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Von Dr. Menachem Dinar
Eine effektive und präzise Bewässerung zeichnet sich durch eine grosse Wassernutzungseffizienz WNE aus (N.B.: im Englischen wird auch WUE - oder ‘Water Use Efficiency’ verwendet.). Dies erfordert optimales Wassermanagement mit dem Ziel der landwirtschaftlichen Ertragssteigerung sowie Qualitätsverbesserung. Aus ökonomischer Sicht ist ein maximaler wirtschaftlicher Gewinn je Einheit Wasser (z.B. 1 m3) der Hauptparameter.
Der effiziente und wirtschaftliche Umgang mit Wasser in der Landwirtschaft stellt weltweit eine dringende und höchstwichtige Herausforderung dar - inbesondere vor dem Hintergrund von Wasserknappheit und Problemen bei der Erschliessung und Verteilung von Wasservorkommen.
Die Industrie und in gewissem Grade auch die Landwirtschaft tragen erheblich zur Umweltverschmutzung bei. Die sich ergebenden Folgeschäden sind an einer Vielzahl von Orten ohne weiteres erkennbar und haben ausserdem negative Auswirkungen auf eine ganze Reihe von Umweltprozessen (2,4,5).
Dabei trägt die Landwirtschaft durch unsachgemässe Anwendung von Bewässerung sowie durch eine uneffiziente Verwendung von Düngemitteln, Schädlingsbekämpfungsmitteln und anderen Agrochemikalien zum Gesamtproblem der Umweltverschmutzung bei (3,2).
Die Landwirtschaft unterliegt gegenwärtig weitreichenden Veränderungen und Neuerungen in den Bereichen innovative Bewässerung, Düngemitteltechnologien und agronomische Expertise.
Diese Elemente bilden die notwendige Grundlage für den langfristigen Erfolg der Landwirtschaft unter gleichzeitiger Vermeidung negativer Auswirkungen auf die Umwelt.
Die folgende Rezension diskutiert einige Prozesse und deren Zusammenspiel mit dem Konzept der Ökologischen Bewässerung, welches Umweltschutz und eine gesteigerte landwirtschaftliche Produktivität miteinander in Einklang bringt. Die Ökologische Bewässerung basiert auf der gleichmässigen Verteilung von vorher genau festgelegten Wasser- und Düngemittelmengen direkt in die aktive Wurzelzone, verbunden mit einer korrekten Ermittlung des Pflanzenwasserbedarfs.
1. Ökologische Bewässerung führt zu einer Verminderung der Pestizidanwendung (2)
Die weitverbreitete Verwendung von Agrochemikalien zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten, Schädlingen und Unkraut ist ein wesentlicher Bestandteil der heutigen Landwirtschaft. Jedoch ist es erforderlich, eine übermässige Verwendung der genannten Chemikalien zu vermeiden, ohne dass der Erzeuger seine Ertragsqualität oder den wirtschaftlichen Gewinn gefährdet.
Feuchtigkeit auf der Blattoberfläche, Luftfeuchtigkeit und Bodenfeuchte sind massgebliche Einflussfaktoren für die Entstehung und Entwicklung von Blattkrankheiten und Unkrautwuchs.
Eine Verringerung der Blattbenetzung durch eine Verteilung des Bewässerungswassers unterhalb des Blätterdaches sowie eine Begrenzung des befeuchteten Bodenvolumens tragen entscheidend zur Vermeidung von Blattkrankheiten und Unkrautwuchs bei.
Tropfbewässerung zum richtigen Zeitpunkt und mit den erforderlichen präzisen Wassermengen trägt folglich zu einer Verringerung von Blattkrankheiten und Unkrautwuchs bei. Für den Anwender ergibt sich dadurch ein stark verringerter Bedarf an Agrochemikalien.
Tropfbewässerung gepaart mit einer vernünftigen Anwendung von Pestiziden – durch Überwachung und Vorhersage der Krankheitsentstehung durch Modellrechnungen – sind somit entscheidende Faktoren zur Minimierung von Umweltverschmutzung.
2. Optimierte Fertigation (Düngemittel + Wassergabe) zur Einhaltung von Umweltanforderungen
Die Bestrebungen zur Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion und deren Effizienz stehen in direktem Zusammenhang mit der weitverbreiteten Anwendung einer Reihe verschiedener Düngemittel. In den meisten Ländern werden Umweltschäden, welche aus einer Überdüngung sowie aus einer Akkumulierung von Düngemittelderivaten und -rückständen im Boden und Grundwasser resultieren, entsprechend streng gehandhabt. Dies trifft in gleicher Weise auf den Gewächshausanbau und Freilandanbau zu.
Hinzu kommt, dass bei Kulturen wie zum Beispiel Blattsalat auf Grund von Gesundheitsaspekten die Nitratgrenzwerte durch Lebensmittelkontrollstellen vorgegeben und überprüft werden (7,8). Derartige Einschränkungen gelten für die meissten Düngemittel, insbesondere jedoch für jene die Stickstoff enthalten. Stickstoff kommt in verschiedenen chemischen Formen vor (Nitrat, Ammonium, Urea und organischer Stickstoff) und kann ohne Hindernisse aus dem Boden ausgewaschen und in natürliche Gewässer eingetragen werden (4).
Auch hier erfordert die angestrebte Minimierung von Umweltverschmutzung das Zusammenwirken von Tropfbewässerung und landwirtschaftlichem Fachwissen. Eine korrekte Bestimmung des Stickstoffbedarfs, präzise Verwendung von Stickstoff mit dem Bewässerungssystem sowie die genaue Verteilung direkt in die Wurzelzone sind unentbehrlich zur Verhinderung von Boden- und Gewässerverschmutzung durch Überdüngung im allgemeinen und übermässigen Stickstoffeintrag im besonderen (6). Eine Überwachung. der Wassermengen und des Stickstoffgehaltes in der Wurzelzone und in tieferliegenden Bodenbereichen ermöglicht eine Überwachung und Steuerung der Düngemittel- und Wassergaben.
3. Verringerung von Bodenerosion sowie von oberirdischen sowie unterirdischen Abfluss
Bodenerosion und Zerstörung der natürlichen Umwelt sind weitverbreitete Erscheinungen, die durch Niederschlag und unkontrolliert hohe Wasseraufleitungsraten verursacht werden können. Dies trifft für alle Geländeformen und Bodenarten zu, ist jedoch an Steilhängen besonders akut. Unter diesen Bedingungen stellt die langsamfliessende Tropfbewässerung die wirksamste Bewässerungssystemlösung dar, weil sie Wasser in Mengen liefert, die die Aufnahme- und Infiltrationskapazität des Bodens nicht übersteigt. Als direkte Folge wird ein übermässiger Abfluss verhindert (2,4,5).
4. Wassereinsparung und Vermeidung der Verschwendung kostbarer Wasserressourcen
Ökologische Bewässerung ist auch in solchen Fällen anwendbar, in denen momentan eine verantwortungslose Überbewässerung stattfindet. Die Tropfbewässerung ist höchst sparsam und wirtschaftlich und zeichnet sich durch geringe Bodenverdunstung, Gabe genauer Wassermengen direkt in die aktive Wurzelzone und eine hochgradig gleichmässige Wasserverteilung aus. Die durch Tropfbewässerung erzielte hohe Gleichförmigkeit der Wasserverteilung vermindert Wasserverluste von bis zu 30- 40 % im Vergleich zur Oberflächenbewässerung und 10- 20 % im Vergleich zur Überkopfberegnung. Ausserdem tragen die Vorteile einer gleichmässigen Wasserverteilung und folglich Düngemittelverteilung definitiv zu einer Ertrags- und Qualitätssteigerung bei.
5. Einergieeinparung
Überbewässerung mit nicht erforderlichem Wasser hat einen erhöhten Energiebedarf – zur Wasserförderung und zum Wassertransport – zur Folge. Im Vergleich zu den meissten anderen Bewässerungsverfahren zeichnet sich die Tropfbewässerung durch einen niedrigen Energiebedarf aus. Ein erhöhter Energiebedarf steht wegen des Abgasaustosses in die Atmosphäre in direktem Zusammenhang mit der Verschmutzung der Umwelt.
6. Kontrollierte Verwendung von behandeltem Abwasser in oberirdischen und unterirdischen Tropfbewässerungsanlagen
Ein weiterer Aspekt der Bewässerung und des Umweltschutzes ist die richtig geplante und wohlüberlegte Verwendung minderqualitativen Wassers – insbesondere Brackwasser und behandeltes Abwasser (5).
Es ist unbestreitbar, dass eine erfolgreiche Verwendung von minderqualitativen Wasser mit Tropfbewässerungssytemen die Notwendigkeit einer teuren und energieaufwendigen tertiären Abwasserbehandlung minimiert. Tropfbewässerung bietet die Möglichkeit einer extensiven Nutzung von behandeltem Abwasser unter Einhaltung örtlicher Umweltvorschriften. Zudem verhindert die kontrollierte Aufbringung von Abwasser eine Verschmutzung der Boden- und Wasserressourcen. Eine verstärkte Nutzung wird seit Einführung der relativ neuen unterirdischen Tropfbewässerung registriert. Diese Anlagen könnten besonders für die Verwendung von Abwasser eine Optimallösung darstellen. Nicht nur landwirtschaftliche Kulturen werden auf diese Weise bereits in vielen Projekten erfolgreich bewässert, auch die Kommunen geniessen die Vorteile der auf diese Weise bewässerten grossflächigen Park- und Grünanlagen. Das Thema der unterirdischen Tropfbewässerung mit Abwasser wird mit zunehmendem Bewusstsein für Umweltfragen in der Zukunft zweifellos weiter an Bedeutung gewinnen.
Schlussfolgerung:
Ökologische Bewässerung optimiert und integriert Umweltschutzaspekte in eine moderne und erfolgsorientierte Land-wirtschaft. Heutzutage stehen dem Erzeuger hochentwickelte Systeme und das Know-How für eine optimale Wasserverwendung zur Verfügung.
Die Wahl des richtigen und leistungsstarken Bewässerungssystems sowie die Bereitstellung landwirtschaftlichen Fachwissens durch den Systemhersteller sind entscheidende Voraussetzungen für die Erzielung hoher Erträge bei gleichzeitigem Schutz der Umwelt.
Literatur
1. Assadian N and Giovanni G. Reclaimed Wastewater for Subsurface drip Irrigation of Crops. Agricultural Research and Extension Center El Passo.
2. Baldock D et al (2000). The Environmental Impacts of Irrigation in the European Union. A Report to the Environment Directorate of the European Comission.
3. Hanson S. et al (2004). Crop Nitrate Availability and Nitrate Leaching under Micro-Irrigation for Different Fertigation Strategies. ASAE/CSAE Meeting Presentation, paper number 042033.
4. Hornsby AG. Effects of Irrigation on Pesticide and Nitrogen Leaching. University of Florida, IFAS.
5. Knox JW and Weatherhead EK (2003). Trickle Irrigation in England and Wales. R&D Technical Report W6-070/TR, Institute of Water and Environment, Cranfield University at Silsoe.
6. Ruskin R (1993). Subsurface Drip Irrigation Can Reduce Pollution. In: Management of Irrigation and Drainage Systems Integrated Perspectives by Rodney Ruskin. Allen RG, Ed.
7. Silber A et al (2003). High Fertigation Frequency: the Effects on Uptake of Nutients, Water and Plant growth. Plant and Soil 253:467-477.
8. Tei F et al (2003). Critical Nitrogen Concentration in Lettuce. Proc XXVI IHC – Fertilization Strategies for Field Veg Prod. Ed N Tremblay. Acta Hort 627, ISHS 2003. | 
