Ausgabe zur AGRITECHNICA 2019

17 BEWÄSSERUNGSTECHNIK TEXT & BILD: DLG SERVICE GMBH ESCHBORNER LANDSTR. 122, 60489 FRANKFURT/M M it „Trockenheit in Deutschland“ sind in diesem Jahr oft- mals Beiträge in den Medien betitelt, die sich mit geringen Wasservorräten in den landwirtschaftlich genutz- ten Böden, den hohen vorherr- schenden Temperaturen oder auch dem Klimawandel gene- rell beschäftigen. Damit wird zunehmend auch die Notwendigkeit zur Bewässerung thematisiert. Konsens dabei ist, dass die Bewässerung zur Sicher- stellung der landwirtschaftlichen Erträge immer wichtiger wird. Bewässerungswürdigkeit nimmt zu Eine Zunahme der Temperatu- ren und Trockenphasen wird auch für Deutschland durch viele Mo- dellrechnungen prognostiziert. Aktuelle Studien zeigen, dass die Bewässerungswürdigkeit, das heißt der ökonomisch ge- rechtfertigte Einsatz der Bewäs- serung, mit den Trockenphasen zunimmt. Es ist deshalb davon auszugehen, dass sich mittel- bis langfristig die Bewässerung auch auf Kulturen und Flächen aus- dehnen wird, für die eine Bewäs- serung bisher nicht rentabel war. Planungssicherheit nimmt ab Mit der Ausweitung der Be- wässerung auf neue Kulturen und Flächen schwindet die Pla- nungssicherheit bei Landwirten, Behörden und Verbänden. Alle Akteure benötigen Wissen über den zukünftigen ortsspezifischen und kulturabhängigen Bewässe- rungsbedarf, um die zukünftige Bewässerung und Bewässerungs- infrastruktur auch langfristig planen und lenken zu können. Hilfreich können hierbei Progno- semodelle über den zukünftigen, auf Basis von Klimaprojektionen abgeschätzten kleinräumigen Bewässerungsbedarf sein, wie sie zum Beispiel für Niedersach- sen (LBEG, GeoBerichte 20) oder Baden-Württemberg (LUBW, Be- ProBW) entwickelt wurden. Haupttrend effiziente Wassernutzung Schon heute wird die Land- wirtschaft vielerorts mit Wasser- mangel konfrontiert. Zusammen mit dem steigenden Wasserbe- darf wird deshalb eine effizien- te Wassernutzung bei der Be- wässerung immer wichtiger, um Ertrags- und Qualitätseinbußen vermeiden zu können. Die Ent- wicklungen und Innovationen in der Bewässerung stellen sich dieser Herausforderung. So ist der grundlegende Trend zur ste- tigen Minimierung des Wasser- verbrauchs unübersehbar. Dabei kann eine Effizienzsteigerung bei der Bewässerung grundsätzlich auf zwei Arten erreicht werden: Falls die potenziell mögliche Wassereffizienz des genutzten Bewässerungssystems nicht er- reicht ist, kann durch eine op- timierte ortsspezifische Bewäs- serungsplanung die aktuelle Wassereffizienz der potenziellen angenähert werden. Darüber hi- naus kann die potenziell mögli- che Wassereffizienz selbst durch bauliche, technische und funkti- onale Modifikationen oder Neue- rungen weiter verbessert werden. Bewässerungsplanung wird einfacher Eine angepasste Bewässerungs- planung kann auf Basis von Bo- denfeuchtedaten durchgeführt werden. Mit der Entwicklung di- elektrischer Messansätze in den 1980er Jahren wurde der Grund- stein für die Entwicklung sehr gu- ter und einfach zu bedienender di- elektrischer Sensoren zur Messung des Bodenwassergehalts gelegt, die heute in einer großen Viel- zahl auf dem Markt kostengünstig verfügbar sind. Zudem sind auch wenige professionelle Matrixpo- tenzialsensoren verfügbar, die das wartungsbedürftige Tensiometer zur Messung der Bodensaugspan- nung ergänzen. Matrixpotenzi- alsensoren mit guter Messgüte sind jedoch noch immer relativ teuer, was dem Funktionsprinzip geschuldet ist. Da Matrixpotenzi- alsensoren den optimalen Bewäs- serungsstart sehr gut bestimmen können, ist die Entwicklung vor allem preiswerter Matrixpotenzial- sensoren mit guter Messgüte sehr wünschenswert. Eine Alternative zu Boden- feuchtesensoren ist die Klima- tische Wasserbilanz, bei der Bewässerungszeitpunkt und Be- wässerungshöhe ausschließlich aus gemessenen Wetterdaten (Niederschlag, Temperatur, Luft- feuchte, Windgeschwindigkeit, Strahlung) abgeleitet werden. Die Klimatische Wasserbilanz setzt eine nahe gelegene Wetterstation zur Messung der benötigten Daten voraus. Dementsprechend haben sich Anbieter etabliert, die einen Zugang zu entsprechenden Mess- netzen und Daten haben und da- durch eine ortsspezifische Planung anbieten können. Mit der zunehmenden Digi- talisierung und der Möglichkeit zur Vernetzung von Sensoren haben sich neue Möglichkeiten ergeben. Im Internet der Dinge (IoT) können zum Beispiel indi- viduelle Sensoren (zum Beispiel Regensensor) eingebunden und somit die Wasserbilanzierung optimiert werden. Darüber hin- aus hat sich die Messdichte auch durch die Einbindung von priva- ten Wetterstationen in öffentlich zugängliche Wetterdatenbanken verbessert. Fernerkundung und Bewässerungsplanung Für die Bewässerungsplanung müssen Daten erhoben und ver- arbeitet und schließlich Hand- lungsanweisungen bzgl. Bewäs- serungszeitpunkt und –höhe flächenbezogen ausgegeben wer- den. Durch die Digitalisierung wurde es möglich, auch große Datenmengen zu erheben und planungsrelevante Messdaten schnell zu bearbeiten. Heutige Systeme erlauben es bereits, auf Basis von aktuellen Bodenfeuch- temessungen, Bodenkennwerten (zum Beispiel nFK), charakteris- tischen Pflanzeneigenschaften sowie der Wettervorhersage eine optimale Bewässerungsplanung einfach und schnell zu reali- sieren, auf mobilen Endgeräten auszugeben und mit diesen auch zu steuern und zu verwalten. Der Trend bei dieser Entwick- lung geht dabei in Richtung kleinräumiger Planungsflächen und somit in Richtung teilflä- chenspezifischer Bewässerung (precision irrigation). Hierzu werden jedoch räumlich hoch- aufgelöste aktuelle Daten zur Bewässerungsbedürftigkeit der Pflanzen benötigt. Dem Ein- satz von Bodenfeuchtesensoren oder der klimatischen Wasser- bilanz sind dabei zum Beispiel bei sehr heterogenen Böden und sehr vielen Teilflächen Grenzen gesetzt. Die Ableitung des Be- wässerungsbedarfs aus Bildin- formationen ermöglicht dage- gen eine sehr hohe räumliche Auflösung. An entsprechenden Bestimmungsansätzen wird der- zeit vielerorts gearbeitet, und eine zukünftig kleinräumige Bewässerungsplanung mittels Satellitenbildern wird langfris- tig möglich sein. Da die heutige räumliche Auflösung der Satelli- tenbilder oftmals noch zu gering ist, werden in der aktuellen For- schung vor allem Drohnen zur Erfassung der benötigten Bild- informationen eingesetzt. Optimierungen bei der Bewässerungstechnik Eine kleinräumige Bewässe- rungsplanung muss durch klein- räumige Wassergaben umgesetzt werden können. Es sind bereits entsprechende Steuersysteme auf dem Markt, die dezentral arbeiten und hierfür verwendet werden können. Bei ortsfesten Anlagen können dies flexibel einsetzbare Funkknoten sein, die gleichzeitig Sensoren (zum Beispiel Bodenfeuchte) und Aktoren (zum Beispiel Magnet- ventil) ansteuern können. Bei mobilen Anlagen wird die teil- flächenspezifische Bewässerung dagegen durch einzeln ange- steuerte Magnetventile reali- siert, die den Sprühdüsen oder Kleinregnern vorgeschaltet sind und in Abhängigkeit der aktuel- len Position geschaltet werden. Ein deutlicher Trend ist hin zur Verringerung der Betriebs- wasserdrücke und damit zur Verringerung des Energiebedarfs bei der Bewässerung sichtbar. Bei der Tropfbewässerung sorgen druckkompensierende Tropfer, die gleiche Durchflüsse bei un- terschiedlichen Wasserdrücken realisieren, für eine räumlich homogene Wasserausbringung. Heutige druckkompensieren- de Tropfer können bereits bei kleinen Drücken ab 0,4 bar be- trieben werden. Ähnliche Fort- schritte wurden bei Sprühdüsen für den Einsatz an mobilen Be- wässerungsanlagen erzielt. So sind bereits Düsen verfügbar, die bei kleinen Wasserdrücken ab ebenfalls ca. 0,4 bar genutzt werden können. Geringere Wasserdrücke beim Einsatz von Sprühdüsen be- dingen geringere Sprühdüsen- abstände an den mobilen Be- wässerungsanlagen. Durch die engere Düsenanordnung können wiederum die Wassereffizienz und Verteilgenauigkeit weiter verbessert werden. Dies wird vor allem durch kleinere Wurfhöhen und –weiten, aber auch durch größere Tropfen erzielt, wodurch die Wasserverluste durch Wind- drift und Verdunstung geringer sind. LEPA (low energy precisi- on application) steht für die grundsätzliche Verbesserung der Wassereffizienz bei der mobilen Bewässerung mittels räumlich begrenzter Wasserausbringung mit geringen Wasserdrücken. Das Ziel der Bewässerung ist dabei nicht mehr die flächige Wasser- ausbringung über dem Pflanzen- bestand, sondern direkt auf dem Boden zwischen den Pflanzen. Technisch kann dies durch sehr tief hängende Düsen mit kleinen Wurfweiten und geringen Was- serdrücken erzielt werden. Die damit optimierte Wassereffizi- enz resultiert zum einen aus der Vermeidung von Interzeption, das heißt der Speicherung und Verdunstung von Wasser auf den Blättern. Zum anderen sind die Winddrift vernachlässigbar und Verdunstungsverluste über die Bodenoberfläche vergleichswei- se kleiner. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Entwick- lungen und Neuerungen bei der Bewässerung den aktuellen und zukünftigen Problemen bezüg- lich Ressourcenverschwendung und Wasserknappheit Rechnung tragen. Dabei werden sie auch durch Förderprogramme gezielt unterstützt. www.agritechnica.com Topthema Trends in der Bewässerungstechnik Rotationsgeformte Kunststoffbauteile für höchste Ansprüche! www.koever.de Köver GmbH & Co. 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