Grundlegende Berechnungen von Maßnahmen im Wasser-Mangement

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TR03: Grundlegende Berechnungen von Maßnahmen im Wasser-Mangement

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Einführung

Der Wasserbedarf für die Landwirtschaft muss unter Berücksichtigung der abnehmenden Verfügbarkeit gedeckt werden, die auf folgende Faktoren zurückzuführen ist

  • Umweltbewusstsein,
  • Bevölkerungswachstum, 
  • wirtschaftliche Entwicklung und 
  • den globalen Wandel. 

Die Wasserbewirtschaftung in der Landwirtschaft steht also in Zusammenhang mit:

  • die traditionelle Bewirtschaftung der Wasserressourcen,
  • Lebensmittelproduktion, 
  • ländliche Entwicklung und 
  • Verwaltung der natürlichen Ressourcen.

Negative Auswirkungen des Klimawandels:

  • Verringerung der Wasserverfügbarkeit für die Landwirtschaft Umweltbewusstsein, 
  • extrem ob Ereignisse

➥ das derzeitige Wasser-Management in Gefahr ➨ Anpassungsmaßnahmen

Eine Anpassungsmaßnahme/-strategie ist eine Intervention zur Verringerung der Anfälligkeit des Agrarsektors gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels.

Bewährte Praktiken: eine Auswahl von Maßnahmen, die sich bewährt haben und zu guten Ergebnissen führen.

Inhalt

1. Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel

2. Beispiele für grundlegende Berechnungen

2.1. Technological practices: sub-irrigation

2.2. Technical practices: Rooftop water harvesting from greenshouses

2.3. Cost considerations – typical costs

2.4. Some examples

1. Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel

AnpassungsbedarfAnpassungsmaßnahmeBest Practice TypBest Practice Nummer
Reaktion auf Veränderungen der Wasserverfügbarkeit
Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser zur BewässerungTechnologischeBE_05
Unterirdische Bewässerungsstreifen mit integriertem TropferTechnologischeES_01
Automatisierung von BewässerungssystemenTechnologischeES_02
Umkehrosmose-EntsalzungsanlageTechnologischeES_08
Regenwassernutzung auf dem DachTechnischIT_05
Ergänzende BewässerungsteicheTechnischIT_06
Tröpfchenbewässerung bei ReisTechnologischeIT_08
AnpassungsbedarfAnpassungsmaßnahmeBest Practice TypBest Practice Nummer
Reaktion auf Überschwemmungen und DürreperiodenFeuchtgebiete und TümpelTechnischCZ_03
WehranlageTechnischBE_01
Kontrollierte EntwässerungTechnischBE_02
Landwirtschaftliche VersicherungWirtschaftlichES_03
AnpassungsbedarfAnpassungsmaßnahmeBest Practice TypBest Practice Nummer
Reaktion auf den erhöhten Bewässerungsbedarf
Mulchen in tropischen KulturenAgronomischES_04
Sorte/Rasse ändernAgronomischES_06
Wasserentnahme mit GrubenTechnischES_07
BodenbedeckungAgronomischCY_01
TiefenlockererAgronomischCY_03
HydroponikAgronomischCY_04
AnpassungsbedarfAnpassungsmaßnahmeBest Practice TypBest Practice Nummer
Reaktion auf die Verschlechterung der Wasser- und BodenqualitätBau von Konturgräben (Mulden)TechnischCZ_01
Diversifizierte LandwirtschaftAgronomischCZ_06
Keine BodenbearbeitungAgronomischCY_02
AgroforstwirtschaftAgronomischDE_02
Verbesserte BodenbewirtschaftungAgronomischIT_01
AnpassungsbedarfAnpassungsmaßnahmeBest Practice TypBest Practice Nummer
Reaktion auf den Verlust der biologischen Vielfalt
Innovative agronomische PraktikenAgronomischCZ_02
Revitalisierung von Bächen und FeuchtgebietenTechnischCZ_07
Regenerative LandwirtschaftAgronomischDE_03
Nutzung von Landrassen und evolutionären PopulationenAgronomischIT_04

2. Beispiele für grundlegende Berechnungen

Agronomische Praktiken: Keine Bodenbearbeitung

  • AGRIWATER Best Practice
  • Bei der konventionellen oder vollständigen Bodenbearbeitung wird der gesamte Oberboden umgestaltet. Es können mehrere Arbeitsgänge erforderlich sein, um den Boden zunächst zu wenden und ihn dann vor der Aussaat in ein brüchiges Saatbett zu verwandeln.
  • Minimale Bodenbearbeitung (reduzierte Bodenbearbeitung), wie sie hier definiert wird, ist im Allgemeinen eine Bodenbearbeitung in einem Arbeitsgang bei der Aussaat, synchron mit der Ablage des Saatguts. Zwischen den Saisons kann eine flache Bodenbearbeitung zur Unkrautbekämpfung erfolgen, die als reduzierte Bodenbearbeitung bezeichnet werden kann.
  • Bei der Direktsaat wird ein Teil der Bodenoberfläche in einem Arbeitsgang gestört oder „geöffnet“, und das Saatgut wird gleichzeitig in dieser gestörten Zone abgelegt. Der Sämaschinenöffner kann eine nur 5 mm breite Messerspitze an einem Zinken oder eine Einzel-, Doppel- oder Dreifachscheibe sein, die in einem leichten Winkel zur Fahrtrichtung steht.
  • Im Allgemeinen können wir „konservierende Bodenbearbeitung“ als Oberbegriff für alle Bodenbearbeitungssysteme verwenden, die den Verlust von Boden und Wasser im Vergleich zur konventionellen Bodenbearbeitung verringern. Einige haben den Begriff enger gefasst, so dass er auch die Behandlung von Rückständen umfasst, wobei festgelegt wurde, dass mindestens 30 Prozent der Bodenoberfläche nach der Aussaat mit Rückständen bedeckt sein sollten, um die Erosion durch Wasser zu verringern. Es ist wahrscheinlich, dass die Definition auch Null-, Minimal- und reduzierte Bodenbearbeitungssysteme umfasst.
Quelle: FAO

Auswirkungen des Verzichts auf Bodenbearbeitung:

  • Sie kann die Kosten für Arbeit, Kraftstoff, Bewässerung und Maschinen senken.
  • Direktsaat kann den Ertrag steigern, weil sie die Wasserinfiltration und -speicherung verbessert und die Erosion verringert.
  • Ein weiterer möglicher Vorteil ist, dass es aufgrund des höheren Wassergehalts wirtschaftlich sinnvoll sein kann, ein Feld nicht brachliegen zu lassen, sondern stattdessen eine andere Kultur anzubauen.
  • Der Verzicht auf Bodenbearbeitung und konservierende Bodenbearbeitungsmaßnahmen hat erhebliche Vorteile, auch in Bezug auf die Senkung der Bodentemperaturen, wenn sie mit Mulchen kombiniert werden.
Quelle: https://southernirrigation.com/2020/10/29/designing-an-sdi-system-with-southern-irrigation/
  • AGRIWATER Best Practice
  • Bevor das System entworfen wird, sollten die Ziele oder Erwartungen des Systems ermittelt werden: bessere Handhabbarkeit, bessere Qualität und Gleichmäßigkeit der Ernte, höhere Erträge, gleichmäßige Ausbringung von Wasser und Nährstoffen, Wassereinsparungen und/oder höhere Gewinne.
  • Feld: Ein hügeliges oder schräges Feld erfordert druckkompensierende Strahler, ein flaches Feld erfordert nicht druckkompensierende Strahler. Der Durchmesser der Schläuche ist ebenfalls entscheidend, um den für das System erforderlichen Durchfluss zu gewährleisten. Bei der Planung sollte der Unterschied zwischen der höchsten und der niedrigsten Durchflussrate des Strahlers nicht mehr als 7 % betragen.
  • Boden: Lehmige Böden lassen das Wasser viel weiter (nach oben und zur Seite) wandern als sandige Böden. Lehmböden speichern auch viel mehr Wasser und nehmen es viel langsamer auf. Daher werden Tropfleitungen und Tropfer in sandigen Böden in der Regel näher beieinander verlegt, während in Lehmböden diese Abstände vergrößert werden können, allerdings mit geringeren Durchflussraten der Tropfer aufgrund der geringeren Absorptionsrate.
  • Eine Wasseranalyse muss sorgfältig geprüft werden, um herauszufinden, welcher Grad an Filterung und Behandlung erforderlich ist, um ein Verstopfen oder Verkalken der Tropfleitung zu verhindern. In den meisten Fällen kann die Qualität des Wassers leicht korrigiert werden.
  • Es ist eine gute Praxis, den Betriebsablauf des Systems und den Wasserverbrauch der Pflanzen zu überwachen. 
  • Düngemittelinjektion: Düngemittelinjektionssysteme injizieren Nährstoffe und Chemikalien in das System, um eine maximale Pflanzenleistung zu erzielen und die Bewässerungslinie über einen langen Zeitraum zu erhalten. Durch die flexiblen Möglichkeiten der Düngung macht sich das System schneller bezahlt als jede andere Komponente des Systems. Injektionssysteme sollten den erwarteten Bedarf an allen Chemikalien decken, einfach zu bedienen und zu kalibrieren sein und über Vorkehrungen zur Vermeidung unerwünschter Ausfällungen verfügen.
  • Die Überwinterung des Systems ist eine notwendige Wartungsmaßnahme, da das Wasser gefriert und sich ausdehnt, wodurch Kunststoff- und Metallteile des Systems beschädigt werden können. Wasser aus Filtern, Ventilen, Bewässerungsanlagen, Druckreglern und unterirdischen Leitungen sollte entleert werden – insbesondere an den unteren Enden des Feldes, wo sich normalerweise Wasser ansammelt. Tropfleitungen aus Polyethylen sind nicht anfällig für Frostschäden, da die Tropfer Abflussstellen bilden und Polyethylen flexibel ist.
  • Die routinemäßige Wartung aller Systemteile (wie Filter, Pumpen, Ventile und Düngemittelinjektoren) verlängert die Lebensdauer des Systems. Die Wartung sollte nach einem regelmäßigen Zeitplan erfolgen und zur späteren Einsichtnahme aufgezeichnet werden.
Aufnahmefläche (m2 ) = Länge (m) x Breite (m)
  • Länge = Länge der Einzugsgebietsfläche (m) 
  • Breite = Breite der Einzugsgebietsfläche (m)
Zufuhr (Liter/Jahr) = Niederschlag (mm/Jahr) × Gewächshausdachfläche (m2 ) × Abflusskoeffizient der Polyethylenfolie (PE) Der Abflusskoeffizient ist die Wassermenge, die tatsächlich von der Oberfläche abfließt, bezogen auf die Regenmenge, die auf die Oberfläche fällt. Er gibt an, wie viel des Niederschlags durch Versickerung und andere Entnahmen verloren geht. Im Falle von Gewächshäusern werden in der Regel verschiedene Arten von Kunststoffen (Polyethylenfolien (PE)) verwendet, die nur eine geringe oder gar keine Versickerungsfähigkeit haben, so dass fast das gesamte Wasser abfließt. Es gibt jedoch Verluste durch Verdunstung und Verspritzen sowie durch Rückhaltung, so dass der allgemeine Abflusskoeffizient für Gewächshausfolien aus Polyethylen auf 0,8 geschätzt wird. Das bedeutet, dass von der gesamten Regenmenge, die auf die Einzugsfläche fällt, 80 % von der Oberfläche abfließen; die anderen 20 % bleiben auf der Oberfläche.
  • Erstellen Sie ein Diagramm des kumulierten Dachabflusses, indem Sie die monatlichen Abflusssummen addieren.
  • Fügen Sie eine gepunktete Linie hinzu, die den kumulativen Wasserverbrauch (Wasserentnahme oder Wasserbedarf) anzeigt.
  • Für das zu Beginn der Regenzeit im Tank verbleibende Regenwasser sollte ein Restspeicher von 5 m3 vorgesehen werden.
  • Entwurfskosten
  • Kosten für rechtliche Genehmigungen
  • Vorbereitung des Bodens
  • Eventuelle Maschinenmiete
  • Materialien und Ersatzteile
  • Arbeit
  • Gewöhnliche Wartung
  • Außerordentliche Wartung
  • Entsorgung von Materialien (gebrauchte Kunststoffrohrleitungen, Lagerung von Chemikalien usw.)
  • Tröpfchenbewässerung bei Reis: 800 – 1300 E/ha für die Materialien (Die 1300 €/ha Kosten beinhalten die Unterstützung durch den Anbieter); 200 €/ha/Jahr für die Wartung
  • Wasserentnahme für Bäume in Gruben: Die Stundenkosten des Betreibers belaufen sich auf 35 €, was bei einer Rate von 25 Bäumen/Stunde Kosten von 1,3 € pro Baum bedeutet. Diese Maßnahme erfordert eine halbjährliche Wartung zu einem Preis von 0,65 € pro Baum.

Das AGRIWATER-Projekt wurde mit Unterstützung der Europäischen Kommission unter der Referenznummer 2020-1-CZ01-KA204-078212 finanziert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Website trägt allein der Verfasser; die Kommission haftet nicht für die weitere Verwendung der darin enthaltenen Angaben.

AGRIWATER-PROJEKT | 2020-1-CZ01-KA204-078212
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