Donnerstag, 25. April 2019
Arbeitsgemeinschaft Landtechnik und Landwirtschaftliches Bauwesen in Bayern e.V.

Web-Entscheidungssysteme für bedarfsgerechtes Bewässern

Liebe Besucher,

die ALB Bayern e.V. hat Web-Entscheidungssysteme für bedarfsgerechtes Bewässern entwickelt und wurde hierbei von der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft und der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau unterstützt. Berücksichtigt werden Wetterdaten, die jeweilige Bodenart und der Pflanzenbestand. Landwirten bieten die Systeme wertvolle Entscheidungshilfen - diese unterstützen sie bei einer sachgerechten und zugleich sparsamen Zusatzbewässerung.

Es sind zwei Anwendungen verfügbar: Mit der Bewässerungs-App lässt sich die Bodenfeuchte und damit das pflanzenverfügbare Bodenwasser auf Tagesbasis bestimmen. Beim Unterschreiten einer zuvor festgelegten Schwelle erfolgt die Empfehlung zu bewässern. Die Anwendung steht für wichtige landwirtschaftliche und gärtnerische Kulturarten zur Verfügung. Kalibriert und laufend weiterentwickelt wird das Modell in Zusammenarbeit mit dem Sachgebiet Beregnung der Landwirtschaftskammer Niedersachsen, dem Institut für Gemüsebau der Hochschule Geisenheim und dem Gartenbauzentrum Bayern Süd-Ost am AELF Landshut.

Außerdem kann eine Einzelgaben-App genutzt werden. Das Rechenmodell dient der Ermittlung maximal möglicher Einzelwassergaben - damit kein Wasser ungenutzt versickert. Die Entwicklung von Anwendungen zu Gemüsearten wird in diesem Fall vom Institut für Gemüsebau der Hochschule Geisenheim fachlich unterstützt.

Freising, im März 2019
Ihr Team der ALB Bayern e.V.


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Die ALB Bayern e.V. hat die Bewässerungs-App entwickelt und wurde hierbei von der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) und der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau unterstützt. Das Entscheidungssystem verrechnet Messdaten von 640 Wetterstationen der LfL und des Deutschen Wetterdienstes.

Die Bewässerungs-App wird fortlaufend geprüft und weiterentwickelt. Das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten gewährt finanzielle Förderung.

Die Kulturart bezogene Umsetzung geschieht in Zusammenarbeit mit dem Sachgebiet Beregnung der Landwirtschaftskammer Niedersachsen, dem Institut für Gemüsebau der Hochschule Geisenheim (Hessen) und dem Gartenbauzentrum Bayern Süd-Ost am AELF Landshut.

Hilfemenü zur Bewässerungs-App

Bilanzierung des Bodenwassers: Mit der Bewässerungs-App lässt sich der Vorrat des im Böden pflanzenverfügbaren Wassers berechnen. Die tägliche Verdunstung wird mit Rechenmodellen bestimmt und die jeweils ermittelte Verdunstungsmenge vom Bodenwasserwert des Vortags abgezogen. Wird ein zuvor festgelegter Schwellenwert unterschritten, erfolgt die Empfehlung zu bewässern. Beregnungsgaben und gefallene Niederschläge werden dem Bodenwasser hinzu addiert, sofern diese vom durchwurzelten Boden pflanzenverfügbar zwischengespeichert werden können. Wassereinträge, die darüber hinaus gehen, versickern.

Die Bestimmung des täglichen Wasserbedarfs geschieht auf Grundlage der mit Wetterdaten berechneten Grasreferenzverdunstung (FAO Irrigation and Drainage Paper Nr. 56, 1998 - erweitert). Mit Hilfe von Entwicklungsstadien abhängigen Verdunstungsfaktoren wird von dieser Referenzverdunstung der tatsächliche Wasserbedarf des jeweiligen Kulturbestands abgeleitet. Die Bewässerungs-App wurde anhand zahlreicher in den Jahren von 2009 bis 2014 in Bayern laufender LfL-Kartoffelversuche kalibriert. Demnach hat ein leistungsfähiger und voll entwickelter Kartoffelbestand an heißen Sommertagen einen Wasserbedarf von etwa 7,5 Millimeter (= 7,5 Liter je Quadratmeter). An den meisten Tagen allerdings ist der Wasserbedarf deutlich geringer.

Dem Grundmodell nach Penman-Monteith liegt die Annahme zugrunde, dass der betrachtete Feldbestand zu jedem Zeitpunkt reichlich mit Wasser vorsorgt ist. Die Bewässerungs-App wurde in der Weise erweitert, dass die Berechnungen zur Verdunstung den Sachverhalt auch dann angemessen beschreiben, wenn die Böden oberflächlich abtrocknen oder zunehmend austrocknen. Ab einem gewissen Grad der Austrocknung steigen nämlich die Bindekräfte, die das restliche Wasser im Boden festhalten zunehmend stark an. Diese zunehmenden Bindekräfte müsse die Feldfrüchte überwinden, um sich das Restwasser anzueignen - das kostet Energie. Geringerer Wasseraufnahmen und ein Rückgang der Verdunstung mit redziertem Stoffumsatz sind die Folgen.

Die Fähigkeit von Böden, Wasser pflanzenverfügbar zwischenzuspeichern, ist abhängig von den Eigenschaften der Böden, der Wurzeltiefe der jeweiligen Feldkultur und der Art der Wasserzufuhr (flächig oder punktuell bei Tropfbewässerung). Werden die Speicherkapazitäten z.B. bei Starkniederschlägen überschritten, wird das überschüssige Wasser der Schwerkraft folgend entlang den Grobporen allmählich in tiefere Bodenschichten verlagert. Mittels Modell wird berechnet, ab welchem Zeitpunkt und ggfs. in welchem Maße Wasser aus dem durchwurzelten Horizont in tiefere Bodenschichten sickert, und dadurch nicht mehr pflanzenverfügbar ist.

Modellempfehlungen zu Bewässerungsterminen und zur Höhe von Einzelwassergaben sind so konzipiert, dass empfohlene Zusatzwassergaben zum Zeitpunkt des Verabreichens vom Boden immer vollständig pflanzenverfügbar, also im durchwurzelten Bodenhorizont, aufgenommen werden können, damit nichts versickert. Nutzervoreinstellungen zur Höhe der beabsichtigten Einzelwassergaben werden mit der zum Zeitpunkt des Bewässerungstermins bestehenden freien pflanzenverfügbaren Wasserspeicherkapazität des Bodens abgeglichen, und sofern erforderlich, im Rahmen konkreter Modell-Empfehlungen reduziert.

Die Bewässerungs-App beinhaltet folgende Schritte:

  • Festlegung der Ausgangsfeuchte des Bodens
  • Ermittlung des täglichen Wasserverbrauchs
  • Berechnung der pflanzenverfügbaren Wasserspeicherkapazität des Bodens
  • Bestimmung der Bewässerungstermine
  • Ermittlung der jeweiligen Höhe der Einzelwassergaben
     
     

Hilfemenü zur Bewässerungs-App

Benutzerkonto und Schläge

Die Anwendung ist grundsätzlich kostenfrei und frei zugänglich. Auch ohne das Anlegen eines Nutzerkontos steht der volle Funktionsumfang zur Verfügung. Nutzer die sich registrieren können darüber hinaus vorgenommene Einstellungen, lokale Niederschlagskorrekturen und Zwischenergebnisse schlagspezifisch speichern. Zu nachfolgenden Terminen kann darauf zurückgegriffen werden. Ergebnisse lassen sich dann durch das Erstellen einer Dokumentation als druckfähige Version zusammenfassen und dienen als Nachweis für Bewässern nach guter fachlicher Praxis. Das Anlegen eines personalisierten Nutzerprofils ist ebenfalls kostenfrei. Für registrierte Nutzer beinhaltet das Serviceangebot außerdem telefonische Beratung (Tel. 08161/7134-61). Die Anmeldung erfolgt mittels Benutzername und Passwort. Eine Nutzerkennung erhalten sie hier.

Kontaktanfrage

Bei Beratungssitzungen kann auf Zwischenergebnisse vorangegangener Sitzungen (gespeicherte Schläge) zurückgegriffen werden.

Werden die Einstellungen eines Schlags geändert, lassen sich die Änderungen auch wahlweise unter einem neuen Profil (neuer Schlagname) abspeichern. Auf diese Weise können mit geringem Aufwand beliebig viele Profile (Schläge) neu angelegt werden.

 

Standort und Jahr

Die Ermittlung des täglichen Wasserbedarfs basiert auf der Auswertung von Wetterdaten. Es stehen die Daten von 142 LfL-Stationen (in Bayern) und mehr als 500 DWD-Stationen (deutschlandweit) zur Verfügung. Die Auswahl erfolgt durch Anklicken in einer Karte oder durch Markieren einer dem eigenen Standort benachbarten Station in einem Auswahlfenster.

Sind die abgerufenen Wetterdaten (Klimadaten) von einzelnen Stationen der LfL oder des DWD in Ausnahmefällen nicht vollständig, so werden diese durch entsprechende Werte benachbarter Stationen ersetzt, oder auf Grundlage vorhandener, andersartiger Wetterdaten mit Hilfe von Rechenmodellen näherungsweise kalkuliert.

Die Witterung schwankt innerhalb einer Region nur wenig - mit Ausnahme der gefallenen Niederschläge. Gerade in den Sommermonaten sind Regenfälle häufig lokal begrenzt. Bereits auf kleinem Raum treten immer wieder große Unterschiede auf. Deshalb lassen sich die Niederschläge am Standort der jeweiligen Wetterstationen durch die vom Nutzer vor Ort gemessenen Niederschläge unter dem Menüpunkt Korrekturen anpassen. Liegen bewirtschaftete Felder weiter auseinander, ist es erforderlich den Niederschlag an jedem Feld einzeln zu bestimmen und jeweils bei Berechnungen mit der Bewässerungs-App schlagspezifisch zu berücksichtigen.

Ermittlung der benötigten Bewässerungskapazitäten

Die Auswertung von Wetterdaten vergangener Jahre (Vergleich mit mehrjährigen Mittelwerten) ermöglicht Nutzern der Bewässerungs-App Standorte bzw. Anbausysteme im Hinblick auf eine grundsätzliche Bewässerungsbedürftigkeit zu bewerten oder miteinander zu vergleichen. In Abhängigkeit von spezifischen Nutzereinstellungen (z.B. Standort der Wetterstation, Bodeneigenschaften, Überkopfberegnung oder Tropfbewässerung, Festlegung der Intensität der Erzeugung/ Bewässerung) lässt sich ermitteln, wie groß der Zusatzwasserbedarf im Einzeljahr (1997-2018) oder im Mittel der vergangenen 5, 10, 15 oder 20 Jahre gewesen wäre. Diese rückblickende Betrachtungsweise ermöglicht konkrete Schlüsse auf den zu erwartenden Zusatzwasserbedarf für die kommenden Jahre. Die Auswertung kann Neueinsteigern und Beratern eine Hilfe sein, um die erforderlichen Bewässerungskapazitäten situationsbezogen zu planen oder anzuschaffen.

Stehen die vorhandenen Bewässerungskapazitäten (Brunnenleistung in Kubikmetern je Stunde, Flächenleistung in Hektar je Woche, von der Behörde genehmigte Gesamthöhe an Zusatzwassergaben in Millimeter pro Jahr) bereits fest, können Nutzer die Empfehlungen der Bewässerungs-App darauf abstimmen: Die Festlegung des Bodenfeuchtegrenzwerts ab dem bewässert wird, die Wahl der Höhe der beabsichtigten Einzelwassergaben, die Nennung des kapazitätsbedingten Mindestzeitabstands zwischen zwei Beregnungsmaßnahmen und die Wahl der beabsichtigten Intensität der Erzeugung/ Bewässerung geben Nutzern Spielraum. Mit Hilfe der Auswertung von Wetterdaten vergangener Jahre lässt sich die Bewässerungs-App zudem in der Weise eichen, dass die aus Brunnen entnommenen Wassermengen die von der jeweiligen Behörde genehmigten Entnahmemengen im Mittel der vergangenen 5, 10, 15 oder 20 Jahre nicht überschritten hätten.

Hilfemenü zur Bewässerungs-App

Bodeneigenschaften

Die Fähigkeit von Böden, Wasser pflanzenverfügbar zwischenzuspeichern, ist stark von der jeweiligen Bodenart abhängig. Grundsätzlich ist die Speicherfähigkeit von Lehmböden größer als von Sand- oder Tonböden. Das Maß für die Fähigkeit von Böden, Wasser pflanzenverfügbar zu speichern, ist die nutzbare Feldkapazität nFK. Die Angaben erfolgen üblicherweise in Vol.-%. Beispiel: Sandböden mit einer nFK von 11 Vol.-% können je 10 cm Bodenmächtigkeit 11 Liter Wasser je Quadratmeter (= 11 mm) pflanzenverfügbar zwischenspeichern. Reichen die Wurzeln, beispielsweise von Kartoffeln, bis in eine Tiefe von 60 cm, also 6 x 10 cm, dann beträgt die resultierende nFK 6 x 11 mm = 66 mm = 66 Liter je Quadratmeter.

Bei punktuellen Wassergaben (Tropfbewässerung) nehmen mit zunehmender Schwere der Böden seitlich wirkende Bodensaugkräfte zu. Die Durchfeuchtungszonen unter den Tropfstellen werden breiter. Die Fähigkeit der Böden an den einzelnen Tropfstellen Wasser pflanzenverfügbar zwischenzuspeichern, verbessert sich.

Bei der Bewässerungs-App lassen sich landwirtschaftlich genutzte Flächen in eine von 8 Bodenarten einstufen. Den unterschiedlichen Bodenarten sind in der Praxis häufig anzutreffende Eigenschaften zugeordnet:

Bodenart nFK / Vol.-% Durchfeuchtungszone / cm
leicht, Sand (S) 9 25
leicht, schwach lehmiger Sand (lS) 13 30
mittel, stark lehmiger Sand (llS) 16 35
mittel, sandiger Lehm (sL) 19 40
mittel, schluffiger Lehm (uL) 22 45
schwer, toniger Lehm (tL) 17 50
schwer, lehmiger Ton (lT) 14 55
schwer, Ton (T) 10 60

Es handelt sich um gängige Durchschnittswerte. Tatsächlich ist die nFK allerdings nicht alleine von der Bodenart, also der Konrgrößenverteilung abhängig. Vielmehr wird die nFK im Einzelfall gleichermaßen von der jeweiligen Lagerungsdichte und dem Gehalt an organischer Bodensubstanz beeinflusst.

Der Anwender hat die Möglichkeit den Oberboden (Bodenart bis 30 cm) und den Unterboden (Bodenart ab 30 cm) getrennt zu charakterisieren. Außerdem lassen sich die in der Tabelle beschriebenen Standard-nFKs dem Einzelfall entsprechend anpassen (nFK Oberboden (optional), nFK Unterboden (optional)).

Auf Problemstandorten wird die Pflanzenverfügbarkeit von Wasser möglicherweise durch wurzelundurchlässige Zonen begrenzt, etwa aufgrund von Unterbodenverdichtungen. Einschränkungen des Wurzeltiefenwachstums, die auf eine ungünstige Struktur des Unterbodens zurückzuführen sind, können bei den Modellberechnungen durch die Festlegung der Durchwurzelbarkeit des Bodens ebenfalls berücksichtigt werden.

Hilfemenü zur Bewässerungs-App

Kulturbestand

Die Bewässerungs-App steht für 13 landwirtschaftliche und 15 gärtnerische Kulturen zur Verfügung. Die Auswahl der jeweils betachteten Kultur erfolgt unter dem Menüpunkt Kulturbestand. An dieser Stelle lassen sich auch die Termine für das Erreichen wichtiger Entwicklungsstadien definieren. Liegen diese Termine noch in der Zukunft, so können zur Planung die zu erwartenden Termine für das Erreichen bestimmter Entwicklungsstadien angegeben werden. Alle Angaben lassen sich im Verlauf der Vegetationsperiode immer wieder den tatsächlichen Verhältnissen entsprechend anpassen.

Der Wasserbedarf ist in hohem Maße vom Entwicklungsstand der Pflanzenbestände abhängig. In den folgenden Tabellen ist für die verschiedenen Kulturen anhand ausgewählter Entwicklungsstadien angegeben, in welcher Weise die Bewässerungs-App kalibriert wurde. Die Kalibrierung erfolgte für Kartoffeln anhand von sechs Jahre andauernden Feldversuchen (2009-2014) der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft. Für Mais, Zuckerrüben, Winterweizen, Wintergerste und Winterraps wurde die Anwendung auf Grundlage von Ergebnissen aus mehrjährigen Feldversuchen der Landwirtschaftskammer Niedersachsen kalibriert. Bei Winterroggen, Triticale, Sommergerste und Sommerweizen wurde die Kalibrierung auf Basis kulturartspezifischer Eigenschaften und gesammelten Praxiserfahrungen beim Bewässern vorgenommen. Zu den gärtnerischen Kulturen geschah dies unter Berücksichtigung der am Institut für Gemüsebau der Hochschule Geisenheim wissenschaftich erarbeiteten kc-Werte und unter Berücksichtigung weiterer Paramterer in Zusammenarbeit mit dem Gartenbauzentrum Bayern Süd-Ost am AELF Landshut und dem ökologischen Gemüsebauversuchsbetrieb der LWG in Bamberg.

Kartoffel: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflauftermin 50 %
Wuchshöhe der Pflanzen 15 cm 90 %
Bestandesschluss 100 % 7,5 mm / Tag
Laubfärbung, Beginn 80 %
Vergilbung, 50 % 45 %

Gras, Weide, ET0: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
20 cm Wuchshöhe 100 % 7,0 mm / Tag

Hopfen: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Austrieb 30 %
Erreichen der Gerüsthöhe 60 %
Blüte, Beginn (BBCH 61) 100 % 6,5 mm / Tag
Doldenentwicklung, Ende (BBCH 79) 85 %
Ernte 55 %

Mais: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflauftermin 60 %
Wuchshöhe der Pflanzen 50 cm 80 %
Ab Wuchshöhe der Pflanzen 150 cm 100 % 7,0 mm / Tag

Sojabohnen: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflauftermin 50 %
Längenwachstum, Beginn (BBCH 31) 85 %
Blüte, Beginn (BBCH 61) 100 % 8,0 mm / Tag
Samenbildung, Ende (BBCH 79) 40 %

Sommergerste: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Saattermin 40 %
Schossen, Beginn (BBCH 30) 90 %
Fahnenblatt, ausgebildet (BBCH 39) 100 % 7,0 mm / Tag
Kornbildung, Beginn (BBCH 71) 100 %
Teigreife (BBCH 85) 50 %

Sommerweizen: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Saattermin 40 %
Schossen, Beginn (BBCH 30) 90 %
Fahnenblatt, ausgebildet (BBCH 39) 100 % 7,0 mm / Tag
Kornbildung, Beginn (BBCH 71) 100 %
Teigreife (BBCH 85) 50 %

Triticale: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Vegetationsbeginn 45 %
Schossen, Beginn (BBCH 30) 90 %
Fahnenblatt, ausgebildet (BBCH 39) 100 % 6,0 mm / Tag
Kornbildung, Beginn (BBCH 71) 100 %
Teigreife (BBCH 85) 55 %

Wintergerste: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Vegetationsbeginn 40 %
Schossen, Beginn (BBCH 30) 80 %
Fahnenblatt, ausgebildet (BBCH 39) 100 % 7,5 mm / Tag
Kornbildung, Beginn (BBCH 71) 100 %
Teigreife (BBCH 85) 45 %

Winterraps: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Vegetationsbeginn 40 %
Längenwachstum, Beginn (BBCH 30) 90 %
Entwicklung Blütenanlagen (BBCH 55) 100 % 7,0 mm / Tag
Schoten ausgereift, 50% (BBCH 85) 50 %

Winterroggen: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Vegetationsbeginn 45 %
Schossen, Beginn (BBCH 30) 90 %
Fahnenblatt, ausgebildet (BBCH 39) 100 % 6,0 mm / Tag
Kornbildung, Beginn (BBCH 71) 100 %
Teigreife (BBCH 85) 55 %

Winterweizen: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Vegetationsbeginn 40 %
Schossen, Beginn (BBCH 30) 90 %
Fahnenblatt, ausgebildet (BBCH 39) 100 % 7,0 mm / Tag
Kornbildung, Beginn (BBCH 71) 100 %
Teigreife (BBCH 85) 50 %

Zuckerrübe: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflaufen 60 %
Erscheinen 5. Blatt 80 %
Ab Bestandesschluss 100 % 7,0 mm / Tag

Blumenkohl: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Pflanzung 50 %
Erscheinen 8. Blatt 65 %
Durchmesser 70% (BBCH 37) 100 % 8,0 mm / Tag

Bundzwiebeln: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflaufen 55 %
Erscheinen 4. Blatt 75 %
Erscheinen 8. Blatt 100 % 7,5 mm / Tag

Buschbohne: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflaufen 25 %
Blühbeginn 80 %
1. Hülse volle Länge (BBCH 71) 100 % 7,5 mm / Tag

Brokkoli: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Pflanzung 25 %
Erscheinen 8. Blatt 75 %
Erscheinen 14. Blatt (BBCH 14) 100 % 7,5 mm / Tag

Erbsen (Grünerbse): Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflaufen 45 %
Erscheinen 6. Blatt 80 %
Blüte, Beginn (BBCH 61) 90 %
Hülsenbildung, Beginn 100 % 7,5 mm / Tag

Gurken (Einlegegurken): Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflauftermin 50 %
Blühbeginn (BBCH 61) 75 %
Ab Erntebeginn (BBCH 71) 100 % 8,5 mm / Tag

Karotten: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflaufen 35 %
Erscheinen 5. Blatt 80 %
Bestandesschluss (BBCH 43) 100 % 6,0 mm / Tag

Kopfkohl: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflauftermin 55 %
Erscheinen 8. Blatt 80 %
Erscheinen 11. Blatt 100 % 7,5 mm / Tag

Kopfsalat: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Pflanzung 45 %
Durchmesser 30 % (BBCH 43) 70 %
Durchmesser 60% (BBCH 46) 100 % 9,0 mm / Tag

Zwiebeln: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Auflauftermin 45 %
Erscheinen 5. Blatt 85 %
Erscheinen 8. Blatt 100 % 9,0 mm / Tag
Schlottenknicken 40 %

Erdbeeren: Relativer Wasserbedarf in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium

Entwicklungsstadium Wasserbedarf, relativ Max. Wasserbedarf (heißer Sommertag)
Austrieb 70 %
Fruchtbildung, Beginn 100 % 5,0 mm / Tag
Ernte, Beginn 85 %
Ernte, Ende 40 %
Blütenanlagen Herbst, Beginn 70 %

Zwischen den definierten Terminen ändert sich der im Modell berücksichtigte Verdunstungsfaktor stetig.

Der pflanzenverfügbare Bodenwasserspeicher (nFK) variiert je nach Entwicklungsstadium einer Fruchtart in Abhängigkeit von der resultierenden Durchwurzelungstiefe. Das Tiefenwachstum der Wurzeln erfolgt während der Jugendentwicklung der Kulturbestände. In dieser Zeit erschließen die Pflanzen über die Wurzeln zunehmend tiefe Bodenbereiche, und der pflanzenverfübare Bodenwasserspeicher (nFK) steigt. Die Dynamiken des Wurzelwachstums werden unter Berücksichtigung fruchtartspezifischer Faustzahlen und Erfahrungswerte berücksichtigt. Der Bewässerungs-App liegen zur Wurzeltiefe für die betrachteten Kulturarten jeweils folgende Minimum-Werte (zum Auflauftermin/ Setzen/ Vegetationsstart) zugrunde.

Wurzeltiefenwachstum vergrößert den pflanzenverfügbaren Bodenwaserspeicher

Fruchtart Wurzeltiefe, maximal
Kartoffel 60 cm
Mais 80 cm
Sommergerste 60 cm
Sommerweizen 60 cm
Triticale 80 cm
Wintergerste 80 cm
Winterraps 100 cm
Winterroggen 80 cm
Winterweizen 80 cm
Zuckerrüben 90 cm
Gurke (Einlegegurke) 40 cm
Kopfkohl 60 cm
Kopfsalat 30 cm
Zwiebeln 60 cm
Erdbeeren 30 cm

Für Mineralisation und Wurzelwachstum ist jeweils ausreichend Bodenfeuchte erforderlich. Deshalb ist eine gewisse Feuchte des Oberbodens für alle Fruchtarten bereits ab der Saat bzw. dem Legen oder Setzen relevant. Im Modell wird ab Beginn mit einer Wurzeltiefe von mindestens 20 cm gerechnet, wenngleich das Wurzelwerk zunächst noch nicht (bis in diese Tiefe) ausgebildet ist.

Hilfemenü zur Bewässerungs-App

Bewässerungssystem

Die verschiedenen Bewässerungssysteme verteilen das Wasser auf kleinem Raum unterschiedlich gleichmäßig. In Folgendem werden pflanzenbauliche Zusammenhänge und die davon abgeleiteten Handlungsempfehlungen am Beispiel "Kartoffelbewässerung" dargestellt. Da es sich um Grundlagen handelt, lassen sich die Erläuterungen auf andere Feldfrüchte übertragen. In der Bewässerungs-App erfolgt die Auswahl des gewünschten Bewässerungssystems über das Auswahlfenster _Beregnung/ Tropfschlauchposition.

Mit Beregnungsanlagen wird der gesamte Boden befeuchtet. Es steht der komplette durchwurzelte Bodenbereich als pflanzenverfügbarer Wasserspeicher zur Verfügung.

Beregnung
Überkopfberegnung zu Kartoffeln: (A) Maximale Durwurzelungstiefe: 60 cm, (B) Maximale Durchfeuchtungstiefe im durchwurzelten Bereich: 60 cm, (C) Gleichmäßige Durchfeuchtung des ganzen Damms: 75 cm

Im Gegensatz dazu werden bei Tropfbewässerung nur die Bereiche unter den Tropfstellen durchfeuchtet. Deshalb ist der pflanzenverfügbare Bodenwasserspeicher im Vergleich zu flächiger Überkopfberegnung wesentlich reduziert. Je nach Bodenart und Durchwurzelungstiefe beträgt die maximale Speicherkapazität 1 bis 4,5 Liter je Tropfstelle und Tag. Sinnvolle Einzelgaben variieren situationsabhängig zwischen 1 und 10 Liter je Quadratmeter (siehe Einzelgaben-App). Nur in seltenen Ausnahmefällen sind bei sehr tiefwurzelnden Kulturen höhere Einzelgaben gerechtfertigt.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Tropfschläuche zu plazieren:

  • Dammkronenverfahren: entlang der Dämme in die Dammkrone
  • Zwischendammverfahren: zwischen jeden zweiten Damm; das spart 50% Schlauchkosten und viel Arbeit

Tropfbewässerung im Dammkronenverfahren
Tropfbewässerung zu Kartoffeln im Dammkronenverfahren: (A) Maximale Durwurzelungstiefe: 60 cm, (B) Maximale Durchfeuchtungstiefe im durchwurzelten Bereich: 60 cm, (C) Durchmesser der Durchfeuchtungszone: 30 cm in leichten Böden (lS)

Beim Dammkronenverfahren wird der Hauptwurzel- und Knollenbildungsbereich unmittelbar durchfeuchtet und gekühlt. Das ist der wesentliche Vorteil dieser Schlauchposition. Aus pflanzenbaulicher Sicht ist dieses Verfahren allen anderen überlegen. Allerdings ist es besonders teuer und arbeitsaufwändig.

Mit zunehmender Schwere der Böden nehmen auf das tropfenweise verabreichte Wasser seitlich wirkende Bodensaugkräfte zu, sodass das Wasser sich zunehmend auf horizontaler Ebene ausbreitet: Die Durchfeuchtungszonen werden breiter und es können Schläuche mit größeren Tropferabständen zum Einsatz kommen.

Je breiter die Durchfeuchtungszonen, desto besser funktioniert das Zwischendammverfahren (ZDV). Die Schläuche liegen tiefer. Entsprechend geringer ist dann auch die durchwurzelte Bodensubstanz unter den Tropfern, die Wassergaben pflanzenverfügbar zwischenspeichern kann. Wegen dem doppelten Abstand der Schläuche zueinander hat das Verfahren nur die Hälfte an Tropfstellen pro Flächeneinheit. Dadurch halbiert sich die Bodenpufferkapazität nochmals. Einzeltagesgaben von mehr als 4-5 mm sind dann selbst auf schweren Böden ohne Sickerwasserbildung nicht möglich.

Tropfbewässerung im Zwischendammverfahren
Tropfbewässerung zu Kartoffeln im Zwischendammverfahren: (A) Maximale Durwurzelungstiefe: 60 cm, (B) Maximale Durchfeuchtungstiefe im durchwurzelten Bereich: 45 cm, (C) Durchmesser der Durchfeuchtungszone: 50 cm in schweren Böden (lT)

Beim ZDV ist ein zeitiger Bewässerungsstart, etwa bei einem Bodenfeuchtegrenzwert von 70% der nFK (Tagesgaben 3 mm), von besonderer Bedeutung: Zum einen nimmt die Wasserleitfähigkeit von Böden mit zunehmendem Feuchtegrad überproportional zu. Das verabreichte Wasser wird dann zum Teil in die Dämme gesaugt, auch in geringem Maße entgegen der Schwerkraft nach oben. Andererseits bedeutet ein zeitiger Bewässerungsbeginn ein frühes Signal für die Kartoffeln, an welchen Stellen das Wasserangebot besteht. Die Pflanzen reagieren darauf zeitig mit gezieltem Wurzelwachstum in diese Durchfeuchtungszonen unter die Zwischendämme. Erst nachdem die Böden trotz regelmäßiger Wassergaben weiter abgetrocknet sind, kann die Gabenhöhe gesteigert werden, z.B. ab einem Feuchtegrenzwert von 50 % der nFK auf 5 mm täglich.

An ihre Grenzen stoßen Zwischendammverfahren bei Frühsommertrockenheit. Im ZDV gelingt es grundsätzlich nicht, den (ausgetrockneten) Dammkern zu durchfeuchten, der für einen Übergang der gedüngten Nährsalze in die Bodenlösung und für beginnendens Wurzelwachstum vor allem zu Wachstumsstart besondere Bedeutung hat. Aus dem selben Grund ist das Verfahren auf mit Kartoffelschorf gefährdeten Standorten problematisch: Das Knollennest wird im Dammkern ausgebildet, und nur im Falle einer durchgehenden und ausreichenden Bodenfeuchtigkeit im Kernbereich (siehe Dammkronenverfahren) ließe sich die Schorfbildung maßgeblich hemmen.

Um die pflanzenbaulichen Nachteile des ZDV abzumildern wird an der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschft zur Zeit ein neues Verfahren erprobt: Die Dammsohlen, in denen die Tropfschläuche verlegt werden, sind bei diesem Konzept erhöht (M-Dammverfahren):

Tropfbewässerung im M-Dammverfahren
Tropfbewässerung zu Kartoffeln im M-Dammverfahren: (A) Maximale Durwurzelungstiefe: 60 cm, (B) Maximale Durchfeuchtungstiefe im durchwurzelten Bereich: 55 cm, (C) Durchmesser der Durchfeuchtungszone: 50 cm in schweren Böden (tL)

Außerdem lässt sich für Tropfbewässerungsverfahren der Schlauchabstand und der Tropferabstand definieren.

Hilfemenü zur Bewässerungs-App

Intensität

Unter diesem Menüpunkt kann der Anwender den Start und das Ende der gewünschten Bewässerungsperiode festlegen. Nur innerhalb des ausgewählten Zeitraums werden vom Modell Bewässerungsmaßnahmen empfohlen, sofern es zu einer Unterschreitung des vom Nutzer bestimmten Feuchtegrenzewerts des Bodens kommt. Ein Feuchtegrenzwert des Bodens von 60 % nFK bedeutet beispielsweise, dass der pflanzenverfügbare Bodenwasserspeicher zu diesem Zeitpunkt zu 60 % gefüllt ist. 40 % der nFK kann es regnen bzw. kann flächig beregnet werden, ohne dass es zu Sickerwasserbildung kommt. Bei Tropfbewässerung beträgt die maximal möglich Gabenhöhe, ohne dass Sickerwasser entsteht, häufig nur einen Bruchteil davon weil nur nur die Bereiche direkt unter den Tropfern als Wasserspeicher zur Verfügung stehen.

Grundsätzlich gilt: Je geringer der gewählte Bodenfeuchtegrenzwert, ab dem bewässert wird ist, desto kleiner wird der Beregnungsaufwand insgesamt. Zum einen deshalb, weil der natürliche Bodenwasservorrat stärker ausgeschöpft wird, zum anderen, und das gibt den Ausschlag, weil die Wasseraufnahme der Pflanzen und damit die Verdunstung zunehmend eingeschränkt sind. Welcher Feuchtegrenzwert im Einzelfall sinnvoll ist hängt unter anderem von der betrachteten Kulturart, der Art der eingesetzten Technik, den verfügbaren Wasserressourcen und der vorhandenen Schlagkraft ab.

Grenzwerte guter Wasserversorgung in % der nutzbaren Feldkapazität nFK

Fruchtart Bodenfeuchtegrenzwert Quelle
Kartoffel 50 % nFK LfL, Landwirtschaftskammer Niedersachsen
Frühkartoffeln 70 % nFK ALB Bayern e.V.
Mais 35 % nFK LfL, Landwirtschaftskammer Niedersachsen
Sommergerste 50 % nFK Landwirtschaftskammer Niedersachsen
Übriges Getreide 35 % nFK Landwirtschaftskammer Niedersachsen
Winterraps 35 % nFK Landwirtschaftskammer Niedersachsen
Zuckerrüben 35 % nFK Landwirtschaftskammer Niedersachsen
Gurke (Einlegegurke) 70 % nFK AELF Landshut
Zwiebeln 50 % nFK AELF Landshut
Kopfsalat 70 % nFK AELF Landshut
Kopfkohl 50 % nFK AELF Landshut
Erdbeeren 60 % nFK AELF Landshut

Durch Klicken auf "Stadienspezifischer Feuchtegrenzwert" kann die Grenzbodenfeuchte, bei deren Unterschreitung bewässert werden soll auch in Abhängigkeit der Entwicklungssstadien der Pflanzenbestände festgelegt werden.

Wahlweise kann der Nutzer Angaben zur Höhe der beabsichtigten Einzelwassergaben machen (siehe Auswahlfenster Wassergabe); alternativ wird die Höhe der einzelnen Wassergaben vom System berechnet. Ebenso läßt sich der Mindestabstand zwischen zwei Wassergaben definieren (Mindestintervall der Wassergaben), um modellbedingte Bewässerungsempfehlungen zu vermeiden, die aus arbeitswirtschaftlichen Gründen bzw. wegen begrenzter Kapazitäten des landwirtschftlichen Betriebs von vorne herein nicht umsetzbar sind.

Der Wasserbedarf von Kulturbeständen hängt neben klimatischen Faktoren ebenso von der Bestandesführung, aber auch von Sorteneigenschaften ab. Mastige Bestände mit reichlich oberirdischer Biomasse haben eine höhere Verdunstung und damit einen größeren Wasserbedarf als verhalten geführte lichte Bestände. Standardmäßig ist die der Anwendung zugrunde liegende Intensität der Erzeugung/ Bewässerung "hoch". Wird jedoch verhalten gedüngt, z.B. im ökologischen Anbau, oder sind die für Bewässerung zur Verfügung stehenden Kapazitäten stark begrenzt, kann eine "mittlere" oder "geringe" Intensität der Erzeugung/ Bewässerung ausgewählt werden. Hierdurch vermindert sich der berechnete Wasserbedarf und damit die empfohlenen Zusatzwassergaben während anhaltender Trockenphasen um etwa 17% (mittlere Intensität) bis 35% (geringe Intensität).

Drei Intensitätsstufen der Erzeugung/ Bewässerung

Je nach Marktausrichtung (z.B. Speise-, Pommesfrites-, Stärke-, Früh-, Biokartoffeln) kann zwischen unterschiedlichen Intensitätsstufen gewählt werden:

  • I_hoch = 100% Bewässerung = optimale Wasserversorgung: Eine weitere Intensitätssteigerung würde keine zusätzlichen Ertragssteigerungen bewirken; sinnvoll z.B. bei Frühkartoffeln, die nicht in der Lage sind vorübergehende Trockenphasen über den Faktor Zeit zu kompensieren.
  • I_mittel = ca. 83% Bewässerung = ausreichende Wasserversorgung: Häufig wirtschaftlicher als "I_hoch". In überdurchschnittlich trockenen Jahren ist auf leichten Standorten ein etwas geringeres Ertragsniveau zu erwarten als bei I_hoch.
  • I_gering = ca. 65% Bewässerung = wassersparende Versorgung: Sinnvoll wenn die Verfügbarkeit von Wasser stark eingeschränkt ist oder andere Faktoren als die Wasserverfügbarkeit das Pflanzebwachstum begrenzen.
 

Korrekturen

Unter diesem Menüpunkt können Niederschläge und verabreichte Wassergaben korrigiert werden. Wichtig: Erst durch "Speichern" werden gemachte Koorekturen bei der Verrechnug und in der Ergebnisdarstellung berücksichtigt.

Wurde ein Benutzerkonto eingerichtet, werden die gemachten und gespeicherten Korrekturen automatisch arichviert.

 

Witterungserwartung für die kommenden Tage

Grundsätzlich stehen dem System Wetterdaten (Messwerte) für Tage in der Vergangenenheit zur Verfügung. Um Bewässerung dennoch vorausschauend planen zu können, lässt sich die vom Nutzer zu erwartende Witterung für die kommenden Tage (Tag 1 = "heute", Tag 2 = "morgen", Tag 3 = "übermorgen", ... - gilt für LfL-Wetterstationen, bzw. Tag 1 = "gestern", Tag 2 = "heute", Tag 3 = "morgen", ... - gilt für DWD-Wetterstationen) in drei Klassen einteilen. Die Einstufungen haben Einfluss auf die veranschlagte Intensität der Verdunstung und bedingen die Höhe des täglich zu kalkulierenden Wasserbedarfs. Bei Sonnensschein ist der zugrunde gelegte Wasserbedarf angepasst an die Jahreszeit "hoch", bei heiter bis wolkigem Himmel "mittel" und bei starker Bewölkung "gering".

Sollen für die Planungen zusätzlich "zu erwartende Niederschläge" berücksichtigt werden, können diese unter dem Menüpunkt Korrekturen ergänzt werden.

Mit fortschreitender Zeit werden die den Erwartungswerten zugeordneten Wetterdaten automatisch mit täglich gemessenen Werten am Standort der ausgewählte Wetterstation überschrieben.

 

Berechnungszeitraum

Die Anzeige der Ergebnisse erfolgt immer für den festgelegten Berechnungszeitraum. Dieser lässt sich auch im nachhinein jederzeit anpassen und beeinflusst den Zeitraum, auf den sich die Berechnungen und Darstellungen der Ergebnisse beziehen.

Zum Berechnungsstart ist der Grad der Wassersättigung des Oberbodens (bis 30 cm Tiefe) und des Unterbodens (ab 30 cm Tiefe) zu bestimmen. Mit diesen Angaben starten die Berechnungen. Die Bestimmung kann durch Messung oder durch Schätzung erfolgen.

Meistens sind die Niederschläge in den Wintermonaten größer als die Verdunstung. Deshalb sind die Böden im Frühjahr oft weitgehend mit Wasser gesättigt. Besonders präzise lässt sich der Grad der Wassersättigung von Böden im Frühjahr nach Starkniederschlägen schätzen; dann liegen die Feuchtewerte nahe 100% der nFK. In trockenen Frühjahren sind jedoch Abschläge erforderlich, hauptsächlich im Bereich des Oberbodens.

Hilfemenü zur Bewässerungs-App

Ergebnisauswahl

Durch Anklicken des Menüpunkts Ergebnisauswahl lässt sich festlegen, welche Ergebnisse angezeigt werden:

Es gibt vier Ergebnisarten:

  • Summenwerte im Berechnungszeitraum: Die Auflistung der Summenwerte Bewässerung, Niederschlag, Verdunstung und Versickerung bezieht sich auf den im Menüpunkt Berechnungszeitraum festgelegten Berechnungszeitraum. Eine Anpassung diese Zeitraums ist jederzeit möglich. Die Angaben erfolgen für den Fall der Bewässerung und zum Vergleich zusätzlich für eine fiktive Vergleichsvariante ohne Bewässerung. Durch den Vergleich "bewässert" - "unbewässert" lässt sich die Zunahme der Kenngrößen durch die Bewässerung berechnen.

  • Witterungsverlauf und Verlauf des Bodenwassers: Bewässerung, Niederschlag, Verdunstung, Versickerung, Temperatur, Globalstrahlung und Wind werden im Berechnungszeitraum auf Tagesbasis graphisch dargestellt.

  • Klimatische Wasserbilanz: Nutzbaren Feldkapazität, Feuchtegrenzwert, pflanzenverfügbares Bodenwasser mit bzw. ohne Bewässerung werden im Berechnungszeitraum im zeitlichen Verlauf abgebildet. Die Nutzbare Feldkapazität und der Feuchtegrenzwert, ab dem eine Bewässerung stattfinden soll, nehmen während des Wurzeltiefenwachstums der Kulturart kontinuierlich zu.

  • Vergleich mit mehrjährigen Mittelwerten: Das unter dem Menüpunkt Standort und Jahr bestimmte Auswertungsjahr lässt sich bezüglich Bewässerung, Niederschlag, Verdunstung, Versickerung, Temperatur, Globalstrahlung und Wind mit mehrjährigen Mittelwerten vergleichen. Die Anzahl der zurückliegenden Jahre, mit der in der Auswertung verglichen wird, lässt sich vom Nutzer ebenfalls unter dem Menüpunkt Standort und Jahr festlegen. Bitte beachten Sie: die Grundeinstellung ist hier kein Mittelwertvergleich. In diesem Fall wird keine Tabelle (Ergebnisdarstllung) generiert. Die Auswertung liefert dem Anwender konkrete Anhaltspunkte, wie sich das Wetter in einem bestimmten Jahr (z.B. dem aktuellen Jahr) gegenüber dem mehrjährigen Mittel verhält. Außerdem lässt sich bestimmen, wie hoch bei spezifischen Einstellungen der Zusatzwasserbedarf eines Jahres vom Durchschnitt der Jahre abweicht.

 

Ergebnisdarstellung

Legende zu "Witterungsverlauf und Verlauf des Bodenwassers"

Ergebnisart Abkürzung
Bewässerung [mm] Bewässerung [mm]
Niederschlag [mm] NS [mm]
Verdunstung [mm] Verdunstung [mm]
Versickerung [mm] Versickerung [mm]
Temperatur [°C] T [°C]
Globalstrahlung [kWh/m²] GS [kWh/m²]
Wind [m/s] Wind [m/s]
 

In dem darüber liegenden Menüpunkt Ergebnisauswahl (bitte anklicken) lässt sich auswählen, welche Ergebnisse angezeigt werden sollen.

Die Wassermenge von einem Millimeter (1 mm) entspricht der Wassermenge von einem Liter je Quadratmeter (1 l/m²).

Legende zu "Klimatische Wasserbilanz"

Ergebnisart Abkürzung
Bodenwasser ohne Bewässerung [mm] Bodenwasser ohne ... [mm]
Bodenwasser bei Bewässerung [mm] Bodenwasser mit Bewässerung [mm]
Nutzbare Feldkapazität [mm] nFK [mm]
Feuchtegrenzwert [mm] FG [mm]