Hochschule Geisenheim University Jürgen Kleber Institut für Gemüsebau
Hochschulgründung am 01. Januar 2013 Forschungsanstalt Geisenheim Forschungsanstalt Geisenheim 2
Hochschulgründung am 01. Januar 2013 Universität Forschungsanstalt Geisenheim Fachhochschule 3
Hochschulgründung am 01. Januar 2013 4
Tropfbewässerung im Gartenbau Wie funktioniert das? Bewässerungstag 2014 Rheinstetten, 11.02.2014
Gliederung 1. Tropfsysteme 2. Sensoren 3. Was muss beachtet werden? 4. Diskussion
Tropfsysteme Tropfschläuche Tropfrohre Einzeltropfer
Aufbau von Tropfelementen nicht druckkompensierend druckkompensierend Quelle: LVG Heidelberg Membran
Druckkompensierende Tropfer
Druckkompensierende Tropfer
Druckabhängigkeit der Wasserabgabe Wasserabgabe je Tropfstelle [L/h] 4 3 2 1 nicht druckkompensierend druckkompensierend 0 Quelle: LVG Heidelberg 0 1 2 3 4 Druck [bar]
Tropfrohrbezeichnungen PC oder C = pressure compensated = druckkompensierend Druckbereich 1-4 bar ND oder NL = no drip oder no leach = nicht leerlaufend Öffnungsdruck: 0,5-1 bar Schließdruck: 0,15 bis 0,2 bar AS = anti syphon = Vakuumschutzmechanismus
Höhenunterschiede im Gelände 1 m Höhenunterschied = 0,1 bar ab 2 m Höhenunterschied = Abweichung > 10% druckkompensierende Systeme verwenden (Bezeichnung PC) Wasserzufuhr immer von oben
Länge der Tropfleitung Schlauchlänge [m] 200 160 120 80 40 0 20 cm 30 cm 40 cm 5 4 3 2 1 0 Wasserabgabe [L/m/h] Quelle: www.tsystems-europe.com Tropferabstand
Wie können lange Tropfleitungen realisiert werden? Durchfluss gering halten: große Tropferabstände geringe Wasserabgabe/Tropfstelle niedriger Betriebsdruck: 0,3-0,5 bar (aber: Druckkompensierende Systeme: mind. 1-2 bar) Tropfrohre mit großem Durchmesser Mittige oder beidseitige Einspeisung
Verteilleitung
Dimensionierung der Verteilleitung Durchmesser Armatur Durchfluss in m 3 /h zu bewässernde Fläche in m 2 3,3 Tropfstellen/m 2 1 L/Tropfstelle/h 32 mm 1" < 5 1500 63 mm 2" < 25 7600 Quelle: Fa. Ben-Jaakow
Welche Wassermenge pro Gabe? Sandboden 1-2 L/Tropfstelle Lehmboden 2-4 L/Tropfstelle
Wassermenge pro Gabe zu große Einzelgabe: Versickerung zu hoher Wasserverbrauch Nährstoffaustrag (Nitrat) zu geringe Einzelgabe: zu geringe Bodentiefe durchfeuchtet Leitungen laufen zu oft leer Bsp. 100 m Tropfschlauch = 20 L schlechte Wasserverteilung
Tropfbewässerung Quelle: Thünen Institut
Kopfstation Filter Absperrhahn Magnetventil 2.Manometer Manometer Düngermischer Druckminderer Wasseruhr 2. Filter
Filterung Filter verwenden: 0,1 mm (=155 mesh) Filter reinigen! Sandseparatoren bei Sandfracht Quelle: www.schwelm-anlagentechnik.de Sandfilter z. B. für Oberflächenwasser gegen organische Schmutzpartikel
Düngung Fasswagen Düngertank Quelle: Fa. Odis Düngermischer
Ursachen von Verstopfungen Feststoffe Ausfällung von Kalk und Eisen Mikroorganismen Wurzelwachstum
Verstopfungen durch Feststoffe Ungenügende Filterung Feststoffe lagern sich ab, wenn die Fließgeschwindigkeit sinkt. Filtergängige Partikel können größere Aggregate bilden. Gegenmaßnahmen: Unempfindliche Tropfsysteme!?
Verstopfungsgefahr Große Tropfer verwenden 1 cm 1 Liter/h 8 Liter/h
Verstopfungsgefahr Leitungen spülen! Tropferöffnungen nach oben
Maßnahmen gegen Kalk Karbonathärten: < 8 dkh unproblematisch >16 dkh vermeiden (Mosler 1998) Mit Salpetersäure zu bekämpfen 0,2-0,3% im Bestand, 0,5% nach Kulturende einer 4%igen Stammlösung aus 50%iger HNO 3 Lange Einwirkdauer optimal "Erst das Wasser dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure"
Maßnahmen gegen Eisen Eisengehalte: < 0,2 mg Fe/L unproblematisch > 1,5 mg Fe/L vermeiden (Mosler 1998) Eisenablagerung nicht aufzulösen Regenwasser!? Absetzbecken mit Luftanreicherung Luftanreicherung und Filterung Preiswerte Tropfschläuche
Maßnahmen gegen Eisen Armaturen und Verbindungen nur aus Kunststoff verwenden!
Düngerreste ausspülen "Fifty-Fifty-Regel = erst düngen dann mit Wasser nachspülen
Einwachsende Wurzeln Unterflur-Einsatz Foto: Mager
Maßnahmen gegen einwachsende Wurzeln Große Einzelgaben verabreichen. Starkes Austrocknen des Bodens vermeiden. Herbizideinsatz nicht zulässig
Wärmeausdehnung Früh morgens bewässern Quelle: LVG Heidelberg
Wärmeausdehnung 50m PE Rohr bei 20 C Differenz = ca. 20 cm
1. Fazit Tropfbewässerung Niedriger Durchfluss bei langen Tropfleitungen Ausreichend hohe Einzelgaben Filterung 0,1 mm Kalk mit Salpetersäure lösen Eisengehalte über 1,5 mg/l vermeiden Hohe Bodenfeuchte gegen Wurzeleinwachsen
Wie wird die Tropfbewässerung gesteuert? Klimatische Wasserbilanz (GS)!? Anpassung an Bodenart, Tropfsystem und Tropfleitungsabstand nötig Bodenfeuchtemessung!
Wie Bodenfeuchte messen? Sensoren zum Messen des Wassergehaltes Sensoren zur Messung der Saugspannung
Wassergehalt messen Volumetrischer Wassergehalt (Vol. %) Kapazitive Sensoren ECH 2 O Gro-Point Flori
Wassergehalt messen TDR (Time Domain Reflektometrie)
Wassergehalt messen Leitfähigkeitssensor "WFF-A"
Wertung der Messergebnisse Angabe der Bodenfeuchte in Vol.% Werte sind je nach Bodenart unterschiedlich zu bewerten Zeitliche Veränderung der Werte und nicht absoluten Messwert betrachten!
Saugspannung messen = Kraft um Wasser aus dem Boden zu ziehen Tensiometer Messwerte in hpa
Saugspannung messen Watermark elektrische Leitfähigkeit im Sensor wartungsfrei ab ca. 200 hpa
Saugspannung messen TensioMark Wärmeleitfähigkeit in Keramikzelle wartungsfrei bis 3000 hpa
Was ist beim Fühlereinbau zu beachten? Messtiefe: zur Steuerung: in der Hauptwurzelzone z. B. 20 cm Schaltpunkt bei Bodenkultur: ca. 100-300 hpa zur Kontrolle: unterhalb der Hauptwurzelzone z. B. 40-60 cm
Bodenfeuchtemessung Sensor nur als Starter Bewässerung durch Steuergerät automatisiert Einzelgabe: 2-4 L je Tropfstelle (leichter Boden: 0,5-1,0 L) Messtiefe: in der Hauptwurzelzone Fühlerstandort: an repräsentativer Stelle direkt an einer Tropfstelle Kosten einer automatisierten Steuerung: ca. 200 bis 300
Fühlereinbau
Fühlereinbau Watermark
Fühlerausbau
2. Fazit Steuerung der Tropfbewässerung nach Bodenfeuchte Messwerte können volumetrisch oder als Saugspannung ausgegeben werden Fühler sorgfältig einbauen und ausbauen Automatisierung anstreben
Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 52