenstress bzw. Bewässerung) Mehrertrag verkaufsfähiger Ware bei Bewässerung Beregnungswürdigkeit 3. Erzeugerpreise Mehrerlös 4. Kosten der Bewässerung wirtschaftlicher Erfolg / Misserfolg 5. Vertragsanbau Gewährleistung der Vertragserfüllung Mittlere Niederschlagshöhe, Jahr Zeitraum

5 Mittlere Niederschlagshöhe, Sommer (J,J,A) Zeitraum Klimatische Wasserbilanz vom bis (alle Angaben in mm) Braunschweig / -112 Zeitraum (Gesamte Vegetationszeit) Zeitraum (Hauptvegetationszeit Getreide) Zeitraum (Hauptvegetationszeit Hackfrüchte) 5

6 Monatliche Mittelwerte der Evapotranspiration Braunschweig Verdunstung in mm Gerste Weizen Zuckerrüben Kartoffeln Wasserverbrauch pro Tag 2 5 mm, im Durchschnitt 4 mm Maximum bis 7 mm möglich April Mai Juni Juli August September Summe Verändert nach DWD, Braunschweig 6

7 Bodengroßlandschaften in Niedersachsen Küstenmarschen Geestplatten und Endmoränen Talsandniederungen und Urstromtäler Lössbörde Einfluß der Bodenart auf die Wasserversorgung und die Beregnungsmenge Wieviel Wasser ist im Boden pflanzenverfügbar? WievielWasser pro Beregnungsgabe ist sinnvoll und möglich? Wie lange reicht das Wasser für eine gute Versorgung aus? Bodenart S Sl sl tl T lu Tiefe effektiver Wurzelraum (cm) nfk Vol% (= mm/dm Boden) % nfk eff. Wurzelraum (mm) % nfk eff. Wurzelraum (mm) mm Bodenwasser zur Auffüllung bis 80 % nfk, rechnerisch Gabenhöhe (mm) bis Maximum, incl. Verlustausgleich Tage Wasserversorgung bei 4mm Verdunstung pro Tag

8 Beregnungsflächen in Deutschland 2008 Bundesland ldw. genutzte Fläche Beregnungsfläche Beregnungsfläche (LF) ha 1) ha % der LF Niedersachsen ,5 Hessen ,6 Rheinland-Pfalz ,5 Bayern Nordrhein-Westfalen ,1 Brandenburg ) 1,9 Baden-Württemberg ,6 Sachsen-Anhalt ) 1,7 Mecklenburg-Vorpommern ,5 Sachsen ) 1,6 Thüringen ,8 Schleswig-Holstein ,6 Saarland ) 0,4 Berlin, Bremen, Hamburg ) 1,2 Deutschland gesamt ,3 Umfrage des Bundesfachverbandes Feldberegnung 1995 und ) Daten der Statistischen Ämter des Bundes und der Länder 2) Daten von 1995 bzw. eigene Schätzung Wasserentnahmerechte in Niedersachsen Menge [m³] Anteil [%] Grundwasser-Neubildung Trinkwasser ,8 Brauchwasser ,4 Beregnung ,4 Summe der Entnahmerechte ,6 In Niedersachsen werden nur knapp 20 % der Grundwasserneubildung genutzt! Quelle: Röhm, LBEG 8

9 Gliederung - Grundlagen - Versuchsergebnisse und Wirtschaftlichkeit der Beregnung - Wasserrechtliche Erlaubnis Optimale für Techniken derberegnung Bewässerung - Qualitätsspeiseerdäpfel Einflüsse auf Wasserbedarf - Möglichkeiten der Anpassung und Effizienzsteigerung - Schlussfolgerungen - Technik, Zeitpunkt, Intensität Fachgespräch BUND, Berlin SG Beregnung, Ekkehard Fricke 11/2015 Beregnungsversuchsfeld Hamerstorf (2006 Lage: Südkreis Uelzen Ǿ Jahresniederschlag: 622 mm Bodenpunkte: Bodenart: schwach lehmiger Sand Fachgespräch BUND, Berlin SG Beregnung, Ekkehard Fricke 11/2015 9

10 Erträge in den Beregnungsversuchen Zahlen = Erträge absolut in dt/ha, bei ZR als bereinigter Zucker, bei Mais als TS % Relativertrag Gerste (Mittel) Weizen (Mittel) Kartoffeln (Mittel) ZRüben (Mulch) Mais (Mittel) ohne Beregnung reduzierte Beregnung optimale Beregnung 86 = mm Beregnung 10

11 Erträge in den Beregnungsversuchen Zahlen = Erträge absolut in dt/ha, bei ZR als bereinigter Zucker, bei Mais als TS % Relativertrag Gerste (Mittel) Weizen (Mittel) Kartoffeln (Mittel) ZRüben (Mittel) Mais (Mittel) ohne Beregnung reduzierte Beregnung optimale Beregnung 86 = mm Beregnung 11

12 Ertragsergebnisse verschiedener Kulturen bei unterschiedlicher Beregnungsmenge Mittlere Relativerträge Beregnungsversuche Hamerstorf, Beregnung (mm) % Relativertrag % + 34 % + 44 % + 28 % + 14 % + 13 % W-Raps W-Gerste Weizen Speise-Kartoffeln Silomais Zuckerrübe (ZE) und ohne Beregnung reduzierte Beregnung optimale Beregnung Mehrerträge und Wasserausnutzung bei Speisekartoffeln, Hamerstorf Beregnungsmenge (mm) Mehrertrag (dt/ha) Wasserausnutzung (kg/mm) Mittel 0 Mehrertrag intensive Beregnung (dt/ha) Ausnutzung Beregnungswasser (kg/mm) 12

13 Nmin-Werte nach Kartoffeln zu Beginn der Grundwasserneubildungsphase Standort: Nienwohlde, LK Uelzen Kg N/ha 80 beregnet ab 350 hpa unberegnet Bodentiefe in cm N-Mengen im Tiefenprofil nach 10-jährigem Beregnungsversuch Mittelwert aus 8 Bohrungen bis 12 m Tiefe beregnet kg Nitrat-N/ha unberegnet Nitrat-N Vorrat 0,60 bis 12m Bodentiefe beregnet: 128 kg N/ha ~ kg N/a Austrag unberegnet: 168 kg N/ha ~ kg N/a Austrag 13

14 Wirtschaftlichkeit der Beregnung Speisekartoffeln Winterweizen Wintergerste Silomais (Biogas) Zuckerrübe n Winterraps Ertrag dt/ha beregnet ab 50% nfk unberegnet Ertragsdifferenz dt/ha Erlöse /ha 1) beregnet ab 50% nfk unberegnet Zus.Kosten (Düngung, Masch.kosten) Versuchsfeld Hamerstorf, Mittelwerte (Zuckerrübe ) Erlösdifferenz /ha Beregnungsmenge mm * 1,70 /mm variable Kosten (Strom) variable Bereg.kostenfreie Leistung /ha Beregnungskostenfreie Leistung /ha 2) ) Unterstellt sind folgende Preise: 11,- /10,- /dt Speisekartoffeln (beregnet/ unberegnet); 18,00 /dt Weizen; 15,- /dt Futtergerste; 10,- /dt TM Silomais (ab Feld); 3,90/ 4,- /dt Zuckerrüben opt.beregnet/ unberegnet); 35,-/ 34,70 /dt W.Raps (beregnet/unberegnet 2) unter Einbeziehung der Gesamtkosten; Festkosten angenommen mit 150 /ha Die richtige Beregnungsstrategie bei begrenzter Wassermenge? Speisekartoffeln Winterweizen Wintergerste Silomais Zuckerrüben Winterraps (Biogas) unberegnet reduzierte Beregnung ab 35 % nfk Ertrag dt/ha Beregnungsmenge mm variable Bereg.kostenfreie Leistung /ha optimale Beregnung ab 50 % nfk Ertrag dt/ha Beregnungsmenge mm variable Bereg.kostenfreie Leistung /ha Differenz optimal - reduziert = wirtschaftlich optimale Beregnungsstrategie 14

15 Gliederung - Grundlagen - Versuchsergebnisse und Wirtschaftlichkeit der Beregnung - Wasserrechtliche Erlaubnis -Optimale Techniken der Beregnung Bewässerung für -Qualitätsspeiseerdäpfel Einflüsse auf Wasserbedarf - Möglichkeiten der Anpassung und Effizienzsteigerung - Schlussfolgerungen - Technik, Zeitpunkt, Intensität Gliederung - Grundlagen - Versuchsergebnisse und Wirtschaftlichkeit der Beregnung - Wasserrechtliche Erlaubnis -Optimale Techniken der Beregnung Bewässerung für -Qualitätsspeiseerdäpfel Einflüsse auf Wasserbedarf - Möglichkeiten der Anpassung und Effizienzsteigerung - Schlussfolgerungen - Technik, Zeitpunkt, Intensität 15

16 Beregnungstechniken in Niedersachsen 98 % < 1 % < 1 % < 1 % < 1 % Fachgespräch BUND, Berlin SG Beregnung, Ekkehard Fricke 11/2015 Mobile Beregnungsmaschine mit Großregner Vorteile hohe Einsatzflexibilität Anpassung an Feldform und Feldfrucht vertretbarer Kapitalbedarf für kleine und mittlere Betriebe Nachteile hoher Energiebedarf relativ hoher Arbeitsaufwand sehr windanfällig schlechte Wasserverteilung 16

17 Mobile Beregnungsmaschine mit Düsenwagen Vorteile durch bodennahe Ausbringung windunempfindlicher gleichmäßige Wasserverteilung über die Arbeitsbreite frühere Beregnung möglich geringerer Energiebedarf Vorteilhaft in Intensivkulturen wie Gemüse, Kartoffeln Nachteile höherer Arbeitsaufwand schlechtere Handhabbarkeit höherer Kapitalbedarf Tropfbewässerung System mit Tropfrohr in jeder 2. Reihe zwischen den Dämmen Boden schwer mittel leicht Kapillarkraft Schwerkraft Quelle: Netafim Foto: Fricke Tropferabstand in Kartoffeln alle 50-75cm jede 2. Reihe alle 40 cm alle cm jede 2. Reihe jede Reihe 17

18 Tropfrohre in Kartoffeln in jedem Damm Dammformung und Verlegen der Tropfschläuche in einem Arbeitsgang Foto: Netafim Foto: Netafim Foto: Riedel Tropfbewässerung Vorteile hohe Wassereffizienz (geringe Verluste, gleichmäßige Wasserverteilung) einheitliche Wasserversorgung der Pflanzen keine Benetzung der Blätter sehr geringer Energiebedarf geringer Arbeitsaufwand in der Bewässerungssaison Nachteile hoher Arbeitsaufwand bei Installation und Abbau sehr hohe Kosten ( /ha Kapitalbedarf, hohe jährliche Kosten) eingeschränkte Möglichkeit für Bodenbearbeitung nur für hochpreisige oder mehrjährige Kulturen geeignet 18

19 Großflächenberegnungstechnik Großflächenberegnungstechnik Vorteile Energieeinsparung durch geringen Betriebsdruck deutlich geringeren Arbeitsaufwand durch Automatisierung Technik verteilt das Wasser mit geringen Verlusten (Windabdrift) sehr gleichmäßig genaue Dosierung der Wassermenge (auch Teilflächen!) auch kleine Regengaben möglich Kapitalbedarf kaum höher als bei herkömmlicher Technik ( /ha) Bewässerung wird ökonomischer, planbarer und führt zu einem einheitlicheren Bestand Nachteile nur für große Flächen einsetzbar (ab ca. 20 ha) flächengebunden (Verziehbarkeit eingeschränkt) keine rechteckige Flächenberegnung bei Kreisberegnung nur % beregnete Fläche beim Kreis (Eckenausgleichsysteme sehr teuer) Linearsysteme teurer und arbeitsaufwändiger 19

20 Gliederung - Grundlagen - Versuchsergebnisse und Wirtschaftlichkeit der Beregnung - Wasserrechtliche Erlaubnis -Optimale Techniken der Beregnung Bewässerung für -Qualitätsspeiseerdäpfel Einflüsse auf Wasserbedarf - Möglichkeiten der Anpassung und Effizienzsteigerung - Schlussfolgerungen - Technik, Zeitpunkt, Intensität Zukünftiger Wasserbedarf Einflussfaktoren = Klimawandel Stärkerer Nutzungsdruck auf landwirtschaftliche Flächen Höhere Anforderungen an die Produktqualität Gestiegenes Preisniveau für Agrarprodukte Steigende Effizienz in der Bewässerungstechnik 20

21 Klimawandel Quelle: Heidt u. Müller, Geoberichte 20, LBEG, 2012 Fachgespräch BUND, Berlin SG Beregnung, Ekkehard Fricke 11/2015 Klimawandel Quelle: Heidt u. Müller, Geoberichte 20, LBEG, 2012 Fachgespräch BUND, Berlin SG Beregnung, Ekkehard Fricke 11/

22 Klimawandel Quelle: Heidt u. Müller, Geoberichte 20, LBEG, 2012 Klimawandel Quelle: Heidt u. Müller, Geoberichte 20, LBEG,

23 Gliederung - Grundlagen - Versuchsergebnisse und Wirtschaftlichkeit der Beregnung - Wasserrechtliche Erlaubnis -Optimale Techniken der Beregnung Bewässerung für -Qualitätsspeiseerdäpfel Einflüsse auf Wasserbedarf - Möglichkeiten der Anpassung und Effizienzsteigerung - Schlussfolgerungen - Technik, Zeitpunkt, Intensität Mögliche Anpassungsmaßnahmen = 1. Substitution von Grundwasser z.b. durch Beregnung mit Oberflächenwässern (z.b. Speicherbecken), Optimale Beregnung für Qualitätsspeiseerdäpfel Klarwasser (BS, WOB) oder Fabrikationswässern (z.b. Wietzendorf) 2. Erhöhung der Grundwasserneubildung z.b. durch Waldumbau, Versickern von Wasserüberschüssen, Klarwasserverregnung - Technik, außerhalb Zeitpunkt, der Intensität Vegetationszeit 3. Verbesserung der landwirtschaftlichen Wassereffizienz z.b. durch Verbesserung des Humusgehaltes, Förderung einer tiefen Durchwurzelung, optimierte Bodenbearbeitung, Fruchtfolgegestaltung, Arten- und Sortenwahl, angepasste Bestandesdichten, Beregnungssteuerung, Anpassung der Beregnungstechnik 23

24 Verfahren zur Steuerung der Beregnung Abschätzen - Erfahrung - Spatendiagnose - wöchentliche Hinweise des Fachverbandes Feldberegnung Messen - Wetterdaten - Bodenfeuchte - Messung an Pflanzen (Bestandestemperatur, Turgordruck) Berechnen - Klimatische Wasserbilanz (Geisenheimer Methode, Agrowetter) - EDV gestützte Berechnungsprogramme (Irrigama, Zephyr, BOWAB) Beregnungstechniken und Wassereffizienz 24

25 Gemessene Bodenunterschiede EC-Werte mit dem Gerät EM38, Feldgröße ca. 30 ha Teilflächenspezifische Beregnung 25

26 Schlussfolgerungen 1. Deutschland ist mit durchschnittlich 730 mm Jahresniederschlag ein wasserreiches Land und ein Gunststandort für die Pflanzenproduktion! 2. Der Einsatz der Beregnung ist bereits heute in einigen Regionen für einen rentablen Ackerbau unverzichtbar. Bewässerungsmaßnahmen sind i.d.r. hoch wirtschaftlich und schaffen Wertschöpfung in der Region! 3. Der Klimawandel wird die Rahmenbedingungen für die Pflanzenproduktion verändern und zu einem Mehrbedarf an Beregnungswasser führen. Der Anteil der Beregnungsflächen wird steigen! 4. Maßnahmen zur Effizienzsteigerung in der Bewässerung sind v.a. im technischen und pflanzenbaulichen Bereich möglich. Sie müssen erkannt und umgesetzt werden. 5. Regionale Konkurrenzsituationen um das Wasser müssen durch Einbindung aller Beteiligten frühzeitig erkannt und entschärft werden. Es gibt Möglichkeiten, Engpässen in der Wasserbereitstellung konstruktiv zu begegnen. Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Optimale Beregnung für Qualitätsspeiseerdäpfel - Technik, Zeitpunkt, Intensität 26