Defizitbewässerung, deficit irrigation

von adam
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Defizitbewässerung (DI) wurde wie folgt definiert:

 

"Defizitbewässerung ist eine Optimierungsstrategie, bei der die Bewässerung während dürreempfindlichen Wachstumsstadien einer Kultur angewendet wird. Außerhalb dieser Zeiträume ist die Bewässerung begrenzt oder sogar unnötig, wenn der Regen eine minimale Wasserversorgung liefert. Die Wasserbeschränkung ist auf dürretolerante Phänologie begrenzt. Die gesamte Bewässerungsapplikation ist daher nicht proportional zum Bewässerungsbedarf während des gesamten Erntezyklus. Während dies unweigerlich zu Trockenstress in der Pflanze und folglich zu einem Produktionsverlustführt, maximiert DI die Bewässerungswasserproduktivität, was die Hauptursache für die Bewässerung ist. Mit anderen Worten, DI zielt darauf ab, die Erträge zu stabilisieren und eine maximale Erntewasserproduktivität anstelle von maximalen Erträgen zu erzielen (Zhang und Oweis, 1999). "

Quelle: Geerts, S., Raes, D., (2009). Deficit irrigation as an on-farm strategy to maximize crop water productivity in dry areas.Agric. Water Manage 96, 1275-1284, Wikipedia

Pivot- Bewässerungssystem und Reduktion des Grundwasserspiegels

von adam
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In den Vereinigten Staaten wurden frühe Siedler der semiariden Hochebenen von Ernteausfällen aufgrund von Dürrezyklen heimgesucht, die in der katastrophalen Dust Bowl der 1930er Jahre gipfelten. Erst nach dem Zweiten Weltkrieg wurde die Pivot-Bewässerung verfügbar, so dass die Landmasse des Aquifersystems High Plains in eine der landwirtschaftlich produktivsten Regionen der Welt verwandelt wurde.

The crops are planted in circles for efficient irrigation.

Bild: cc wikimedia. Beschreibung: Die Pflanzen sind zur effizienten Bewässerung in Kreise gepflanzt.

 

Rolle bei der Reduktion des Grundwasserspiegels

Die Grundwasserstandshöhe nimmt ab, wenn die Extraktionsrate durch Bewässerung die Wiederaufladungsrate übersteigt. An einigen Stellen wurde gemessen, dass der Wasserstand zum Zeitpunkt der maximalen Extraktion um mehr als fünf Fuß (1,5 m) pro Jahr fiel. In extremen Fällen war die Vertiefung der Brunnen erforderlich, um den stetig fallenden Grundwasserspiegel zu erreichen. Im 21. Jahrhundert hat die Anerkennung der Bedeutung des Ogallala-Aquifers (auch als Hochebenen-Aquifer bekannt) zu einer verstärkten Berichterstattung durch regionale und internationale Journalisten geführt.

Bis 2013 konnte gezeigt werden, dass sich die Wasserverbrauchseffizienz der Pivot-Bewässerungsanlage im Laufe der Jahre verbesserte, die Bauern intensiver bepflanzten, mehr Land bewässerten und durstigere Feldfrüchte anbauten.

Die Schriftstellerin Emily Woodson charakterisierte die verstärkte Nutzung des zentralen Pivot-Bewässerungssystems als Teil einer tiefgreifenden Umstellung auf die Moderne (teure Traktoren, Bewässerung in der Zentrumsachse, gefährliche neue Pestizide) und weg von der traditionellen Landwirtschaft Mitte der 1970er und 1980er Jahre, in den Vereinigten Staaten. Eine neue Generation wählte risikoreiche, hoch belohnte Kulturen wie bewässerten Mais oder Erdnüsse, die große Mengen an Grundwasser, Dünger und Chemikalien benötigen. Die neuen landwirtschaftlichen Familienbetriebe verwandelten viele Weiden in neue Anbauflächen und interessierten sich mehr für steigende Bodenpreise als für den Wasserschutz. 

Ein Artikel der New York Times vom Mai 2013  "Brunnen trocknen, fruchtbare Ebenen verwandeln sich in Staub" beschreibt den unaufhaltsamen Niedergang von Teilen des High Plains Aquifer Systems. Es ist eines der größten Aquifere der Welt und erstreckt sich über eine Fläche von etwa 450.000 km² in Teilen der acht Bundesstaaten South Dakota, Nebraska, Wyoming, Colorado, Kansas, Oklahoma, New Mexico und Texas unter den Great Plains der Vereinigten Staaten.

In Teilen der Vereinigten Staaten haben sechzig Jahre des gewinnbringenden Geschäfts der intensiven Landwirtschaft mit riesigen Bewässerungsdüsen mit mittigem Drehgelenk Teile des Hochebenen-Aquifers geleert. Es würde hunderte bis tausende von Jahren Regen benötigen, um das Grundwasser im ausgetrockneten Grundwasserleiter zu ersetzen. Im Jahr 1950 bedeckte bewässerten Ackerland 250.000 Hektar. Mit der Verwendung von Center-Pivot-Bewässerung wurden fast drei Millionen Hektar Land allein in Kansas bewässert. An einigen Stellen im Texas Panhandle wurde der Grundwasserspiegel abgelassen (entwässert). "Weite texanische Ackerflächen, die über dem Grundwasserleiter liegen, unterstützen die Bewässerung nicht mehr. Im westzentralen Kansas ist bis zu einem Fünftel des bewässerten Ackerlandes entlang einer 160 km langen Schwade des Aquifers bereits ausgetrocknet."

Linear / Lateral Bewässerungsmaschinen

Bewässerungsausrüstung kann auch konfiguriert werden, um sich in einer geraden Linie zu bewegen, wo es ein lineares Bewegen, seitliches Bewegen, ein wheelmove oder Seitenrollbewässerungssystem genannt wird. In diesem Fall wird das Wasser durch einen Bewässerungskanal zugeführt, der über die Länge des Feldes verläuft und entweder auf einer Seite oder in der Mitte über die Feldbreite positioniert ist. Die Motor- und Pumpenausrüstung ist auf einem Wagen neben dem Zufuhrkanal montiert, der mit der Maschine fährt.

Landwirte können sich für lineare Bewegungen entscheiden, um sich an bestehende rechteckige Feldkonstruktionen anzupassen, wie etwa solche, die von der Furchenbewässerung umwandeln. Seitliche Bewegungen sind weit weniger verbreitet, beruhen auf komplexeren Führungssystemen und erfordern ein zusätzliches Management im Vergleich zu zentralen Pivot-Systemen. Seitliche Bewegungen sind in Australien üblich und liegen typischerweise zwischen 500 und 1.000 Metern Länge.

Quelle: Wikipedia

Pivot- Beregnungssystem

von adam
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Die Bewässerung mit zentraler Pivot (auch Pivot- Beregnung genannt) wird auch Pivot- Beregnungssystem genannt und ist eine Bewässerungsmethode, bei der sich die Ausrüstung um einen Drehpunkt dreht und die Pflanzen mit Sprinklern bewässert werden. Ein kreisförmiger Bereich, der auf dem Drehpunkt zentriert ist, wird bewässert, wobei häufig ein kreisförmiges Muster in Ernten erzeugt wird, wenn man von oben betrachtet wird (manchmal als Kornkreise bezeichnet).

Die meisten Mittelzapfen waren anfangs wasserbetrieben und heute werden die meisten von Elektromotoren angetrieben.

cc wikimedia

Geschichte 

Center-Pivot-Bewässerung wurde 1940 von Farmer Frank Zybach erfunden, der in Strasburg, Colorado lebte. Es wurde als Methode zur Verbesserung der Wasserverteilung auf Felder anerkannt.

Übersicht

Center Pivot Bewässerung ist eine Form von Overhead-Sprinkler Bewässerung bestehend aus mehreren Segmenten von Rohr (in der Regel verzinktem Stahl oder Aluminium) miteinander verbunden und unterstützt von Traversen, montiert auf Rolltürmen mit Sprinkler entlang seiner Länge positioniert. Die Maschine bewegt sich kreisförmig und wird vom Drehpunkt in der Mitte des Kreises mit Wasser versorgt. Der äußere Satz von Rädern legt den Master-Schritt für die Drehung fest (typischerweise einmal alle drei Tage). Die inneren Sätze von Rädern sind an Naben zwischen zwei Segmenten montiert und verwenden Winkelsensoren, um zu detektieren, wenn die Biegung an der Verbindung eine bestimmte Schwelle überschreitet, und somit sollten die Räder gedreht werden, um die Segmente ausgerichtet zu halten. Mittendrehpunkte sind in der Regel weniger als 1600 Fuß (500 Meter) in der Länge (Kreisradius), wobei die gebräuchlichste Größe die standardmäßige 1/4-Meile (400 m) -Maschine ist. 

Um eine gleichmäßige Anwendung zu erreichen, erfordern Zentraldrehpunkte eine gleichmäßige Emitterflussrate über den Radius der Maschine. Da sich die äußersten Spannweiten (oder Türme) in einer gegebenen Zeitspanne weiter ausbreiten als die innersten Spannweiten, sind die Düsengrößen an den inneren Spannweiten am kleinsten und nehmen mit der Entfernung von dem Schwenkpunkt zu. Luftaufnahmen zeigen Felder von Kreisen, die durch die wässerigen Aufzeichnungen von "Viertel- oder halben Meile der zentralen Pivot-Bewässerungsröhre" erzeugt wurden, die von zentralen Schwenkbewässerungsvorrichtungen erzeugt wurden, die "hunderte und manchmal tausende von Gallonen pro Minute" verwenden.

Bei den meisten Mittendrehsystemen hängen jetzt Tropfen von einem U-förmigen Rohr, das als Schwanenhals bezeichnet wird und an der Oberseite des Rohrs angebracht ist mit Sprinklerköpfen, die einige Fuß (höchstens) über der Feldfrucht positioniert sind, wodurch Verdampfungsverluste begrenzt werden. Es gibt viele verschiedene Düsenkonfigurationen, einschließlich statischer Platte, beweglicher Platte und Teilkreis. Druckregler sind typischerweise stromaufwärts von jeder Düse installiert, um sicherzustellen, dass jeder mit dem richtigen Entwurfsdruck arbeitet.

Tropfen können auch mit Schleppschläuchen oder Bubblern verwendet werden, die das Wasser direkt zwischen den Pflanzen auf dem Boden ablegen. Diese Art von System ist als LEPA (Low Energy Precision Application) bekannt und wird oft mit der Konstruktion von kleinen Staudämmen entlang der Furchenlänge (Furchendammung / -färbung) in Verbindung gebracht. Kulturen können in geraden Reihen gepflanzt werden oder werden manchmal in Kreisen gepflanzt, um sich an die Reise des Bewässerungssystems anzupassen.

Ursprünglich waren die meisten Mittelzapfen mit Wasser betrieben. Diese wurden durch hydraulische Systeme und elektromotorische Systeme ersetzt. Die meisten Systeme werden heutzutage von einem Elektromotor angetrieben, der an jedem Turm montiert ist.

Damit ein Center Pivot verwendet werden kann, muss das Terrain relativ flach sein. Ein Hauptvorteil von Zentrumsdrehzapfen gegenüber alternativen Systemen ist jedoch die Fähigkeit, in hügeligem Land zu funktionieren. Dieser Vorteil hat in einigen Gebieten zu einer erhöhten Bewässerung der Anbaufläche und des Wasserverbrauchs geführt. Das System ist zum Beispiel in Teilen der Vereinigten Staaten, Australien, Neuseeland, Brasilien und auch in Wüstengebieten wie der Sahara (Bild unten) und dem Nahen Osten im Einsatz.

Datei:Irrigation in the Heart of the Sahara.jpg

Quelle: Nasa, cc wikimedia

 

Vorteile 

Das Center-Pivot-Bewässerungssystem gilt als hocheffizientes System, das Wasser spart.

Bei der Bewässerung mit Zentrumszapfen wird im Vergleich zu vielen Oberflächenbewässerungs- und Furchenbewässerungstechniken in der Regel weniger Wasser verbraucht, was den Wasserverbrauch reduziert und spart. Es hilft auch, die Arbeitskosten im Vergleich zu einigen Bodenbewässerungstechniken zu senken, die oft arbeitsintensiver sind. Einige Bodenbewässerungstechniken beinhalten das Graben von Kanälen auf dem Land, damit das Wasser fließen kann, wohingegen die Verwendung von Center-Pivot-Bewässerung das Ausmaß der Bodenbearbeitung verringern kann und hilft, Wasserabfluss und Bodenerosion zu reduzieren, die bei der Bodenbewässerung auftreten können. Weniger Bodenbearbeitung fördert die Zersetzung von organischen Materialien und Ernterückständen in den Boden und reduziert die Bodenverdichtung. 

 Quelle: Wikipedia