Effizienzsteigerung der Bewässerung von Gemüse und Obst durch Unterflurtropfsysteme (UTROP)
Um das Potenzial zur Wassereinsparung in der Bewässerung von pflanzenbaulichen Kulturen weiter auszuschöpfen, soll im Vergleich zur herkömmlichen oberflächennahen Tropfbewässerung als auch zur Überkopfberegnung eine Unterflurbewässerung (sub surface irrigation) mit dauerhaft verlegten Tropfschläuchen getestet und in der Praxis etabliert werden. Ein weiterer möglicher Vorteil ist, dass diese Verfahren in Verbindung mit Fertigation eine optimale Kulturführung durch gezielte Wasser- und Düngergaben im Wurzelbereich erlauben. Das zur individuellen Umsetzung notwendige Wissen soll in diesem Projekt zusammengefasst und sowohl der Beratung als auch der Praxis zur Verfügung gestellt werden.
Hintergrund und Motivation
Ein effizienter Umgang mit Wasser bei gleichzeitiger Wassereinsparung ist eine große Herausforderung für die landwirtschaftliche Produktion. Auf gemüsebaulich bewirtschafteten Flächen und im Obstbau besteht im Vergleich zu landwirtschaftlichen Kulturen ein weitaus höherer Wasserbedarf und vor allem in trockenen Jahren ist eine Zusatzbewässerung zwingend notwendig.
In der Regel werden Überkopfberegnungssysteme wie Kreisregner auf Rohrsystemen bzw. mobile Beregnungsmaschinen mit Starkregnern oder Düsenwägen verwendet. Der Einsatz von Tropfbewässerungssystemen wird vielfach trotz hoher Wassernutzungseffizienz aufgrund des Arbeits- und Investitionsaufwandes vermieden. Knapper werdende Ressourcen, Wasserkontingente und die Auswirkungen des Klimawandels sind für viele Betriebe ein Anlass, sich mit Tropfbewässerungssystemen zu beschäftigen. Die bisherigen Ergebnisse zu Tropfsystemen in ariden Gebieten (Israel, Kalifornien) sind nicht ohne weiteres auf die Anbaugebiete in Bayern zu übertragen.
Damit Empfehlungen bezüglich der Bewässerungssteuerung u. a. an die Praxis weitergegeben werden können, sind Versuche mit Sensorik durchzuführen. Fundierte Zahlen und Erkenntnisse fehlen bei der Unterflurtropfbewässerung noch gänzlich.
Zielsetzungen
Neben dem verfahrenstechnischen Vergleich mit bis jetzt üblichen Überkopfverfahren sollen zudem die ökologischen und ökonomischen Möglichkeiten und Grenzen einer unterirdisch verlegten Tropfbewässerungsanlage evaluiert werden. Daraus ableitend soll für interessierte Betriebe eine mögliche Umgestaltung des etablierten Anbaus aufgezeigt werden.
Der den Ertrag limitierende Faktor Wasser wird nur noch gezielt im Wurzelbereich der Kulturpflanzen ausgebracht und verringert dadurch die Konkurrenz mit Bei- und Unkräutern im Feld. Das wiederum senkt die Notwendigkeit mechanischer und in erster Linie chemischer Pflanzenschutzmaßnahmen. Gerade letzteres hat einen positiven Effekt auf die Artenvielfalt und Agrobiodiversität.
Im Gegensatz zu einer einjährig genutzten und oberflächlich verlegten Tropfbewässerung ist eine dauerhaft verlegte Tropfbewässerung weniger störanfällig. Der unterirdische Einbau geht mit einer wesentlich nachhaltigeren und langfristigeren Nutzung von Material einher. In Bezug auf eine Automatisierung ist hier erhebliches Potenzial zu sehen.Vorgehensweise und Methodik
Zur Beurteilung der Wasserverteilungsverfahren und deren Auswirkungen auf die Pflanzenbestände werden sowohl auf Versuchsflächen an der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) als auch an der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) Veitshöchheim auch On-Farm-Research-Versuche in Projektbetrieben durchgeführt. Durch gezielte Düngerapplikation mittels Fertigation wird eine Reduktion der Nährstoffeinträge in die oberen Grundwasserschichten angestrebt. Ein weiterer Fokus liegt auf dem Einsparungspotenzial von Pflanzenschutzmitteln.
Eine Installation auf den Versuchsflächen der LWG und der HSWT ermöglicht detaillierte Untersuchungen. Im verfahrenstechnischen Vergleich von Tropfbewässerungsanlagen (unterflur versus oberflächennah verlegte Tropfschläuche) zu bisher genutzten Über-Kopf-Verfahren werden die Auswirkungen auf Kulturen, Bewässerungsregime, Ökologie und Ökonomie erfasst.
Die Versuche beinhalten auch die Testung neuer bzw. weiterentwickelter Verfahren der Auslegung und Bergung der Tropfschläuche. Hier wird eine Zusammenarbeit mit Industriepartnern angestrebt. Einflussfaktoren auf eine funktionierende Unterflurtropfbewässerung (v. a. Bodenart, Einbautiefe der Tropfschläuche, Bodenbearbeitung) werden validiert.
In diesem Projekt sollen automatisierte digitale Bewässerungssteuerungen zum Einsatz kommen. Hierzu werden sowohl kapazitive Wassergehaltssensoren als auch Saugspannungssensoren (Watermark) in verschiedenen Bodentiefen installiert. Zusätzlich werden drohnenbasierte Infrarot-Thermometrie-Messungen zur automatisierten und großflächigen Trockenstressbestimmung der Kulturen erfolgen. Modellbasierte Verfahren wie z. B. die Bewässerungs-App der ALB Bayern e.V. werden ebenso eingesetzt und hierzu Empfehlungen für notwendige Anpassungen der Parameter erarbeitet.
Publikationen
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Zeitschriftenartikel
