Grundlagen zur Bewässerung Andreas Rüsch, Fachbereich Ackerbau

Inhalt Beregnungsbedürftigkeit Boden als Wasserspeicher Einige Begriffe und Grundlagen zur Bewässerung Beregnungswürdigkeit 2

Beregnungsbedürftigkeit Beregnungsbedürftigkeit: Braucht eine Kultur an einem Standort (Niederschlagsmenge und- verteilung am Standort, sowie Wasserspeicherkapazität der Parzelle berücksichtigt) zusätzliches Wasser zur Erzielung des bestmöglichen Ertrages oder Qualität (unter Berücksichtigung aller anderen pflanzenbaulichen Faktoren wie Düngung, Pflanzenschutz und weiterer Anbautechnikfaktoren). Übersteigt der Wasserbedarf das -angebot ist eine Pflanze beregnungsbedürftig. Aber(!) es gibt noch den Bodenvorrat. Es wird nur der pflanzenbauliche Bedarf und das klimatische, standortspezifische Angebot betrachtet. Ob eine Bewässerung rentabel wäre, wird hier nicht berücksichtigt. Kulturen sind vielerorts beregnungsbedürftig aber nicht unbedingt beregnungswürdig. 3

Uhwiesen 2006 ( Sommertrockenheit ) Quelle: agrometeo.ch 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Verdunstung mm Niederschlag mm 4

Uhwiesen 2007 ( Frühjahrstrockenheit ) Quelle: agrometeo.ch 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Jan 07 Feb 07 Mrz 07 Apr 07 Mai 07 Jun 07 Jul 07 Aug 07 Sep 07 Okt 07 Nov 07 Verdunstung mm Niederschlag mm 5

Wasserspeicher Boden Damit die Pflanze laufend Wasser aufnehmen kann bzw. dann wenn sie Wasser benötigt, braucht es einen Speicher (Lager). Dieser Speicher (Lager) ist der Boden. Ein Lager kann klein oder gross sein. Ein Lager kann mit grosser oder kleiner Leistung gefüllt werden. 6

Wasserspeicher Boden Boden besteht zu rund 50% aus Festsubstanz (mineralisches und organisches Material) und zu 50% aus Hohlräumen (Poren). Die Hohlräume sind in verschiedene Porengrössen unterteilt: Feinporen (enthalten Wasser das aber nicht pflanzenverfügbar ist) kleine Mittelporen (enthalten schwer pflanzenverfügbares Wasser grosse Mittelporen (enthalten leicht pflanzenverfügbares Wasser) Grobporen (= Luft oder Sickerporen, enthalten i.d.r. Luft Die Anteile der jeweiligen Poren ist von der Bodenart (Ton, Schluff, Sand) und von der Bodenstruktur (Steinanteil, Verdichtungsgrad) abhängig. 7

Porenverteilung im Boden 8

Wasserspeichervermögen Boden Faustregel für mittelschweren, nicht verdichteten, gewachsenen Boden: 50% Hohlräume im Boden 1 Drittel Feinporen (16.5%), 1 Drittel Mittelporen (16.5%), 1 Drittel Grobporen (16.5%) 10% grobe Mittelporen (leicht pflanzenverfügbares Wasser) 9

Wasserspeicherfähigkeit des Bodens Die Wasserspeicherfähigkeit eines Bodens ist abhängig von dessen Porenanteil gesamt und von dessen Porenverteilung. Geringste Speicherfähigkeit hat ein Sandboden mit ca. 10mm je 10cm Bodentiefe. Eine gute Speicherfähigkeit hat ein schwerer Boden (Lehm) mit ca. 25mm je 10cm Bodentiefe. Ein mittelschwerer, nicht verdichteter, gewachsener Boden mit 1 Meter pflanzennutzbarer Gründigkeit kann auf einem Quadratmeter 160 l (160mm) Wasser total speichern. Davon ist 100 l (100mm) leicht verfügbares Wasser. 10

Porenverteilung in Böden 11

Quelle: Bodenkunde und Pflanzenernährung, LMZ, 2003 Bodenarten Schwerer Boden Mittelschwerer Boden Leichter Boden 12

Die Bodenarten in der Schweiz Quelle: Bodenkunde und Pflanzenernährung, LMZ, 2003 13

Einige Begriffe rund um Bodenwasser FELDKAPAZITÄT: Wassergehalt eines durchlässigen, nicht vernässten Bodens ca. 2-3 Tage nach länger andauernden Niederschlägen. Nach dieser Zeit sind die Grob- bzw. Sickerporen entwässert. Die Mittel- und Feinporen sind mit Wasser gefüllt. NUTZBARE FELDKAPAZITÄT: Feldkapazität abzüglich des Totwassers (für Pflanzen nicht verfügbares Wasser in den Feinporen). PERMANENTER WELKEPUNKT: Kritischer Wassergehalt des Bodens unterhalb welchem die meisten Pflanzen kein Wasser mehr aufnehmen können und irreversibel welken. 14

Nutzbare Feldkapazität Nutzbare Feldkapazität in % unter 30 Pflanzenentwicklung Die Pflanze steht unter Wasserstress, mit Ertragseinbussen ist zu rechnen. 30 50 Noch ausreichende Wasserversorgung der Pflanzen 50 80 Optimales Wasserangebot 80 100 Beginn der Überversorgung, Gefahr von Sauerstoffmangel Über 100 Überversorgung, Sauerstoffmangel 15

Wasserflüsse rund um den Boden 16

Transpiration (Verdungstun) + Evaporation = Evapotranspiration (ETP) 17

Quelle: BAGLUVA, Bundesanstalt für Gewässerkunde Koblenz, 2003. 18

Potential der Kapillarität Quelle: BAGLUVA, Bundesanstalt für Gewässerkunde Koblenz, 2003. 19

Die Saugspannung In den Feinporen und kleinen Mittelporen wird das Wasser durch Kapillarität und Haftung an Tonteilchen zurückgehalten. Je feiner die Poren umso stärker wird das Wasser zurückgehalten. Die Saugspannung bezeichnet den notwendigen Druck (Saugdruck) zur Gewinnung des Wassers aus den Bodenporen. Die Saugspannung kann mit einem Tensiometer gemessen werden. Je höher die Saugspannung desto schwieriger ist das Wasser verfügbar für die Pflanze. 20

Die Saugspannungskurve Leicht verfügbares Wasser 21

Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens Nicht nur das Wasserspeichervermögen eines Bodens sondern auch dessen Wasseraufnahmefähigkeit ist abhängig vom Porenanteil gesamt und von der Porenverteilung. Geringste Aufnahmefähigkeit hat ein Lehmboden mit ca. 10mm je Stunde. Eine gute Aufnahmefähigkeit hat ein Sandboden mit ca. 20 mm je Stunde. Je mehr Grobporen ein Boden besitzt um so schneller sickert das Wasser hindurch, um so rascher nimmt dieser das Wasser auf. 22

Fazit Boden Bodenart entscheidet über Wasserspeichervermögen und Wasseraufnahmefähigkeit Wurzelmasse bzw. Wurzeltiefe (Wachstumsstadium) ist mit entscheidend für Wasserverfügbarkeit. Ein leichter Boden ist schneller bewässert, kann aber weniger Wasser speichern, muss aber häufiger beregnet werden. Ein schwererer Boden braucht mehr Zeit für eine Wassergabe, kann aber mehr Wasser speichern, muss deshalb weniger häufig beregnet werden. 23

Wo wird am meisten Wasser verbraucht? Quelle: Lehrbuch des Pflanzenbaus, Agro-Concept Bonn, 2006 24

Buschbohnen Blumenkohl Weisskohl Einlegegurke Sommergerste Zwiebeln Silomais Kartoffeln Einschneidkabis Zuckerrübe Buntbrache Winterweizen Winterraps Raigras 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Wasserverbrauch in mm Wachstumszeit in d 25

Wasserbedarf von Kartoffeln Je kg Frischsubstanz ca. 100 l Wasser: 500 mm bei 500 dt/ha Ertrag! 26

Wasserbedürftigkeit Mais Quelle: Beregnung von Kartoffeln und Mais, Schriftenreihe Landesanstalt für Landwirtschaft, VI 2001 27

Beregnungswürdigkeit Agronomisch: Beregnungsbedürftigkeit (Niederschlagsmenge am Standort und Verteilung der Niederschläge am Standort über Vegetationszeit, sowie Wasserspeicherkapazität der Parzelle) Ökonomisch: Beregnungswürdigkeit (Ertrags- und/oder Qualitätsgewinn durch die Beregnung in einer Kultur muss höher sein als für Bewässerung aufgewendete Kosten). 28

Mehrertrag und ausgeglichener Ertrag Quelle: Schuhmann P., Die Erzeugung von Kartoffeln zur industriellen Verarbeitung. AGRIMEDIA, 1999 32

Mehr Ertragsgewinn in leichten, trockenen Böden Quelle: Pötke, Schuhmann, Speise Frisch Kartoffeln, Qualität erzeugen, erfassen, lagern, vermarkten. AGRIMEDIA, 1997 33

Optimierte Bewässerung Quelle: Nitsch A., Kartoffelbau. AGRIMEDIA, 2003 34

Ausgeglichenere Kalibrierung Quelle: Nitsch A., Kartoffelbau. AGRIMEDIA, 2003 35

Kostenpositionen Bewässerung Kosten Infrastruktur Entnahme und Transport bis Feld (Pumpe, Direktoder Ringleitung). Bezahlung als Pauschale oder je m 3 Wasserbezug. Kosten betriebliche Bewässerungsanlage (Rollomat, Rohrleitung, Giesswagen, Tropfbewässerung). Kosten Wasserentnahmerecht (Konzession) oder bei Bezug ab Hydrant (Ausnahmefall) Wasserpreis je m 3 36

Vollkosten betriebliche Bewässerungsanlagen in Kartoffeln Bewässerungssystem Kosten pro ha / Jahr Rollomat Weitwurfdüse Fr. 380.- Rohrberegnung mit Sprinkler Fr. 490.- Tropfbewässerung: Fr. 1 050.- Mehrwegschläuche in jeder zweiter Fuhre Tropfbewässerung: Mehrwegschläuche in jedem Damm Tropfbewässerung: Einwegschläuche in jedem Damm Fr. 1 760.- Fr. 1'830.- 37

Notwendiger Mehrertrag Bsp. Kartoffeln Notwendiger Mehrertrag in dt/ha bei folgenden Annahmen: - keine Berücksichtigung der Qualität - Mehrertrag ist marktfähige Ware - Preis Fr. 40.- / dt - Wasserpreis Fr. 0.50 je m 3 Wasser - 140 mm Wasser (ca. 5 Bewässerungen) - Vollkosten des betrieblichen Bewässerungssystems Bewässerungssystem Rollomat (günstigste Variante) Tropfbewässerung: Einwegschläuche in jedem Damm (teuerste Variante) Notwendiger Mehrertrag pro ha / Jahr 27 dt / ha 63 dt / ha 38