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Aquarius

Projekt

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Aquarius – Dem Wasser kluge Wege ebnen

In den vergangenen Jahrzehnten war es das Ziel der Forschung und der Industrie, Wasser mit der Beregnungstechnik so gleichmäßig wie möglich auf dem Feld zu verteilen. Mit heutigen Kenntnissen bezüglich der Bodenheterogenität und zunehmenden Schlaggrößen, in Ostdeutschland um die 50 ha, die von einer Beregnungsmaschine beregnet werden, wird der Bedarf nach teilflächenspezifischer Wasserverteilung offenkundig.

Hintergrund und Zielsetzung

Ziel der teilflächenspezifischen Beregnung ist es, durch Berücksichtigung der ortspezifischen Heterogenität des Bodens und des Pflanzenbestandes den produktbezogenen Aufwand, hier Wasser und Energie, zu reduzieren und Umweltziele besser zu berücksichtigen.

Teilflächenspezifisches Management bzw. Beregnung erfordert detaillierte Informationen über die Heterogenität von Feldern, um die Beregnungshöhe den lokalen Bodenverhältnissen anpassen zu können. Konventionelle Methoden (Bodenproben und anschließender Laboranalyse) sind jedoch zu teuer und zu zeitaufwendig. Es sollten daher schnelle, zerstörungsfreie Methoden zur Ermittlung der benötigten Informationen verfügbar sein.

Für eine Bewertung der teilflächenspezifischen Technologie wurden auch die Erträge herangezogen, um den Einfluss differenzierter Wassergaben zu prüfen und um eine ökonomische Aussage zu treffen

Zielgruppe

Wasserschutzberatung, landwirtschaftliche Betriebe, öffentliche Entscheidungsträger, Wasserbehörden und wissenschaftliche Forschungseinrichtungen.

Vorgehensweise

Um eine Strategie einer teilflächenspezifischen Beregnung aufzubauen, sind zunächst die Anfertigung einer Applikationskarte und die Bestimmung der Managementzonen notwendig.

Der Weg zur Applikationskarte geht über die Hofbodenkarte, die elektrische Leitfähigkeit (EM38, Veris) und Entnahme von Bodenproben zur punktuellen Bestimmung der Bodenwasserspeicherfähigkeit. Die technische Umsetzung im Projekt erfolgt mit einer Kreisberegnungsmaschine. An der Kreisberegnungsmaschine wurde eine spezielle Düsensteuerung mit Magnetventilen installiert.

Daten und Methoden

Erste Informationen für die teilflächenspezifische Beregnung sind in der Hofbodenkarte enthalten. Diese Angaben sind aber zu grob, um sie zur teilflächenspezifischen Applikationskarte zu nutzen. Als nächster Schritt erfolgte mit einem EM 38 Gerät, das Scannen der Fläche. Für die elektrische Leitfähigkeitsmessung (EC) wurde die Fläche im ca. 5 m Abstand überfahren und jedem gemessenen EC-Wert wurde ein GPS Wert zugeordnet. Gemessen wurde hierbei bis zu einer Tiefe von 150 cm des Bodens.

Nach der Auswertung der Messung ergab sich ein Bild über die Bodenunterschiede in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit.

In dieser Leitfähigkeitskarte wurde die Fläche wegen der unterschiedlichen EC-Werte des Bodens in drei Managementzonen eingeteilt. In den Zonen wurden 24 Monitoring Punkte  festgelegt und an jedem Punkt wurden Bodenproben zur Bestimmung der Feldkapazität und des Welkepunktes entnommen. Der Wasserausgleich erfolgte nach der Strategie der teilflächenspezifischen Beregnung. Das bedeutet, dass die Managementzone, die zuerst eine Bodenfeuchtigkeit von 50% nFK erreicht hat, angesteuert wird und anschließend bis zu einer Bodenfeuchtigkeit von 80% der nFK beregnet wird. Zur Überwachung des täglichen Einsatzzeitpunktes wurde mit dem Beregnungssteuermodell AMBER vom DWD die klimatische Beregnungsbilanz erstellt. Die fünftägige Vorausberechnung des Wasserbedarfs ermöglichte den weiteren gezielten Beregnungseinsatz.

Ergebnisse

Da das Projekt Aquarius zum 30.06.12 endete, konnten über den gesamten Versuchszeitraum nur 2 Versuchsernten durchgeführt werden.  Im Jahr 2010 war die Versuchsfrucht Zuckerrüben und im Jahr 2011 Kartoffeln. Die Versuchsfrucht im Jahr 2012 W-Weizen, konnte auf Grund des sehr frühen Endes des Projektes nicht mehr in diesem Projekt bearbeitet werden.

Aus den zwei Versuchsjahren und dem technischen und finanziellen Input in dieses Projekt, kann unter den angegebenen Beregnungshöhen kein wirtschaftlicher Erfolg abgeleitet werden. Mit der Ausrüstung der Kreisberegnungsmaschine zur teilflächenspezifischen Wasserverteilung konnten neue Erkenntnisse gewonnen werden, die auf vergleichbare Anwendungen in anderen Ländern mit höherem Beregnungseinsatz gut übertragbar sind. Die Verbindung von Bodenfeuchtesensoren zur Steuerung der differenzierten Beregnungshöhe muss kritisch gesehen werden. Die Streuung der Messwerte ist zu groß. Weiterhin ist die Bodenfeuchtemessung teuer und arbeitsintensiv. Eine Steuerung nach der klimatischen Wasserbilanz wird empfohlen.

Aus Sicht der Fragestellung zum Einsatz der teilflächenspezifischen Beregnung in landwirtschaftlichen Kulturen, war es daher notwendig, eine Fortführung der Beregnungsversuche im Projekt Klimzug-Nord durchzuführen.

Thünen-Ansprechpartner


Zeitraum

1.2009 - 3.2014