Tropfbewässerung im Obstbau - allgemeine Grundlagen (11/04)

1 Einleitung
Die Niederschlagswerte der letzten Jahre verdeutlichen, warum der Einsatz einer Zusatzbewässerungen im Obstbau stark an Bedeutung gewonnen hat (s. Tab. 1). Das Jahr 1995 konnte trotz reichlicher Niederschläge das zuvor aufgelaufene Wasserdefizit nicht ausgleichen. Eine möglichst ausgeglichene Wasserversorgung ist Voraussetzung für ein gutes Wachstum und eine regelmäßige Obstproduktion. Neben dem Bodenwassergehalt beeinflussen die Düngung, der Fruchtbehang, der Schnitt, das Anbausystem, die Sorte und die Unterlage sowie die Klimafaktoren wie Temperatur, Wind, Luftfeuchtigkeit und Lichtintensität den Wasserverbrauch der Obstkulturen.
Der größte Wasserbedarf der Obstkulturen ist in den Monaten Juli bis August. Bodenfeuchtigkeitsmessung in den Jahren 1991-1994 zeigten aber, daß auf leichten Böden bereits ein Wasserdefizt ab Mai auftreten kann. Die Zusatzbewässerung sollte im August spätestens Anfang September eingestellt werden.
Die gebräuchlichste Form der Zusatzbewässerung im Obstbau ist die Tropfbewässerung. Im Folgenden wird ein Überblick über die unterschiedlichen Tropfsysteme sowie die Möglichkeiten der Steuerung im Rahmen einer bedarfsorientierten Zusatzbewässerung im Obstbau gegeben. Aufgrund der Vielzahl der Systeme und Hersteller werden ausgesuchte Systeme, die sich in der Praxis bewährt haben vorgestellt.

Tabelle 1: Niederschlag am Standort Oppenheim von 1990 bis 1995

Jahr
Niederschlagsmenge [mm]
Differenz zum lgj. Mittel von 553 mm
1990
484- 69
1991
410- 143
1992
453- 100
1993
429- 124
1994
421- 132
1995
670+ 117
Summe 1990-95
2867-568



2 Praxisübliche Tropfsysteme

Anforderungen an die verschiedenen Tropfsysteme für den Einsatz im der Obstbau:
- gleichmäßiger Wasserausstoß
- sparsamer Wasserverbrauch
- wenig störanfällig
- lange haltbar
- einfache Handhabung
- gutes Preis-Leistungsverhältnis

Einteilung der Tropfsysteme nach Funktionsweise, Bauart und Verwendungszweck:
- Tropfstelle vorgegeben oder flexibel
- druckkompensiert, nicht druckkompensiert
- abgegebene Wassermenge
- Verlegung am Draht, auf dem Boden unterirdisch oder Überkrone


Die Entscheidung für das richtige System muß sich an den betrieblichen Gegebenheiten orientieren. Oft wird ein Tropfschlauch gekauft und vor Ort probiert wie recht und schlecht man damit zurecht kommt. Um sich unnötigen Ärger zu ersparen, sind die folgenden Entscheidungskriterien zu beachten:

· Tropfstelle vorgegeben oder flexibel
Mit dem Pflanzabstand der Bäume ist der Tropfabstand praktisch schon vorgegeben.
Hier muß die Entscheidung fallen, ob man die Tropfabstände den Baumabständen anpasst, oder sich für fest vorgegebene Tropfabstände entscheidet.
Fest vorgegebene Tropfabstände sind bei kürzeren Pflanzabständen (unter 80 cm) sinnvoll und kostengünstiger. Der Abstand der Tropfstellen sollte dabei nicht größer als 50 cm (bei sandigen unter 30 cm) sein, um ein geschlossenes Feuchteband im Boden zu erzielen. Fest vorgegebene Tropfabstände kommen vor allem in Dichtpflanzungen und im Beerenobst zum Einsatz. Systeme für diesen Bereich wären AGRODRIP, NAAN-TIF, T-TAPE und TYPHOON.
Bei größeren Pflanzweiten (Baumabstand über 80 cm) wird mit flexiblen Tropfabständen ein sparsamer Wassereinsatz möglich. Bei Obstkulturen mit großem Standraum und hohem Wasserbedarf (zB. Pfirsich) können auch 2 und mehr Tropfstellen pro Baum eingerichtet werden. Allerdings entsteht bei der Installation ein höherer Arbeitsaufwand. In der Praxis haben sich die verschiedenen NETAFIM-Tropfer bewährt, während das HB-SYSTEM und der RAINBUG ein eher ungünstiges Preis-Leistungsverhältnis zeigen.

· druckkompensiert, nicht druckkompensiert
Bei unebenem Gelände wird es schwierig eine gleichmäßige Wasserverteilung zu erreichen. Neben einer geschickten Anordnung der Verteilerleitung ist es möglich, mit Hilfe von druckkompensierenden Systemen eine gute Wasserverteilung in der Anlage zu erzielen.
Durch die spezielle Bauart können solche Systeme unterschiedlichen Druck in der Tropfleitung ausgleichen. Der Wasserdruck wird im Tropfkörper reduziert, so daß an allen Tropfstellen ein gleichmäßiger Wasserausstoß erreicht wird. Eine Vernässung in Bodensenken durch leerlaufende Tropfleitungen läßt sich mit dem CNL-Tropfer von Netafim vermeiden, da dieser einen eingebauten ("Tropfenstop") besitzt. Die druckkompensierenden Systeme sind etwas teurer und erfordern einen höheren Betriebsdruck (> 1 bar) gegenüber nicht druckkompensierten Systemen. In ebenem Gelände (Höhenunterschied< 1-2 Meter) kann auf diesen Mehraufwand verzichtet werden.
In den Ausliterungsversuchen zeigten die druckkompensierten WOODPECKER-Tropfer und der RAM-Schlauch der Firma NETAFIM eine gute Wasserverteilung und werden in der Praxis aufgrund eines günstigeren Preis-Leistungsverhältnisses gegenüber dem HB-SYSTEM und dem RAINBUG bevorzugt.
Im Niedrigdruckbereich (z.B.: Druckerzeugung durch Wassertank auf dem Anhänger) erfüllen nur wenige Systeme bei Reihenlängen über 100 Meter die Anforderungen an eine gleichmäßige Wasserverteilung (zB. der NETAFIM-WOODPECKER-Tropfer nicht druckkompensiert).

· abgegebene Wassermenge
Tropfstellen mit großen Austrittsöffnungen sind weniger schmutzanfällig und besser zu reinigen. D.h. bei schlechter Wasserqualität sind Tropfsystemen mit größerem Wasserausstoß vorzuziehen (> 4 l/h). Diesen Aspekt gilt es gerade auch bei der Fertigation zu beachten.
Organisatorisch bedingt müssen die Wassergaben unter Umständen innerhalb einer kurzen Zeitspanne verabreicht werden. Ebenso wie bei Obstkulturen mit hohem Wasseranspruch (zB. Pfirsich) ist auch für diesen Zweck ein größerer Wasserausstoß von Vorteil. Das Risiko einer Vernässung und Auswaschung ist erhöht.

· Verlegung am Draht, auf dem Boden unterirdisch oder Überkrone
Neben der üblichen Verlegung direkt auf dem Boden werden bei mechanischer Bodenbearbeitung die Tropfrohre am Draht mit ca. 50 cm Bodenabstand aufgehängt. Damit die Schläuche nicht zu sehr durchhängen, müssen sie in einem Abstand von höchstens 50 cm am Draht befestigt werden. Einzeltropfer mit Nippel verhindern, daß das Wasser an der Tropfleitung entlangläuft und bevorzugt an der tiefsten Stelle abtropft.
Die unterirdische Verlegung stößt zunehmend auch im Obstbau auf Interesse. Interessant sind vor allem Systeme aus Recyclingmaterial, die das Wasser durch eine poröse Außenwand abgeben. Nach Angabe der Hersteller beeinflussen die Kapillarkräfte des Bodens den Wasserausstoß des porösen Schlauches. Die Wasserabgabe wird an die Bodenfeuchtigkeit angepaßt. Die Wahl des Systems und die Verlegungsart müssen an die Gegebenheiten der Obstanlage angepaßt werden.
Für die Über- und Unterkronenbewässerung gibt es Systeme, die die gesamte Baumkrone bzw. einen größeren Wurzelbereich befeuchte. Inwieweit diese sogenannten Mikrosprinkler gegenüber der herkömmlichen Tropfbewässerung vorteilhaft sind, wird derzeit in Versuchen erprobt. Interessant sind diese System, wenn sie gleichzeitig für eine wassersparende Frostschutzbewässerung eingesetzt werden können.


3 Steuerungsmöglichkeiten

Die Steuerungsmöglichkeiten bei der Zusatzbewässerung spielen eine nicht zu unterschätzende Rolle. Nach unseren Beobachtungen ist in den wenigsten Fällen eine zu geringe Bewässerung festzustellen. Die Tendenz geht eher in Richtung einer Wasserüberversorgung oder die Bewässerungsintervalle, sowie der Zeitpunkt sind nicht optimal gewählt. Bei einer Überversorgung mit Wasser über den tatsächlichen Bedarf der Pflanze hinaus, kommt es zu einer Reihe nachteiliger Effekte. Neben der Nährstoffauswaschung auf leichten Böden tritt Luftmangel auf mittleren bis schweren Böden auf. Darüberhinaus fördert ein Überangebot von Wasser die Aufnahme von Stickstoff und Kalium, die Ca-Aufnahme wird zurückgedrängt. Nicht zu letzt wird Wasser verschwendet.

Die Kenntnis über den vorhanden Bodenwassergehalt ist die Vorraussetzung für eine bedarfsorientierte Bewässerung.
Zwei Meßsysteme stehen hierfür zur Verfügung: Tensiometer oder Irrometer (s. Abb. 1) und Watermarksystem (s. Abb. 2,3). Beide Systeme geben Aufschluß über die Wasserreserven im Boden, indem sie die Kraft messen, mit der das Wasser im Boden gebunden ist. Die Maßeinheit ist Centibar (cbar). Die Richtwerte für eine optimale Versorgung bei Obstbäumen liegt im Bereich von 25 cbar in leichten, 35 cbar in mittleren und 45 cbar in schweren Böden. Beim Überschreiten der Werte (=Austrocknung) ist eine Zusatzbewässerung angebracht. Während Tensiometer in regelmäßigen Abständen gewartet werden müssen ist das Watermarksystem wartungsfrei. Bei extremen Schwankungen des Bodenwassergehaltes kann es bei Werten über 70 cbar zum Funktionsausfall der Tensiometer kommen. Die Wassersäule im Tensiometer muß wieder ergänzt werden und eine genaue Anzeige stellt sich erst nach 1-2 Tagen wieder ein. Die Watermarksensoren werden mit einem Meßgerät abgelesen.
Pro zu bewässernder Anlage sollten mindestens an 2 Stellen Sensoren im Baumstreifen im Wurzelbereich (ca. 15 - 25 cm) eingesetzt werden. Günstig ist es auch in einer tiefern Schicht (bis max 60 cm Bodentiefe) den Wassergehalt zu messen. Die Werte geben über die Verteilung des Wassers im Boden Aufschluß und sind hilfreich zur Beurteiliung der Wassergaben. Wurde zu lange bewässert, kommt es zeitversetzt zu einem Anstieg des Bodenwassergehaltes in der tieferen Schichtund und Auswaschungsverluste treten auf.
Die Bewässerungsdauer und damit die Menge Wasser, die in den Boden gebracht wird, ist zunächst vom verwendeten Tropfsystem (s.o.) abhängig. Vorausgesetzt die Herstellerangaben stimmen, läßt sich über den Druck und die Leitungslänge die abgegebene Wassermenge berechnen. Einfacher ist es, an verschiedenen Stellen das System auszulitern. Anschließend ist der Ausstoß in Liter am Tropfer pro Zeiteinheit bekannt.
Zur Steuerung stehen unterschiedliche Verfahren zur Auswahl, die hinsichtlich einer bedarfsorientierten Bewässerung mehr oder weniger geeignet sind (s. Tab. 2).


Tabelle 2. Verfahren zur Steuerung von Tropfbewässerungsanlagen im Obstbau

VerfahrenFunktionsweiseBeurteilung
HandgesteuertÖffnen und Schließen der Ventile von Handweniger geeignet, da das An- und Abstellen nicht dem Bedarf entsprechend erfolgt
Wassermengen-begrenztHalbautomatik, Startzeit und Wassermenge müssen jedesmal eingestellt werdenin Verbindung mit der Bodenfeuchtigkeitsmessung bedingt geeignet
ZeitgesteuertVollautomatik, Häufigkeit und Dauer der Bewässerung laufen programmgesteuert periodisch abDie Gefahr der Über- bzw. Unterbewässerung ist gegeben. In Verbindung mit der Bodenfeuchtigkeitsmessung und ständiger Kontrolle geeignet
Saugspannungs- und ZeitgesteuertVollautomatik, Startzeit und Dauer der Bewässerung laufen periodisch ab. Bei ausreichender Bodenfeuchtigkeit wird durch ein Schalttensiometer der Bewässerungsvorgang unterdrücktDie Kombination von Schalttensiometer und Zeitsteuerung ist zur Zeit als optimal anzusehen.

In Verbindung mit einer Schaltuhr und einem Magnetventil kann über die Bodenwassersaugspannung die Bewässerung automatisiert werden. Beim Vergleich verschiedener Systeme hat sich der GARDENA Bewässerungscomputer in Verbindung (s.Abb. 3) mit einem Schalttensiometer als praxistaugliche Lösung herausgestellt. Durch den stromnetzunabhängigen Einsatz (9 V Blockbattarie) kann die Steuerung problemlos direkt in der Anlage in die Kopfleitung montiert werden. Das Schalttensiometer kann bis zu 15 m entfernt von der Steuereinheit in den Boden gesetzt werden. Neben dem Feuchtesensor von GARDENA lassen sich alle Schalttensiometer mit potentialfreiem Ausgang anderer Hersteller an den GARDENA-Bewässerungscomputer anschließen. Durch die Kombination mit einem hydraulischen Ventil können auch Rohrquerschnitte bis zu 2 Zoll verwendet wedren.


4 Fazit

Der Einsatz einer bedarfsorientierten Tropfbewässerung ist im Obstbau aus Gründen des Pflanzenbaus, der Betriebswirtschaft und aus ökologischen Gesichtspunkten sinnvoll. Am Markt werden viele Tropfbewässerungssysteme mit sehr unterschiedlichem Preis-Leistungsverhältnis angeboten. Die Auswahl muß nach der jeweiligen betrieblichen Situation gefällt werden. Das Pflanzraster, die Geländeform und der Verwendungszweck müssen bereits bei der Planung berücksichtigt werden.

Die Zusatzbewässerung muß gezielt nach den Wasserbedürfnissen der Obstkulturen durchgeführt werden. Die Bewässerung wird unter Berücksichtigung von Klimafaktoren, dem Zustand der Anlage und dem zu erwartenden Ertrag anhand der Bodenfeuchtigkeitswerte gesteuert. Eine einfache Methode, um sich über den Wassergehalt des Bodens zu informieren, ist der Einsatz von Watermarksensoren im Wurzelbereich. Neben der Handsteuerung stehen verschiedene Systeme zur Automatisierung zur Verfügung. In der Praxis bewährt haben sich batteriebetriebene Zeitschaltuhren mit integriertem Magnetventil und Anschlußmöglichkeit für Schalttensiometer, mit denen programmierte Bewässerungsvorgänge z.B. bei Regen unterdrückt werden können. Der Einsatz ist bei unterschiedlichen Leitungsquerschnitten möglich. Aufwendigere Steuerungsanlagen, wie sie bei Unterglaskulturen eingesetzt werden, sind für den Obstbau nur bedingt oder gar nicht geeignet.





Abb. 1: Tensiometer im Baumstreifen
Abb. 2: Watermarksensor zur Erfassung der Bodenfeuchte
Abb. 3: Watermarkablesegerät
Abb. 4: Kopfstation mit GARDENA-Bewässerungscomputer
Abb. 5: Tropfbewässerung in einer Apfelanlage





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