Wasserqualität und Evapotranspiration in der Bewässerung

Wasserqualität zur Bewässerung

Eine schlechte Wasserqualität wirkt sich negativ auf das System Wasser-Boden-Pflanze aus. Ein Defizit durch salziges Wasser kann durch den Salzgehalt verursacht werden, welcher das osmotische Potenzial beeinflusst. Wenn ein hoher Salzgehalt vorliegt, verringert dies die Verfügbarkeit von Wasser für die Pflanzen.

Problematik durch freies Natrium (Na)

Freies Natrium erzeugt Probleme mit der Sodizität der Böden. Durch Sodizität geht die Bodenstruktur verloren und die Infiltration wird gehemmt. Ein Beispiel hierfür ist der Staub auf hochebenen Straßen, wo fast keine Infiltration stattfindet.

Zur Verbesserung können Stoffe eingesetzt werden, die freies Natrium absorbieren oder ersetzen, wie zum Beispiel Kalk oder Schwefel-Elemente. Diese Bodenverbesserung hält jedoch nur für einen Zeitraum von ca. 4 bis 5 Jahren an.

Merkmale zur Bestimmung der Wasserqualität

• Gesamtkonzentration von Salzen: Je mehr Salze vorhanden sind, desto geringer ist tendenziell die Gefahr der Sodizität.
• Relative Konzentration von Natrium.
• Konzentration toxischer Elemente: Bor produziert beispielsweise eine hohe Toxizität für die Pflanze.
• Gesamte lösliche Feststoffkonzentration.
• Vorhandensein von Fremdstoffen: Samen, Unkraut oder Larven.
• Härte des Wassers.

Diagramm zur Einstufung von Wasser (RAS / CE)

Es gibt 16 Arten von Wasser. Die beste Qualität wird als C1S1 klassifiziert, während die schlechteste Qualität C4S4 ist.

Berechnung des SAR-Wertes (Sodium Adsorption Ratio):
Na / √((Ca + Mg) / 2)

Einstufung der Nutzungseinschränkungen:

• Keine Einschränkung: C1S1, C2S1, C1S2, C2S2
• Mit Einschränkungen: C1S3, C2S3, C3S3, C3S2, C3S1
• Sehr gefährlich: C1S4, C2S4, C3S4, C4S4, C4S3, C4S2, C4S1

Evapotranspiration (ET)

Die Evapotranspiration (ET) beschreibt die Wasseranforderungen und ist abhängig von den Wetterbedingungen oder geografischen Gebieten. Sie steht in direkter Abhängigkeit zum Wasser im Boden.

• 99 % des Wassers, das die Pflanze aufnimmt, wird durch Evapotranspiration verbraucht.
• Die restlichen 1 % sind ein Bestandteil der Kultur (Biomasse).
• Die Messung erfolgt in mm/Tag.

Evapotranspiration ist der Prozess, der sich aus der kombinierten Wirkung der Verdunstung von Wasser aus einem feuchten Boden und der Transpiration der Pflanzen für aktives Wachstum ergibt (dies variiert von Kultur zu Kultur).

Transpiration: Verlust von Wasser von der Pflanze über das Blattsystem.

Berechnungen und Wasserbilanz

Die Häufigkeit der Bewässerung: Netto-Bewässerungsgabe / Evapotranspiration.

Wasserbilanz-Prinzip: Was hineingeht, entspricht dem, was herausgeht, plus dem, was gespeichert wird (E = S + alm.).

Effektiver Niederschlag (pp Effekte): Dies ist der Teil der Niederschläge, der im Boden gespeichert und von den Pflanzen aufgenommen wird.

Tatsächliche Evapotranspiration (ETC): Die Crop-Evapotranspiration ist die Analyse (FTE = ETO x K). Sie wird berechnet als FTE = F(Klima, Kultur), wobei Faktoren wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Wind und Strahlung einfließen.

Potenzielle Evapotranspiration (ETO): Die Menge an Wasser, die durch Verdunstung und Transpiration einer Referenzkultur von kurzer Größe (bei aktivem Wachstum und ausreichender Wasserversorgung) abgegeben wird. Sie kann direkt (Lysimeter) oder indirekt durch empirische Methoden (Penman, Strahlung, Blaney-Criddle, Turc-Methode, Werfen) bestimmt werden.

Faktoren und Messinstrumente

K-Faktor: Ein Faktor, der das Verhältnis von Wasser, Boden und Grundwasser berücksichtigt. Er wird als Boden- und Pflanzenfaktor definiert (K = Ka x Ks x Kc). Da Ka und Ks oft gleich 1 sind, gilt K = Kc.

Lysimeter: Ein Instrument, in dem Pflanzen wachsen und die Drainage sowie der Wasserverbrauch gemessen werden, um die Evapotranspiration zu ermitteln (ein Blumentopf fungiert prinzipiell als Lysimeter).

Class-A-Verdunstungswanne (Kuba-Tank): Besteht aus einem verzinkten Eisen-Zylinder auf einer Holzplattform. Der Wasserstand im Zylinder muss täglich zur gleichen Zeit gemessen werden. Die Evapotranspiration ist hier ein Maß für die Oberflächenverdunstung.

Diese Methode ist am besten geeignet zur Berechnung der potenziellen Evapotranspiration, falls entsprechende Maßnahmen wie Nachrufe, mittlerer Mantel und Tests berücksichtigt werden. Sie ist sehr präzise, da die Daten direkt im Feld erhoben werden.

Berechnung von Kc: Bestimmung der Kulturdauer, des Aussaatzeitpunkts und der verschiedenen Phasen des Anbaus.

Effizienz der Bewässerung

Größere Effizienz (EFC)

Die Effizienz ist eine Funktion von Durchfluss, Neigung, Rauheit, hydraulischem Radius und Durchlässigkeit des Kanals: EFC = F(Qd, I, N, R, K, nf).

• Qd (Durchfluss): Höherer Durchfluss führt zu mehr Verlust.
• i (Steigung): Höhere Steigung führt zu mehr Verlust.
• n (Rauheit): Höhere Rauheit führt zu mehr Verlust.
• R (Hydraulischer Radius): Größerer Radius führt zu mehr Verlust.
• K (Permeabilität): Höhere Durchlässigkeit führt zu mehr Verlust.
• Nf (Grundwasserspiegel): Ein hoher Grundwasserspiegel führt zu mehr Verlust.

Effiziente Umsetzung (EFapl)

Die Anwendungseffizienz hängt von verschiedenen Faktoren ab:

• Bodenfeuchte: Je feuchter der Boden, desto effizienter.
• Zeit: Weniger Zeit bedeutet eine höhere Bewässerungseffizienz.
• Durchfluss: Ein höherer Durchfluss steigert die Effizienz.
• Länge: Eine größere Länge führt zu einer höheren Log-Effizienz.
• Infiltration: Höhere Infiltration steigert die Effizienz.
• Hydraulischer Widerstand: Höhere Stärke führt zu mehr Effizienz.
• Bodenneigung: Eine höhere Steigung führt zu mehr Effizienz.