Wenn wir ein neues Bewässerungsprojekt in Angriff nehmen, besteht der erste Schritt darin, die Berechnungsgrundlagen festzulegen, damit die Ergebnisse zuverlässig und präzise sind. Der Parameter Evapotranspiration (ET) ist vielleicht der wichtigste von allen. Eine Unterschätzung dieses Wertes kann zu Wasserstress bei der Kultur und damit zu Ertragsverlusten führen. Umgekehrt kann eine Überschätzung der ET zu hohen Material- und Anlagenkosten führen.
Es ist daher notwendig, den Wert der Evapotranspiration korrekt zu bestimmen, da alle weiteren Berechnungen in der Planungsphase darauf basieren. Nun, Was ist Evapotranspiration?
Die Die FAO definiert die ET als „die Kombination zweier getrennter Prozesse, bei denen Wasser zum einen durch Verdunstung an der Bodenoberfläche und zum anderen durch die Transpiration der Pflanzen verloren geht“.
Es handelt sich um zwei voneinander unabhängige, aber eng miteinander verbundene Prozesse. Wir werden uns nun jeweils einzeln mit ihnen befassen:
VERDAMPFUNG
Sicherlich ist dir schon einmal der Dampf aufgefallen, der entsteht, wenn du Wasser in einem Topf zum Kochen erhitzt. Genau dieser Dampf ist das Ergebnis der Verdunstung des Wassers, aber was genau passiert dabei eigentlich?
Fangen wir ganz von vorne an. Wasser kann in drei verschiedenen Aggregatzuständen vorkommen: fest, flüssig und gasförmig. Das entspricht Eis, Wasser und Wasserdampf. Der Energiezustand bestimmt, in welchem Aggregatzustand sich die Wasserteilchen befinden. So hat der feste Zustand den niedrigsten Energiezustand, während der gasförmige Zustand den höchsten aufweist.
Wenn wir also Wasser in einen Topf geben, um Reis zu kochen, und es erhitzen, steigt der Energiezustand des Wassers schrittweise an, bis er die Grenze erreicht, an der es seinen Aggregatzustand wechselt und von flüssig zu gasförmig übergeht: Wasserdampf. Dies wird als der Prozess der Verdunstung. Der Dampf entweicht aus dem Topf und verteilt sich in der Luft.
Wasser kann von jeder Oberfläche verdunsten, beispielsweise von Meeren, Ozeanen und Flüssen, ja sogar vom Dach eines Hauses. Kehren wir zum vorherigen Beispiel aus der Küche zurück: Ersetzen wir den Topf durch ein Ackerfeld und die Hitzequelle durch Sonneneinstrahlung, so findet die Verdunstung vom Boden in die Atmosphäre statt. Dieser Prozess läuft überall auf natürliche Weise ab.
Je nach Stärke der Sonneneinstrahlung (sowie anderer klimatischer Faktoren) entweicht das Wasser in Form von Wasserdampf mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aus dem Boden. Dies zeigt uns, dass der Verdunstungsprozess von den lokalen klimatischen Bedingungen abhängt, die täglich variieren können.
Die Evapotranspirationsrate schwankt täglich und hängt direkt von der Sonneneinstrahlung und anderen klimatischen Bedingungen ab.
Andererseits beeinflusst die Bodenart die Verdunstungsrate an der Bodenoberfläche, da die Partikel je nach Bodenstruktur das Wasser mit mehr oder weniger „Kraft“ in den Poren zurückhalten. Ebenso wird die direkte Sonneneinstrahlung auf die Bodenoberfläche verringert, wenn wir den Boden mit einer natürlichen oder künstlichen Abdeckung versehen, wodurch sich auch die Verdunstung verringert.
Auch die Bodenbeschaffenheit, die Bodenfeuchtigkeit und die Bodenbedeckung beeinflussen den Verdunstungsgrad.
Auf dem obigen Foto ist die Installation einer Reihe von Photovoltaikmodulen auf einer schwimmenden Konstruktion in einem Bewässerungsstausee zu sehen. Anstatt das Wasser zu verdampfen, wird die auf die Oberfläche einfallende Sonnenenergie zur Stromerzeugung genutzt. Auf diese Weise werden Wasserverluste durch Verdunstung reduziert und zudem Energie aus einer erneuerbaren und nachhaltigen Quelle gewonnen.
SCHWEISS
Stellen wir uns eine gesunde Pflanze vor, die in unserem Garten wächst. Die Wurzeln reichen tief in den Boden hinein und nehmen dort Nährstoffe und Wasser auf. Diese Mischung aus Wasser und Nährstoffen steigt von den Wurzeln aus durch die gesamte Pflanzenstruktur bis hinauf zu den Blättern. Vor allem in den Blättern werden dieses Wasser und die darin gelösten Nährstoffe genutzt, um die Energie zu erzeugen, die für das weitere Wachstum und die Entwicklung der vegetativen Organe erforderlich ist. Das Wasser, das bei diesem Prozess nicht verbraucht wird, wird über eine Art Fenster auf der Blattunterseite (Spaltöffnungen) abgegeben. Diese Wassermenge, die vom Blatt in die Atmosphäre gelangt ist, wird als Transpiration bezeichnet.
Im Allgemeinen gilt: Je weiter die Pflanze entwickelt ist, desto mehr Wasser und Nährstoffe benötigt sie, was zu einer stärkeren Transpiration führt. Sollte jedoch nicht genügend Feuchtigkeit im Boden für die Pflanze verfügbar sein, sind die Stomata inaktiv und der Transpirationsprozess wird unterbrochen.
Die Transpirationsrate schwankt von Tag zu Tag, da sie direkt von den örtlichen Wetterbedingungen sowie vom Wachstumsstadium und Gesundheitszustand der Pflanze abhängt.
EVAPOTRANSPIRATION
Wenn wir also die Wassermenge, die direkt aus dem Boden verdunstet, und die von der Pflanze durch Transpiration abgegebene Wassermenge addieren, erhalten wir die Evapotranspirationsrate.
Diese beiden Parameter – Verdunstung und Transpiration – sind eng miteinander verbunden, wenn es um die Bewässerung geht. Das verwendete Bewässerungssystem bestimmt das Verhältnis dieser beiden Parameter, da ein Sprinklerbewässerungssystem nichts mit einer Punktbewässerung zu tun hat.
Wusstest du, dass nur 1 bis 5 % des von Pflanzen aufgenommenen Wassers für ihren eigenen Stoffwechsel verwendet wird, während die restlichen 95 bis 99 % an die Atmosphäre abgegeben (verdunstet) werden?
TROPFBERGIEßUNG
Normalerweise erfolgt die Bewässerung in der Zeit, in der die Niederschläge am spärlichsten sind und der Wasserbedarf der Pflanzen am höchsten ist; dies fällt mit dem Zeitpunkt zusammen, zu dem der Feuchtigkeitsgehalt im oberen Teil des Bodenprofils für die Berechnung der Verdunstung vernachlässigbar ist.
In den TropfbewässerungssystemeIm Gegensatz zur Flutbewässerung, zur Furchenbewässerung oder zur Sprinklerbewässerung wird nur ein Teil der von der Kulturpflanze eingenommenen Fläche befeuchtet, wobei die Wasserzufuhr auf den Bereich mit der höchsten Wurzeldichte der Pflanze konzentriert wird. Dies erleichtert die Wasseraufnahme durch die Wurzeln und verringert die Wasserverdunstung in den nicht bebauten Bereichen, da sich die Bewässerung auf den Bereich der Ausbringung konzentriert.
Wenn es uns gelingt, die Verdunstungsrate zu senken und gleichzeitig eine präzise Bewässerung durchzuführen, können wir durch die Optimierung der verfügbaren Ressourcen große Vorteile erzielen.
UNTERIRDISCHE TROPFBEWÄSSERUNGSSYSTEME (RGS)
Einer der Vorteile, die das Unterirdische Tropfbewässerung (RGS) ist eine Bewässerungsmethode, bei der das Wasser so ausgebracht wird, dass die Feuchtigkeit die Bodenoberfläche nicht erreicht, wodurch Wasserverluste durch Verdunstung vermieden werden. Damit dieses Bewässerungssystem ordnungsgemäß funktioniert, muss es von Fachpersonal entworfen, installiert und betrieben werden.
Bei Wasserknappheit und/oder wenn die Wasserqualität für die Bewässerung nicht optimal ist, können RGS-Systeme eine gute Lösung darstellen. Die Verteilrohre werden in einer bestimmten Tiefe verlegt – je nach Kultur, Anbausystem und Bodenart – und sobald die Wasserzufuhr erfolgt ist, wird das Wasser direkt dort zugeführt, wo sich die aktiven Wurzeln der Pflanze befinden. Auf diese Weise verhindern wir das Auftreten von Feuchtigkeit an der Bodenoberfläche. Die Effizienz der Bewässerung – nicht nur hinsichtlich des Wassers, sondern auch der Nährstoffe –, die mit dem RGS-System erzielt wird, ist die höchste überhaupt und senkt zudem die Betriebskosten.
