Wassersparende Maßnahmen beim Bestellen des Feldes

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Kurzgefasst

Die häufigste Form der Bewässerung in Deutschland ist die Beregnung. Das Thema der künstlichen Bewässerung rückt bei anhaltenden Trockenperioden und Hitzewellen zunehmend in den Vordergrund der deutschen Landwirtschaft, insbesondere vor dem Hintergrund der  (Kosten-)Effizienz. Welche Bewässerungsmethoden weltweit sonst noch praktiziert werden, und ob sich ein Blick über den Tellerrand hinaus lohnt, um in Zukunft optimal zu bewässern, wird in diesem Artikel thematisiert. Dabei werden die verschiedenen Bewässerungstechniken vorgestellt und ihre Investitions- und Betriebskosten gegenübergestellt. Darüber hinaus werden auch die Mehrerträge unter optimaler Bewässerung und die Auswirkungen der Wahl der Kulturpflanze für die Bewässerung thematisiert. 

Verschiedene Bewässerungssysteme und ihre Effizienz

Seitdem Menschen sesshaft geworden sind, wird die Landwirtschaft und auch die künstliche Bewässerung praktiziert. Zunächst im globalen Süden, dann auch in den Breiten des heutigen Europas. Das war vor circa 5000 bis 9000 Jahren. Während noch heute einige der altbewährten Methoden zur Bewässerung ihre Anwendung finden, etablierten sich über die vergangenen Jahrhunderte und besonders die letzten Jahrzehnte neue Bewässerungstechniken.

Vor dem Hintergrund des Drucks der wachsenden Weltbevölkerung und steigender Lebensmittelnachfrage, muss die Versorgung durch die Landwirtschaft langfristig gesichert werden. Engpässe durch klimatische Veränderungen sind aus ökonomischer Sicht nicht mehr tragbar, weshalb die Sicherung des Pflanzenwachstums unter anderem durch eine konstante und ausreichende Wasserversorgung von immer größerer Bedeutung ist. 

Nachfolgend werden einige der heute etablierten Bewässerungsmethoden und ihre Effizienz vorgestellt:

1. Flutbewässerung: Als einfachste und älteste Methode der Feldbewässerung wird die Flutbewässerung noch heute in 85 % der Fälle der künstlichen Bewässerung verwendet. Über Kanäle wird das Wasser auf das Feld geleitet, um eine gleichmäßige Verteilung zu gewährleisten. Trotz der weiten Verbreitung der Bewässerungsmethode ist sie nicht effizient, bis zu 70 % des Wassers gehen während der Bewässerung verloren. Hierdurch können Bodenerosion und Wasserverschmutzung auftreten. Dennoch werden Kulturen, wie Reis, Zuckerrohr, Bohnen und Mais auf diese Art bewässert. Besonders bei gut absorbierenden lehmigen Böden eignet sich die Methode. 

2. Oberflächenbewässerung: Unter Oberflächenbewässerung fallen Becken-, Streifen- und Furchenbewässerung. Diese Methoden eignen sich für große Felder und erfordern, wie die Flutbewässerung, geringen Installationsaufwand. Zwar werden die zu flutenden Flächen begrenzt, dennoch bleibt der Wasserverlust und die Bodenerosion bei diesen Formen der Bewässerung hoch. Auch für sie gelten ähnliche Bedingungen, wie für die Flutbewässerung, das heißt lehmige Böden und Pflanzen wie Reis, Zuckerrohr und Mais. 

3. Beregnung: Ähnlich wie im natürlichen Regen wird bei der Beregnung Wasser in Tropfenform von oben herab auf das Feld verteilt. Die Effizienz liegt bei etwa 75 % und die Beregnung gilt als die am häufigsten verbreitete Bewässerungsform in Deutschland. Sie kann für die meisten Pflanzenarten und Böden verwendet werden, wobei sandige Böden aufgrund ihrer hydraulischen Leitfähigkeit besser geeignet sind als tonige. Als hydraulische Leitfähigkeit versteht man die Fähigkeit eines Bodens, ein bestimmtes Wasservolumen in tiefere Bodenschichten zu transportieren (sickern). Bei der Beregnung wird in Deutschland vornehmlich die mobile Beregnungsmaschine mit Großflächenregner beziehungsweise mit Düsenwagen verwendet. Es kommt auch die Rohrberegnung zum Einsatz. Als Form der Großflächenberergnungstechnik (>25ha) wird die Linear- beziehungsweise Kreisberegnung eingesetzt. Für kleine Flächen können Sprinkler verwendet werden. 

4. Tropfbewässerung: Hier wird Wasser langsam mit niedriger Geschwindigkeit auf den Boden getropft. Dabei kann eine exakte Wasserverteilung erreicht und der Betriebsdruck gegenüber der Beregnung enorm gesenkt werden. Die Tropfbewässerung wird in Deutschland vor allem in Kulturen wie Erdbeeren, Spargel oder Zucchini eingesetzt. Die Effizienz liegt bei 90 %, die Investitionskosten liegen jedoch verhältnismäßig hoch. 

5. Unterflurbewässerung: Das Wasser wird durch in den Boden eingebrachte Kanäle zur Wurzelzone abgegeben. Dabei werden Effekte wie die Pfützenbildung und die Krustenbildung am Boden verhindert. Diese Bewässerungsform ist für hochwertiges Gemüse, vergleichbar mit der Tropfbewässerung, geeignet. Flachwurzelnde Pflanzen können jedoch schlecht oder kein Wasser aufnehmen. Die Investitionskosten sind hoch, aber die Effizienz beträgt 95 %, da keine oder kaum Verdunstungsverluste mehr auftreten. Nach der Investition hält die Unterflurbewässerung bis zu zehn Jahre. Damit fallen die hohen jährlichen Verfahrenskosten durch Verlegen und Entnehmen der Tropfrohre weg. Praxiserfahrungen in Deutschland gibt es mit diesem System jedoch bisher nur wenig.

6. Neue Technologien: Immer häufiger werden neue Technologien auf den Markt gebracht. Eine Form der Tropfbewässerung, bei der Mikro-Tröpfchen durch Schwerkraft angetrieben werden, nutzt die Topografie des Bodens und erfordert keine Bodenebnung oder Pumpen für den Transport des Wassers. Dabei wird zusätzlich die Wasserabgabe gesteuert und überwacht, wodurch während der Vegetationsperiode Einsparungen bei Kosten, Energie, Dünger und Wasser getroffen werden können.

Investitions- und Betriebskosten verschiedener Bewässerungstechniken

Insgesamt wird bei Betrachtung der verschiedenen Bewässerungstechniken deutlich: bei der Entscheidung für eine Form der Bewässerung spielen sowohl die Effizienz hinsichtlich des Wasserverbrauchs, aber auch Investitions-, Betriebs-, Energie- und Wasserkosten eine große Rolle. 

Bei der Einrichtung der Bewässerungssysteme unterscheidet man die Wasserbereitstellung, -zuleitung und -verteilung und damit auch die Kosten dieser drei Kategorien. Nachfolgend werden die zwei in Deutschland am häufigsten verwendeten Bewässerungstechniken, die Beregnung und die Tropfbewässerung, hinsichtlich ihrer Kosten verglichen. Da es aus Sicht der Bewässerungsart keine Unterschiede hinsichtlich der Wasserbereitstellung und -zuleitung gibt und diese stark von den örtlichen Bedingungen abhängig sind, werden diese an dieser Stelle nicht weiter thematisiert. Weitere Informationen gibt es beim Bundesinformationszentrum Landwirtschaft. 

Investitions- und Betriebskosten der Bewässerungstechniken im Überblick

Bei der Einrichtung der Wasserverteilung fallen spezifische Investitionskosten an, darunter sind die Kosten für die Anschaffung der verschiedenen Bewässerungstechniken zu verstehen. Die spezifischen Investitionskosten, die jährlich anfallen, können auch als fixe Maschinenkosten bezeichnet werden. Neben den fixen Maschinenkosten beziehungsweise den Investitionskosten fallen darüber hinaus auch jährliche Betriebskosten an. Hierzu gehören die variablen Maschinenkosten, Lohnkosten und Zusatzwasserkosten. 

Im Überblick ist zu erkennen, dass mit der Zunahme des technischen Aufwands der Bewässerungsmethode auch die Investitionskosten steigen. Es zeigt sich jedoch auch, dass die einmalige Investition in eine komplexere Technologie Wasser- und Energieeinsparungen mit sich bringt, die wiederum langfristig zu Einsparungen für den landwirtschaftlichen Betrieb sowie zur Schonung der Wasserressourcen führen. Während die Flut- und Oberflächenbewässerung als konventionelle Methoden einen enorm hohen Wasserverbrauch haben, werden bei der Beregnung große Energiemengen für das Betreiben der Pumpen und den Druckaufbau verwendet. Dabei verläuft die Wasserverteilung bei der Tropf- und Unterflurbewässerung wesentlich energie- und wassersparender. 

Genauer sind die Jahreskosten der einzelnen Bewässerungstechniken in nachfolgender Infografik dargestellt. Dabei handelt es sich bei den jährlichen spezifischen Investitionskosten um eine Summe aus fixen Maschinenkosten, variablen Maschinenkosten, Lohnkosten und Zusatzwasserkosten. Die fixen Maschinenkosten sind hierbei noch einmal hervorgehoben.

Im Kostenvergleich wird deutlich: Moderne Bewässerungstechniken wie die Tropfbewässerung überzeugen zwar mit ihrer Präzision, stellen landwirtschaftliche Betriebe jedoch vor die Herausforderung, sich für eine zunächst kostspielige Investition zu entscheiden.

Warum sich dennoch immer mehr landwirtschaftliche Betriebe für die Tropfbewässerung und vergleichbare Verfahren, besonders bei hochwertigem Gemüse, entscheiden, liegt an der Ertrags- und Qualitätszunahme der Ernte. Die Vorteile effizienter Bewässerungsverfahren trotz hoher Anschaffungskosten liegen in der gleichmäßigen, nahezu optimalen und besonders flexiblen Wasserverteilung und somit der dauerhaften und konstanten Versorgung der Kulturpflanzen mit einer ausreichenden Wassermenge. Schwankungen werden vorgebeugt. 

Langjährige Mehrerträge durch Bewässerung

In einem Versuch wurden die langjährigen Mehrerträge verschiedener Kulturpflanzen durch eine reduzierte und optimale Bewässerung beobachtet. Von reduzierter Bewässerung sprach man, wenn die Bewässerung erst bei einer nutzbaren Feldkapazität von 30 % wieder aufgenommen wurde. Von einer optimalen Bewässerung sprach man, wenn die nutzbare Feldkapazität bei 50 % lag und die Bewässerung wieder aufgenommen wurde. Die Ergebnisse sind nachfolgend dargestellt.

Besonders Verfahren wie die Tropfbewässerung ermöglichen gegenüber der Beregnung eine optimale und flexible Wasserverteilung, welche sie aus Sicht der Qualität und Ertragszunahme besonders für hochwertiges Gemüse interessant macht. Gleichzeitig ist jedoch die höchste Zunahme der Erträge beim Getreide vorzufinden, für deren Anbau sich die Tropfbewässerung aufgrund des Aufwands beim Auf- und Abbau weniger eignet. 

Neben den Mehrerträgen können auch weitere Vorteile beobachtet werden: zu kleine und zu große Kartoffelknollen treten seltener auf und der Anteil des Zuckers in den Zuckerrüben steigt bei optimaler Bewässerung um 1,5 %. 

Wassersparende Kulturpflanzen 

Nicht nur die Mehrerträge machen bestimmte Kulturpflanzen attraktiv für den Anbau und die Kombination mit gewählten Bewässerungstechniken, verschiedene Kulturpflanzen weisen auch einen unterschiedlichen Nährstoff-, Wasser- und Energiebedarf auf, mit dem entsprechend gehaushaltet werden kann. 

Besonders der Wasserbedarf einer Pflanze kann aus Sicht der Wassersparmaßnahmen eine große Rolle spielen. Dabei ist es jedoch wichtig zu erwähnen, dass der Wasserbedarf einer Pflanze abhängig von den klimatischen Verhältnissen des Anbauorts ist. Weizen, der in Deutschland angebaut wird, kann so zum Beispiel einen Wasserbedarf von 520 L/kg haben, während die gleiche Sorte in Marokko etwa 2700 L/kg bräuchte. Dies liegt an der verschieden starken Verdunstungsrate durch die Intensität und Dauer der Sonneneinstrahlung. Die nachfolgende Abbildung stellt daher Mittelwerte für den Wasserbedarf der einzelnen Pflanzen dar.