Die Bewässerung soll das natürliche Wasserangebot aus Niederschlägen und pflanzenverfügbarem Bodenvorrat ergänzen. Bewässerungs-Apps können dabei unterstützen, dass dies bedarfsgerecht, angepasst an die Verteiltechnik, sparsam und damit effizient geschieht. Nachfolgend wird an einem Beispiel beschrieben, wie die App funktioniert und welche Möglichkeiten sich bei der Planung der Bewässerung bieten.

Die Nutzung von webbasierten Entscheidungssystemen ist eine sinnvolle Ergänzung zu den Erfahrungen des Betriebsleiters. Eines davon ist die Bewässerungs-App der Arbeitsgemeinschaft Landtechnik und Landwirtschaftliches Bauwesen in Bayern e. V. (ALB). Sie bestimmt den täglichen Wasserbedarf der zu bewässernden Kulturen auf Grundlage einer berechneten Grasreferenzverdunstung.

Die Anwendung wurde von der ALB gemeinsam mit der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG), der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT), der Landwirtschaftskammer Niedersachsen und der Hochschule Geisenheim kalibriert. Eingeflossen sind Feldversuche, Praxiserfahrungen und für landwirtschaftliche Kulturen, Gemüsearten, erste Obstanlagen und für erste öffentliche Grünflächen wie Sportrasen hinterlegte Pflanzeneigenschaften.

Das Programm nutzt außerdem Wetter- und Bodendaten, kulturart- und für die Bewässerungstechnik spezifische Kennzahlen. Hierzu werden hinterlegte Systemdaten berücksichtigt, zum Beispiel Wetterdaten, Wasserspeicherfähigkeit der Böden, oder der Nutzer stellt die jeweiligen Rahmenbedingungen manuell ein.

Info

Bei diesen Fragestellungen kann die Bewässerungs-App für Praktiker und Berater eine Hilfe sein:

• Wie viel Wasser brauchen die Pflanzen zum Wachsen?

• Wann ist der zur Verfügung stehende Wasservorrat im Boden aufgebraucht?

• Wann ist die Grenze der Bodenaustrocknung erreicht, die Pflanzen gerade noch vertragen?

• Wann ist zum Bewässern der beste Zeitpunkt?

• Wie groß soll die Gabenhöhe sein, damit sich einerseits die Wurzeln optimal entwickeln und andererseits nur der durchwurzelte Bodenraum Wasser erhält und ein nutzloses Versickern vermieden wird?

• Wie groß wäre der Zusatzwasserbedarf in Einzeljahren, zum Beispiel in den Trockenjahren 2015, 2018 oder 2021, gewesen?

• Wie hoch ist der Zusatzwasserbedarf im Mittel der letzten fünf, zehn oder 20 Jahre?

• Wie wirken sich Saattermine und Bewässerungstechnik auf den Wasserbedarf aus?

• Wie wirken sich Änderungen des Versorgungsniveaus der Kulturen auf die benötigte Wassermenge zur Bewässerung aus?

Es gibt zwei Versionen: einen übersichtlichen Automatikmodus und einen Expertenmodus, in dem die pflanzenbaulichen Gegebenheiten in vielen Details situationsspezifisch einzustellen sind. Damit lässt sich noch präziser kalkulieren. Außerdem können sich Nutzer im Expertenmodus registrieren, Schläge anlegen, Einstellungen und Ergebnisse abspeichern, einen E-Mail-Warndienst nutzen und schlagbezogene Daten im CSV-Modus exportieren und zum Beispiel an Excel übertragen.

Darüber hinaus ermöglicht der Expertenmodus die Bemessung des Zusatzwasserbedarfs zur Beantragung von Wasserentnahme aus Gewässern und zur Planung der Bewässerung. Hierzu lassen sich die Wetterdaten vergangener Jahre auswerten. Die Betrachtung vergangener Jahre ermöglicht Rückschlusse auf den zukünftigen Wasserbedarf, auch in extremen Jahren.

Aufnahme und Feuchte

Mit zunehmender Austrocknung der Böden sinkt die Menge an pflanzenverfügbarem Bodenwasser. Aber nicht nur das: Ab einem gewissen Grad der Austrocknung steigen auch die Saugkräfte sehr stark an, die das restliche Wasser im Boden festhalten. Diese Kräfte müssen die Freilandkulturen überwinden, um sich das Restwasser anzueignen. Das kostet Energie. Die Folge sind geringere Wasseraufnahmen und ein Rückgang der Verdunstung mit reduziertem Stoffumsatz.

Je trockener die Böden, desto dringender ist daher die Bewässerung. Ein objektives Maß für diese Dringlichkeit ist die Bodenfeuchte in Prozent der nutzbaren Feldkapazität (nFK). Diese lässt sich mithilfe der Bewässerungs-App schlagspezifisch auf Tagesbasis ermitteln. Der Nutzer kann dabei den gerade noch tolerierbaren Bodenfeuchtegrenzwert, die Bewässerungsschwelle, nach individuellem Ermessen festlegen. Für Speisekartoffeln liegt die Schwelle üblicherweise bei der Hälfte der nutzbaren Feldkapazität: 50 % nFK. Für Getreide, Mais und Zuckerrüben ist die in der Praxis gewählte Bewässerungsschwelle überwiegend niedriger, bei intensivem Feldgemüse und Frühkartoffeln höher. Erst wenn der pflanzenverfügbare Bodenwasserspeicher zu dem festgelegten Anteil entleert ist, empfiehlt das System, mit dem Bewässern zu starten.

Steuerung des Verbrauchs

Grundsätzlich gilt: Je geringer die gewählte Schwelle ist, ab der bewässert wird, desto kleiner wird der Beregnungsaufwand insgesamt: zum einen deshalb, weil der natürliche Bodenwasservorrat stärker ausgeschöpft wird, zum anderen, weil die sinkende Bodenfeuchte die Wasseraufnahme und damit die Verdunstung zunehmend einschränkt. Welcher Schwellenwert im Einzelfall sinnvoll ist, hängt unter anderem von der Kultur, der eingesetzten Technik, den Wasserressourcen und der Schlagkraft des Betriebs ab.

Das Modell berechnet die zu verabreichenden Einzelwassergaben zu jedem Zeitpunkt so, dass die Böden die Gaben vollständig pflanzenverfügbar im Wurzelraum aufnehmen können. Das ist keineswegs selbstverständlich, beispielsweise auf sehr leichten, sandigen Böden, auf flachgründigen Standorten, bei wenig tief reichenden Wurzeln oder beim Einsatz von Tropfbewässerung. In diesen Fällen können die Böden hohe Einzelgaben nicht vollständig im Wurzelraum aufnehmen. Der Überschuss versickert nutzlos und wäscht während des Jungendwachstums der Kultur aufgrund der geringen Wurzeltiefen noch Nährstoffe aus. Die App gleicht Voreinstellungen der Nutzer zur Höhe der beabsichtigten Einzelwassergaben mit der bestehenden freien Wasserspeicherkapazität der Böden ab. Wenn erforderlich, reduziert sie sie mithilfe konkreter Empfehlungen.

Fazit

Die Bewässerungs-App ist ein Planungsinstrument und kann Anwender unterstützen, den Zusatzwasserbedarf für landwirtschaftliche und gartenbauliche Kulturen zu ermitteln. Über die standortgenaue Berechnung für Einzeljahre wie auch im Mittel mehrerer vergangener Jahre erhält der Anwender einen fundierten Überblick über die voraussichtlich benötigten Wassermengen in den kommenden Jahren. Sowohl bei der Anbauplanung, der Betriebsentwicklung und der Beantragung von Wasserentnahmen aus dem Grundwasser als auch in der täglichen Entscheidungsfindung, ob und, wenn ja, wie viel bewässert werden soll, kann die App eine konkrete Hilfe sein: www.alb-bayern.de/app

Systemkomponenten der Bewässerungs-App:

• Jeder kann die App in vollem Funktionsumfang kostenlos nutzen unter: www.alb-bayern.de/app

• Wetterdaten von DWD, LfL und Meteotest: 680 Stationen in Deutschland und Schweiz, Niederschlagskorrekturen und regionale Acht-Tage-DWD-Wettervorhersage sowie Daten für die zurückliegenden 20 bis 30 Jahre optional

• hochauflösender Niederschlag: mehr als 350.000 virtuelle RADOLAN-Niederschlagsstationen (DWD) im 1-km-Raster deutschlandweit

• automatisierte regionale Einstufung der Böden zu Wasserspeicherfähigkeit/nutzbarer Feldkapazität

• Grasreferenzverdunstung nach Penman-Monteith: FAO Irrigation and Drainage paper 56; erweitert für oberflächlich trockene und austrocknende Böden

• anhand von Temperatursummenmodellen automatische Berechnung der Pflanzenentwicklung sowie des Starts und des Endes der Bewässerungsperiode

• Verdunstungsfaktoren kultur- und stadienspezifisch: nach Geisenheimer Steuerung oder eigene Ableitung

• Wurzelwachstumsmodell kultur- und bodenspezifisch

• Bodenwassermodell mit Sicker­wassermodell

• Einzelgabenmodell mit Berücksichtigung der Bewässerungstechnik (Beregnung oder Tropfbewässerung)