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1 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Notwendigkeit und Wirtschaftlichkeit der Zusatzbewässerung Dr. habil. Martin Albrecht 1. Einführung Zwischen Wasserverbrauch und Biomassebildung der Pflanze besteht ein enger Zusammenhang. Wassermangelbedingte Einschränkungen der Transpiration führen häufig linear zur Verminderung der Stoffproduktion. Im mittel- und ostdeutschen Binnentiefland mit durchschnittlichen Jahresniederschlägen unter 650 mm weist die Klimatische Wasserbilanz während der Vegetationsperiode (April bis September) im langjährigen Mittel einen Fehlbetrag von ca. 120 mm, in trockenen Jahren von 270 mm auf, der in ungünstigen Lagen, z. B. im Ackerhügelland Thüringens mit durchschnittlichen Regenmengen zwischen 470 und 570 mm/jahr noch größer sein kann. Auf tiefgründigen im Frühjahr aufgefüllten Lößböden sowie auf Standorten mit hohen Grundwasserständen kann dieser Fehlbetrag anteilig durch den Bodenwasservorrat ausgeglichen werden. Auf allen anderen Böden, insbesondere in Jahren ohne Auffüllung und bei weniger tiefwurzelnden Kulturen ist regelmäßig mit wassermangelbedingten Ertragsausfällen sowie Qualitätseinbußen zu rechnen. Diese Standortnachteile können mit Hilfe der Feldberegnung bzw. anderen Bewässerungsverfahren teilweise ausgeglichen werden. 2. Allgemeine Aufgaben für die Feldberegnung in Deutschland und Besonderheiten in den neuen Bundesländern Unter den Klima- und Bodenverhältnissen Deutschlands erfüllt die Beregnung drei Hauptaufgaben: S Stabilisierung und Qualitätssicherung im Gemüsebau - in allen Bundesländern mit Freilandgemüse S Ertragssicherung für profilbestimmende Fruchtarten in spezialisierten Betrieben - mit erhöhten Wasseranforderungen auf leichten Standorten - insbesondere Kartoffelanbau im Norden Deutschlands sowie Heil- und Gewürzpflanzen auf fruchtbaren Böden in Mitteldeutschland - Erhaltung des durch Beregnung möglichen Anbaus von landwirtschaftlichen Fruchtarten mit erhöhten Anforderungen auf leichten Böden, insbesondere in Teilen Niedersachsens. Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt 1 F REISTAAT T HÜRINGEN

2 Die Beregnung dient der Verhinderung von Ertragseinbrüchen bei anhaltender Trockenheit. Sie ist damit primär eine Maßnahme der Risikominderung. Sie ist für einige Fruchtarten - insbesondere für Gemüse - unentbehrlich und somit ein fester Bestandteil des Anbauverfahrens zur Erhaltung und Erweiterung des Marktanteils. Besonderheiten für die Feldberegnung in den neuen Bundesländern - Das Klima der ostdeutschen Länder hat teilweise bereits kontinentalen Charakter, was sich u. a. in rund 100 mm geringerem Niederschlag pro Jahr gegenüber den westlichen Bundesländern auswirkt. In einer 1989 durchgeführten Erhebungen ist die Niederschlagsverteilung auf der Gesamtfläche zwischen West- und Ostdeutschland wie folgt differenziert: Jahresniederschlag Anteile in % (mm) Westdeutschland Ostdeutschland Die Umstrukturierung der Landwirtschaft nach 1989 verursachte einen starken Rückgang der Beregnungsflächen (etwa um 80 %). Die Rohrleitungen für die Beregnung erschlossener Flächen sind aber zum überwiegenden Teil noch nutzbar und stellen vielerorts den Grundstock für die Feldberegnung dar. Erneuerungsbedarf besteht bei Pumpstationen und Hydranten. - Für die Beregnung wird in verstärktem Maße Oberflächenwasser verwendet (s. a. Tab. 4). Aufgrund des starken Rückganges beregneter Flächen ist die genehmigte Wassermenge für die Beregnung wesentlich größer als die benötigte, wodurch in den meisten Gebieten die Wasserbereitstellung durch die Wasserwirtschaft in der Regel problemlos erfolgt. Für die Frischgemüseproduktion erfüllt Oberflächenwasser jedoch nicht immer die Qualitätsanforderungen. 3. Entwicklungstendenzen und Erfordernisse Ungeachtet dessen, dass der Witterungsverlauf der vergangenen Jahre zu keinem ausgesprochenen Trockenjahr führte, war doch das Niederschlagsdefizit und der höhere Temperaturverlauf so erheblich, dass erhebliche Ertragseinbußen zu verzeichnen waren bzw. durch die Bewässerung eine deutliche Verlustminderung erreicht wurde. Der Witterungsverlauf in der Vegetation des Jahres 2000 soll an mittleren Klimadaten Thüringens deutlich gemacht werden, die weitgehend auch für die anderen ostdeutschen Länder zutreffen (Tabelle 1). Tabelle 1: Niederschlag und Durchschnittstemperatur (April bis September) im Jahr 2000 in Thüringen (Großobringen) Niederschlag (mm) Durchschnittstemperatur ( C) Monat Langj. Mittel 2000 rel. Langj. Mittel 2000 rel April ,5 11,1 148 Mai ,2 15,2 125 Juni ,6 17,1 110 Juli ,0 15,6 92 August ,5 18,8 114 September ,5 14, bzw. Mittel April-September ,7 15,4 112 April-August ,8 15,

3 Generell kann für die ostdeutschen ackerbaulichen Vorranggebiete festgestellt werden, dass ein hoher Zusatzwasserbedarf besteht und dass zur Verhinderung von Ertragseinbrüchen bei Beregnungsdurchführung eine bedarfsgerechte Beregnung betrieben werden muss. Bedarfsgerechte Beregnung ist ein Kompromiss zwischen dem Ausgleich der verdunsteten Wassermenge zur Einhaltung eines optimalen Bodenfeuchteniveaus und einer vom Boden aufnehmbaren Gabenhöhe. Durchschnittlich kann mit einer zu ersetzenden Verdunstungsmenge von 3,5 mm/d bei landwirtschaftlichen Kulturen und 4,0 mm/d bei Gemüsekulturen gerechnet werden. Die Gabenhöhe sollte für leichte Böden etwa 20 mm und für tiefgründigere Böden bei Gemüse 25 mm und bei landwirtschaftlichen Kulturen 30 mm betragen. Aus der Division von Gabenhöhe und täglichem Wasserverbrauch ergibt sich die Turnuslänge, in der der Schlag abgeregnet sein muss, um bei anhaltender Trockenheit mit der neuen Gabe beginnen zu können. Bedarfsgerechte Bewässerung benötigt - wenn nur wenig Arbeitsaufwand betrieben werden soll - Verfahren mit höherem Mechanisierungs- bzw. Automatisierungsgrad. Diesem Sachverhalt Rechnung tragend, nimmt innerhalb der Gemüseproduktion und für Dauerkulturen (z.b. Spargel) schrittweise der Anteil an Tropfbewässerungsanlagen zu. In den nördlichen Ländern Ostdeutschlands sind es für die anbaudominierenden Kartoffeln große Kreis- und Linearberegnungsmaschinen. Der AK-Besatz wurde in den Betrieben für die Beregnung in der Regel so stark gesenkt, dass mit dem verbleibenden AK-Potential keine bedarfsgerechte Beregnung mehr durchgeführt werden kann. Die Anwendung von Verfahren mit hohem Automatisierungsgrad bewirkt damit nicht Freisetzung von Arbeitskräften sondern erst die Absicherung einer bedarfsgerechten Beregnung. Für die Realisierung der genannten Investitionsvorhaben melden die Praisbetriebe verstärkt Beratungswissen für Technik, Technologie, Beregnungswürdigkeit (Ökonomie) sowie energie- und wassersparende Bewässerung (Beregnungsempfehlungen bzw. computergestützte Steuerung) an. In diesem Zusammenhang ist dafür Sorge zu tragen, dass die für diese Fragestellung geringen Untersuchungskapazitäten erhalten und gebündelt werden. Hierfür wurde ein Arbeitspapier (1999) für die Landesanstalten für Landwirtschaft der neuen Bundesländer erarbeitet. 4. Umfang und Stellenwert der Bewässerung sowie Wasserbereitstellung Gegenwärtig werden von den ehemals für die Bewässerung erschlossenen Flächen der neuen Bundesländer von rund 530 Tha noch 90 Tha genutzt, entsprechend 17 % (siehe Tabelle 2). Tabelle 2: Beregnungsflächen in den neuen Bundesländern Bundesland Beregnungsfläche Sachsen-Anhalt Brandenburg Sachsen Mecklenburg-Vorpommern Thüringen ha % der LF* 1,76 1,93 1,67 1,14 1,90 * landwirtschaftlich genutzte Fläche ,66 Der Erschließungsanteil ist zwischen den Ländern ausgeglichen und mit 1,66 % der Nutzfläche niedrig. Für die perspektivische Beurteilung der Bewässerungsleistung kann aber keineswegs nur vom Umfang der Beregnungsfläche ausgegangen werden, sondern von dem stark gestiegenen Stellenwert der Beregnung auf der verbliebenen Fläche, wie in Tabelle 3 am Beispiel der Gemüseproduktion in Thüringen verdeutlicht wird. 3

4 Tabelle 3: Veränderung des Stellenwertes der Bewässerung in Thüringen Zeitraum Fläche Finanzielle Beurteilung Tha mit Beregnung ohne Beregnung Ertrag dt/ha Erlöse DM/ha Ertrag dt/ha Verlust DM/ha vor Hauptberegnungskultur Feldgras , ,- nach Bewässerungskultur Einlegegurke , ,- Verhältnis Erlöse Verhältnis verhinderter Verlust : = 1 : : = 1 : 34 Wurde die Beregnung vor 1989 hauptsächlich zu Feldgras eingesetzt, erfolgt ihre Anwendung heute vorwiegend im Gemüsebau. Hierbei ist die Einlegegurke eine wichtige Bewässerungskultur. In beiden Fällen werden 600 dt/ha produziert. Jedoch erhöht sich der Flächenerlös von 2100,- DM auf ,- DM/ ha. Das ist eine 17-fache Erhöhung. Bei der Verhinderung von Verlusten erhöht sich der Wert sogar um das 34-fache (von 525,- DM auf ,- DM/ha). Die unterschiedliche Wasserbereitstellung wird aus Tabelle 4 ersichtlich. Tabelle 4: Art der Wasserbereitstellung in den neuen Bundesländern (in %) Bundesland Grundwasser Flüsse, Seen Speicher Sachsen-Anhalt Brandenburg Sachsen Mecklenburg-Vorpommern Thüringen Während insbesondere in Sachsen-Anhalt und Mecklenburg der Grundwasseranteil für ostdeutsche Verhältnisse bemerkenswert hoch ist, ist er in Sachsen und Thüringen gering. In Thüringen ist der Anteil gespeicherten Wassers, in der Regel aus kleinen Fließgewässern, sehr hoch. Den Betrieben wird empfohlen, die vorhandenen und oft wesentlich zu hohen und nicht ausgenutzten Entnahmegenehmigungen, unter Berücksichtigung von Entwicklungsmöglichkeiten, dem Bedarf anzupassen. 5. Maßnahmen zur Sicherung einer rentablen Beregnung Die Durchführung einer rentablen Beregnung ist nicht nur von der Beregnungswürdigkeit der Fruchtarten und des Standortes, sondern von einer Reihe von Maßnahmen anhängig, die nachfolgend genannt werden sollen. Prinzipiell gilt, dass die Beregnung am leichtesten rentabel zu gestalten ist bei beregnungswürdigen Fruchtarten mit regelmäßigem Zusatzwasserbedarf (z. B. Gemüse zur Ertragsstabilisierung und Qualitätssicherung), auf Böden mit geringem Wasserspeichervermögen und besonders dann, wenn vorhandene Beregnungsanlagen weitergenutzt werden können. 1. In den vorhandenen Beregnungsanlagen der neuen Bundesländer sind viele der teuren Druckrohrleitungen weiter verwendbar. Erneuerungsbedarf gibt es in der Regel bei Pumpen (einschl. Steuerung), bei den Hydranten sowie bei der Beregnungstechnik. Hierfür werden 500 bis 1000 DM/ha zu erhaltender Beregnungsfläche benötigt. 2. Aufgrund des starken Rückganges der beregnungswürdigen Fruchtarten kann auch die für die 4

5 Beregnung benötigte Fläche und damit auch die Pumpenkapazität stark verkleinert werden, wie aus den Abb. 1 und 2 zu entnehmen ist. Hier erfolgte eine Kapazitätsreduzierung von 2000 m³/h auf 350 m³/h in Form der Kombination von einem Dieselpumpenaggregat als Grundlastpumpe und zwei Elektropumpen, die sich im Bedarfsfall zuschalten. 3. Die Erneuerung vorhandener Anlagen hat aber nur dann Sinn, wenn die Rohrleitungen einen ausreichenden Bestandesschutz erhalten. Mit der dafür im Meliorationsanlagengesetz vorgesehene Eintragung von Grunddienstbarkeiten konnte kein befriedigendes Ergebnis erzielt werden. Aus diesem Grund soll auch für die Bewässerungsanlagen analog zu Entwässerungsanlagen ein entgeltliches Durchleitungsrecht im o. g. Gesetz verankert werden. 4. Bei erforderlicher Neuerrichtung einer Beregnungsanlage ist bereits in der Planungsphase eine hohe Auslastung der zu erschließenden Fläche durch Konzentration beregnungswürdiger Fruchtarten zu sichern. Der Zusatzwasserbedarf ist nach fruchtarten- und standortspezifischen Richtwerten zu ermitteln (ROTH u. a. 1993). Für die Neuerrichtung werden etwa 4000 DM/ha Beregnungsfläche benötigt. 5. Durch arrondierte Flächenerschließung und standörtlich mögliche Einbeziehung von Grundwasser (Brunnen) kann der Umfang aufwendiger Druckrohrnetze reduziert werden. 6. Mit der Übernahme von Erdarbeiten als Eigenleistung durch den zukünftigen Betreiber lässt sich bei der Anlagenerrichtung der Investaufwand spürbar senken (ca. 20%). 7. Eine hohe Auslastung der Beregnungsanlage, insbesondere durch Ausnutzung der Nachtstunden, erhöht die Rentabilität entscheidend. Anzustreben sind 20 Stunden pro Tag. Voraussetzung ist eine entsprechende Arbeitsorganisation und funktionssichere, in der Regel neue Beregnungstechnik. 8. Der Energieverbrauch ist der größte Kostenfaktor. Druckreduzierte Beregnung senkt den Energieaufwand bis zu 50 %. Auf Grund der oben beschriebenen Kapazitätsreduzierung entsteht im Rohrnetz weniger Druckverlust, weshalb die Pumpen in der Regel mit mindestens 1 bar geringerer Förderhöhe ausgelegt werden können. Unter Berücksichtigung der Energiepreisverschiebung ist bei Wasserförderung mit alten Elektropumpen im Nenndruckbereich von 10 bar mit 0,15 DM/m³ Energiekosten zu rechnen, bei neuen Pumpen druckreduziert mit 0,11 DM/m³ und bei neuen Pumpen mit Sondertarif (Tag-Nacht-Trennung) 0,08 DM/m³. Dieselpumpenaggregate verursachen Energiekosten von 0,13 DM/m³. 9. Eine sichere Beregnungsdurchführung erfordert trotz geringen Arbeitskraftpotentials einen Mindestaufwand an Vorbereitungsarbeiten und laufenden Instandhaltungsmaßnahmen. Einsparungen hier verursachen an anderer Stelle Ausfälle und Verluste in mehrfacher Höhe. 6. Beregnungswürdigkeit und Rentabilität Eine Fruchtart ist prinzipiell dann beregnungswürdig, wenn im mehrjährigen Mittel die beregnungsbedingten Mehrkosten durch die Mehrerlöse gedeckt werden. Dabei sind auf der Kostenseite neben den Kosten der Zusatzwasserversorgung (Wasser, Energie, Instandhaltung, Personalkosten, Abschreibung, Zinsansatz) auch die mehrertragsabhängigen Kosten (insbesondere Ernte, Transport, Aufbereitung) zu berücksichtigen. Auf der Erlösseite können gegebenenfalls neben den Mehreinnahmen durch Mehrproduktion auch höhere Vermarktungserlöse durch bessere Qualität oder Sicherung der Kontinuität (Vertragsbonus, saisonale Preise) in Ansatz gebracht werden. Die Beregnungswürdigkeit lässt sich nicht allein von der Rentabilitätshöhe bestimmen. Besonders im Vertragsanbau steht eine stabile, kontinuierliche Produktion an erster Stelle. Die Verhinderung eines Ertragseinbruches ist in solchen Fällen wichtiger als die Rentabilitätshöhe. Tabelle 5 beinhaltet die wichtigsten Fruchtarten für den Freilandanbau, die in der Regel unter den jeweils vorherrschenden Produktions- und Standortverhältnissen eine hohe Beregnungswürdigkeit aufweisen. 5

6 Tabelle 5: Fruchtarten mit hoher Beregnungswürdigkeit Obst (allgemein) Erdbeeren Gemüse - zum Frischverzehr - zur Verarbeitung Baumschulen Heil- und Gewürzpflanzen Sonderkulturen (Hopfen) Kartoffeln Zuckerrüben Wasser besonders wichtig für: Anpflanzsicherung Ertragsstabilisierung Qualitätssicherung () In Tabelle 6 soll unter Hinzunahme der Bodenwasserbereitstellung ein allgemeiner Überblick über die Wirtschaftlichkeit der Beregnung gegeben werden. Die Bodenwasserbereitstellung von hoch bis sehr hoch entspricht der von fruchtbaren Lößböden und die von niedrig bis mittel insbesondere der von anlehmigen Sandböden. () () Tabelle 6: Rentabilität der Beregnung Fruchtart Bodenwasserbereitstellung Wasserbedarf (mm) Rentabilität gerundet Erneuerung mit DM/ha Neuerrichtung mit DM/ha Zuckerrüben hoch - sehr hoch 60 () - niedrig - mittel 90 - Kartoffeln, RG 3/4 hoch - sehr hoch 60 - niedrig - mittel 90 Weißkohl spät hoch - sehr hoch 90 niedrig - mittel 120 Zwiebeln hoch - sehr hoch 60 Buschbohnen hoch - sehr hoch 60 - niedrig - mittel 90 - Erdbeeren hoch - sehr hoch 60 = rentabel niedrig - mittel 120 Die ökonomische Beurteilung der Beregnung unter den unterstellten Produktionsbedingungen macht deutlich, dass nach durchgeführten Erneuerungsmaßnahmen in vorhandenen Anlagen die Beregnung in der Regel rentabel betrieben werden kann, dass aber für Neuanlagen Fruchtarten mit hohem Zusatzwasserbedarf und ein hoher Ausnutzungsgrad für eine erfolgreiche Beregnung erforderlich sind. 6

7 7. Zusammenfassung - In den Ackerbauvorranggebieten der neuen Bundesländer liegt für viele Fruchtarten eine hohe Beregnungsbedürftigkeit vor. Die Anzahl der Kulturen mit einer hohen Beregnungswürdigkeit ist wesentlich geringer und konzentriert sich hauptsächlich auf den leichten Standorten auf die großflächig angebauten Kartoffeln und bei den Lößstandorten auf das Gemüse und teilweise auf Heilund Gewürzpflanzen. S In den neuen Bundesländern ist auf einem Flächenanteil von rund 90 Tha entsprechend 1,66% der Nutzfläche die Bewässerung zur Ertragsstabilisierung sowie Qualitäts- und Eistenzsicherung unentbehrlich. Dem Rückgang der Beregnungsfläche auf etwa 17 % nach 1989 steht eine wesentliche Erhöhung des Erlöses auf der verbleibenden Fläche gegenüber. S Besonders in den langanhaltenden Trockenperioden im Jahr 2000 wurde für eine ausreichende Ertragsstabilisierung die Notwendigkeit der bedarfsgerechten Bewässerung nachgewiesen. Dafür wird schrittweise neue Technik mit hohem Automatisierungsgrad, geringerem Arbeitskraftbedarf aber mit höherem Investitionsaufwand eingesetzt. S Die Energiepreisverschiebung veranlasst erneut zu sparsamen Wasser- und Energieverbrauch und forciert die eakte Steuerung der Beregnung und die Einrichtung eines Betriebsmanagements für die Beregnung. Literatur: o. V. Bedeutung und Aufgaben der Feldberegnung in den neuen Bundesländern -Arbeitspapier der Anstalten für Landwirtschaft der neuen Bundesländer, Jena 1999 ROTH, D. Richtwerte für den Zusatzwasserbedarf in der Feldberegnung. u. a. LUFA Thüringen