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BEWÄSSERUNGSMETHODENund der Einsatz von modernen Methoden zur
Wassereinsparung
ein Vortrag von Viktoria Scheff und Christoph Dittmer
Hydrologie Kolloquium SoSe 2011Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch
GLIEDERUNG
Daten zu Wasser und Landwirtschaft Bewässerungsmethoden Methoden zur Wassereinsparung Ausblick und Fazit
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WASSER UND LANDWIRTSCHAFT
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Anstieg der Bevölkerung
2011
6,8 Mrd
4.500 km³
WASSER UND LANDWIRTSCHAFT
40,25 % landwirtschaftliche Wasserentnahmen in Deutschland
Verteilung der Wassernutzung in Haushalten, der Industrie und der Landwirtschaft weltweit
BEWÄSSERUNG
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20 % der gesamten Anbaufläche werden bewässert
3,3 % der Landwirtschaftsfläche in Deutschland
WASSER UND LANDWIRTSCHAFT
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Wasserverfügbarkeit global: 36.687 km³/a
Wasserentnahmen global: 3.572 km³/a
ABER: Wasser ist oft nicht in den Gebieten, wo es benötigt wird
In Gebieten mit Wassermangel sind Verringerungen des Wasserverbrauchs insbesondere in der Landwirtschaft notwendig
In Zukunft: more crop per drop= Reduzierung der Wasserverluste in der Landwirtschaft durch verbesserte Produktionsweisen
Einsparpotentiale?
BEWÄSSERUNGSMETHODEN
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Geologie (Bodeneigenschaften, Geländeneigung, …)
Bewässerungstechniken (abhängig vom Saatgut)
Effizienz der Bewässerung
Bewässerung = Versorgung des Kulturlandes mit Wasser um Regen zu ersetzen (Überbrückung saisonaler Trockenphasen)
Klimatische Verhältnisse
BEWÄSSERUNGSMETHODEN
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BeregnungOberflächenbewässerung Unterflurbewässerung Tröpfchenbewässerung
Mikrobewässerung
Stauverfahren Rieselverfahren
• Beckenstau• Flächenstau• Furchenstau
• Streifenberieselung• Furchenberieselung
• ortsfeste• teilortsfeste• vollbeweglich
• Anhebung GW• Rohre
• oberirdisch• unterirdisch
OBERFLÄCHENBEWÄSSERUNG
kostengünstig geringerer technischer/personeller Aufwand hohe Verdunstungs- und Versickerungsraten
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Stauverfahren
Rieselverfahren
Ackerfurchen, planierte oder umdämmte Flächen werden unter Wasser gesetzt
gehört zu den weltweit am häufigsten angewandte Verfahren
ABER
STAUVERFAHREN
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Flächenstau Beckenstau
Furcheneinstau
< 0,1 %
< 1 cm/h1 – 20 ha
15 – 30cm tief
20 – 40cm tief
0,2 – 0,5 %
20 – 30 cm tief
RIESELVERFAHREN
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Wasser fließt durch Ackerfurchen und geneigte Flächen
Wasserverteilung durch Zuleitungskanäle
•Streifenberieselung (10-20 m breit, 150-400 m lang)
•Furchenberieselung (15-20 cm breit, 25-30 cm tief
BEREGNUNG
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Keine aufwändigen Planierungsarbeit oder Errichtung von Dämmen Mehrzweckbewässerung (Dünge- und Frostschutzmittel)
Offenes Versprühen von Wasser auf landwirtschaftliche oder gärtnerisch genutzte Flächen
Verdunstungsverluste (Interzeption) Ungleichmäßige Wasserverteilung durch Wind Hohe Anlagekoste (Energie, Betrieb, Wartung) Ausbildung von geschultem Personal
Vorteile:
Nachteile:
BEREGNUNG
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ortsfester Anlagen
teilortsfester Anlagen
vollbeweglicher Anlagen
Kreisberegnung
Beregnung mittels …
KREISBEREGNUNG
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Wasserentnahme für die Beregnung
KREISBEREGNUNG
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VERGLEICH DER BEWÄSSERUNGSVERFAHREN
Verfahren Anwendungtechn.
AufwandVerdun-
stungEffizienz
Oberflächenbewässerung aride Gebiete gering hoch 40 – 50 %
Beregnung humide/semiaride Gebiete
mittel mittel 65 – 75 %
Unterflurbewässerung humide Gebiete hoch keine 80 – 90 %
Tropfbewässerung humide Gebiete hoch keine/ gering
80 – 95 %
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MAßNAHMEN ZUR WASSEREINSPARUNG
Mikrobewässerung Bodenhilfsstoffe Saatgut Ausblick und Fazit
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MIKROBEWÄSSERUNG
oberirdisch• Oberirdische Tropfbewässerung
unterirdisch• Unterirdische Tropfbewässerung• Unterflurbewässerung• Kapillarbewässerung
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sehr sparsam exakte Wassermenge für die Pflanze kein Wasser versickert oder verdunstet im übrigen Boden Wasser wird direkt zum Wurzelbereich der Pflanze geführt Dünger und Pflanzenschutzmittel können zum Wasser
gemischt werden sehr geringe Energie- und Betriebskosten
19Tropfvorrichtung an einem Bewässerungsschlauch
TROPFBEWÄSSERUNG
TROPFBEWÄSSERUNG
Auswaschung und die Versalzung werden stark reduziert
Bewässerungswirkungsgrad liegt bei etwa 80 bis 95 %
hoher Aufwand und geringe Flexibilität
Einsatz vornehmlich für profitable und mehrjährige Kulturen wie Weinstöcke, Oliven- oder Obstbäume sowie Hopfenpflanzen
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Tröpfchenbewässerungssytem im Weinbau in New Mexico
UNTERFLURBEWÄSSERUNG
Bewässerung der Pflanzen durch Kapillaren im Boden mit Grundwasser
evtl. Wasseranreicherung unterhalb der Bodenoberfläche Anhebung des Grundwasserspiegels Unterflurverlegte Leitungen: porös oder mit
Schlitzen durch unterirdische Bewässerung wird die
Verdunstung des Wassers vermieden Gleichmäßige Wasserverteilung
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UNTERFLURBEWÄSSERUNG
durch unterirdische Verteilersysteme geht kein Land verloren
Arbeitsaufwand für die Bewässerung vergleichsweise gering
Wassereinsparung 30 – 50 % gegenüber Beregnung Versalzung des Oberbodens dadurch Entwässerung
nötig nicht für flach wurzelnde Pflanzenkulturen geeignet Hohe Errichtungskosten für die unterirdischen
Leitungen
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KAPILLARBEWÄSSERUNG
geeignet für Hobbygärtner, Gärtnereien und Verkaufsbetriebe bei Topfpflanzen
erfordert weder Druckwasser noch elektrischen Strom nutzt die Kapillarkraft durch Anpassung von Dochtmenge und
Dochtsaughöhe optimale Substratfeuchte
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BODENHILFSSTOFFE entweder hochporös und
mineralisch aufgebaut oder Kunststoffe
(„Superabsorber“) Verwendung insbesondere in
semiariden und ariden Gebieten
auch als Zuschlagstoffe zu Pflanz- und Kultursubstraten geeignet
24Grünlandflächen mit Geohumus (Aufwandmenge 100g/m²)
Grünlandflächen ohne Geohumus
BODENHILFSSTOFFE
nehmen ein vielfaches an Wasser auf
Wasserersparnis mehr Fruchtertrag
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Wasserspeicherung in Böden von Geohumus-behandelten und unbehandelten Dattelpalmen
SAATGUT
Verwendung wassersparenderer Sorten evtl. Züchtung wassersparenderer Sorten Verwendung von Pflanzen aus trockeneren Gebieten
(z.B. Trockenreis)
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AUSBLICK UND FAZIT
elektronische Steuerung der Bewässerung mittels berührungsloser Zellinnendruckmessung
Tropfrohre aus biologisch abbaubaren Kunststoffen Beregnungsmaschinenmanagement
Neue Technologien Bewässerung effizienter Technischer und personeller Aufwand Aufklärung nötig
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!
QUELLEN Wasserbau: Hydrologische Grundlagen, Elemente des Wasserbaus, Nutz- und
Schutzbauten an Binnengewässern, Daniel Vischer, Andreas Huber, Springer, 2002
„Bewässerungstechnik in landwirtschaftlichen Großbetrieben“, Dr. Heinz Sourell, Johann Heinrich von Thünen-Institut
Wassersparende Bewässerungstechnologien - Korrespondenz Wasserwirtschaft · 2009 (2) · Nr. 8
http://www.dlr-rheinpfalz.rlp.de/Internet/global/themen.nsf/ALL/EF89114C423470E2C125766D003E14D7?OpenDocument
http://www.usf.uni-kassel.de/ftp/lehre/schaldach/vl_einfuehrung_umweltwissenschaften/umwelt02-wasser-state.pdf
http://de.wikipedia.org/wiki/Bew%C3%A4sserung http://de.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%B6pfchenbew%C3%A4sserung http://www.kapillar-ortmann.de/ http://www.geohumus.com http://de.wikipedia.org/wiki/Substrat_%28Boden%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Superabsorber
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