Die Bewässerung von Gemüsekulturen hat eine lange Geschichte, angetrieben von der Tatsache, dass Wasser eine endliche Ressource ist. Die Betonung der richtigen Wassermenge für ein erfolgreiches Pflanzenwachstum nimmt weiter zu.
Nach Angaben des in Fairfax, Virginia, ansässigen Unternehmens Bewässerungsverbandbegann die Bewässerung 6000 v. Sie begann ungefähr zur gleichen Zeit in Ägypten und Mesopotamien (heute Irak und Iran) mit dem Wasser der überfluteten Flüsse Nil oder Tigris/Euphrat. Das Hochwasser, das von Juli bis Dezember auftrat, wurde 40 bis 60 Tage lang auf die Felder umgeleitet. Das Wasser wurde dann im richtigen Moment im Wachstumszyklus wieder in den Fluss abgelassen.
Im Jahr 1800 n. Chr. erreichte das bewässerte Land weltweit fast 20 Millionen Morgen. Dem stehen heute geschätzte 600 Millionen Acres gegenüber.
Das Potenzial der tragbaren Sprinklerbewässerung in der Pflanzenproduktion wurde nach dem Zweiten Weltkrieg erkannt. Auslöser war die wachsende Verfügbarkeit von Aluminium. Das Leichtmetall begann schwere Stahlrohre und Armaturen aus Gusseisen oder Stahl zu ersetzen.
Die Bedeutung von Aluminium zeigt sich in den Statistiken für den Zeitraum. Zahlen der US-Regierung zeigen, dass 1.25 in den Vereinigten Staaten 1946 Millionen Pfund Rohre installiert wurden. Bis 1955 war die Zahl auf 50 Millionen Pfund gestiegen.
Es gibt vier Hauptarten der Bewässerung: Oberfläche (Flut und Furche); Sprinkler; tropfen; und Untergrund. Oberflächenmethoden verlieren im Allgemeinen das meiste Wasser durch Verdunstung und verlieren seit mehreren Jahrzehnten an Popularität, da effiziente Tropfsysteme an ihre Stelle treten.
Die Gemüsewelt hat in den letzten Jahrzehnten eine Verlagerung hin zur Tropfbewässerung erlebt.
Die Tropfbewässerung (auch als Tröpfchen- oder Mikrobewässerung bekannt) ermöglicht eine präzise kontrollierte Anwendung von Wasser und Dünger, indem Wasser langsam in der Nähe der Pflanzenwurzeln durch ein Netzwerk aus Ventilen, Rohren, Schläuchen und Emittern tropft. Plasticulture ist der kombinierte Einsatz von Tropfbewässerung, Polyethylenmulch und Hochbeeten. Größte Produktivität und Frühzeitigkeit können laut Branchenexperten in der Gemüseproduktion durch die Kombination von Plastikkultur mit der Verwendung von Transplantaten erreicht werden.
„Die meisten Gemüsebauern, mit denen ich zu tun habe, haben irgendeine Art von Bewässerung“, sagte er Ron Goldy, leitender Erweiterungspädagoge an der Michigan State University.
Goldy initiiert und betreibt die Bewässerungsnetz im Südwesten von Michigan, ein Pay-for-Service-Bodenfeuchtigkeitsüberwachungsprogramm, das Landwirten wöchentliche Messwerte und Ratschläge zur Bewässerungsanwendung bietet.
„Je nach Ernte sind die meisten versiegt“, sagte Goldy. „Einige Pflanzen eignen sich nicht zum Tropfen, wie Mais, Karotten, Sellerie, Zwiebeln, Bohnen, Kartoffeln, Gurken, Erbsen und andere, die in hoher Dichte gepflanzt werden.“
Weitere Vorteile von Tropfsystemen sind laut Goldy:
- Tropfbewässerer verwenden die Tropfleitungen auch zum Düngen
- Druckausgleichsband hat die Verwendung von Tropfen auf hügeligen Standorten ermöglicht
- Drip ist viel besser, wenn es um Lebensmittelsicherheit geht
- Drip sorgt für eine effizientere Nutzung von Wasser und Nährstoffen
- Drip kann weniger Druck und Volumen verarbeiten und ist daher besser für diejenigen mit geringer Brunnenleistung geeignet
- Drip minimiert den Krankheitsdruck, indem es die Blätter und Früchte nicht benetzt
- Erzeuger können mit Tropfbewässerung bewässern und trotzdem anderen Feldaktivitäten nachgehen
- Tropfen ist einfacher zu automatisieren
„Bewässerung ist eine der besten Möglichkeiten, das Risiko bei hochwertigen Nutzpflanzen zu reduzieren, selbst in einem Hochwasserstaat wie Michigan“, sagte Goldy. „Ich würde jeden Erzeuger von hochwertigem Gemüse ermutigen, auf irgendeine Weise zu bewässern, vorzugsweise mit Tropf.“
Eine Übersicht über Bewässerungsmethoden in Kalifornien durch die American Society of Civil Engineers sammelte 2010 Informationen über die Methoden, die Landwirte zur Bewässerung ihrer Pflanzen verwendeten. Die Ergebnisse wurden mit früheren Erhebungen verglichen, um Trends zu ermitteln.
Von 1972 bis 2010 stieg die Anbaufläche den Erkenntnissen zufolge von 15 auf 30 Prozent bei den Obstgärten und von 6 auf 15 Prozent bei den Weingärten. Die mit Gemüse bepflanzte Fläche ist relativ gleich geblieben, während die mit Feldfrüchten bepflanzte Fläche von 67 auf 41 Prozent der bewässerten Fläche zurückgegangen ist. Die Fläche, die mit Kleinbewässerung (Tropf- und Mikrosprinkler) bewässert wird, hat um etwa 38 Prozent zugenommen, während die Menge der Fläche, die mit Oberflächenbewässerungsmethoden bewässert wird, um etwa 37 Prozent zurückgegangen ist.
Laut USDATrotz der Hoffnungen auf eine Überflutung durch El Niño sehen sich die kalifornischen Landwirte 2016 einem weiteren Dürrejahr gegenüber. Selbst nach vier Jahren der schlimmsten Dürre aller Zeiten belief sich die landwirtschaftliche Produktion in Kalifornien im Jahr 54 auf einen Rekordwert von 2015 Milliarden US-Dollar, was mehr als der Hälfte der landesweiten entspricht frisches Erzeugnis. Grundwasser hat dazu beigetragen, den Mangel an Niederschlag in Kalifornien auszugleichen, aber die Grundwasserüberziehung kann nicht unbegrenzt fortgesetzt werden.
Die kalifornischen Bauern haben auf die Dürre mit Brachland reagiert; Umstellung auf Pflanzen, die einen höheren Wert pro Wassereinheit erbringen; und wechselnde Bewässerungstechnologien. Fast das gesamte kalifornische Ackerland wird bewässert, daher sind kontinuierliche Verbesserungen der Bewässerungseffizienz der Schlüssel zur Bewältigung von Dürren.
Produktionseffizienz
David Zoldoske, Direktor der Zentrum für Bewässerungstechnik (CIT) an der California State University, Fresno, arbeitet seit 35 Jahren mit Erzeugern an Bewässerungsproblemen.
CIT wurde 1980 nach einer der schlimmsten Dürren in der Geschichte Kaliforniens (vor der jetzigen) in den Jahren 1976-77 gegründet.
Zoldoske sagte, der Gesetzgeber des Bundesstaates sei entschlossen, mehr zu tun, um die Bewässerungspraktiken in Kalifornien zu verfeinern, gerade als die Verwendung der Tropfbewässerung zu ihrem eigenen werde. Das Zentrum hat seine Testlaborarbeit zusammen mit der Entwicklung von Bewässerungsprodukten weiterentwickelt.
„Wir haben in den letzten 35 Jahren gewissermaßen eine Vorreiterrolle beim Testen von Bewässerungsgeräten übernommen“, sagte er.
„Wir arbeiten mit Tropfstrahlern und Tropfbändern für den Gemüseanbau, und wir betreiben auch viel Feldforschung und Schulungen, um das, was wir lernen, mit den Erzeugern zu teilen“, sagte er. „Wir sind so weit gewachsen, dass wir jetzt tatsächlich Innovationen mit Bewässerungsunternehmen und -produkten fördern.“
Zoldoske erinnert sich an die Zeit vor der Tropftechnik, als „alle Dinge mit Regnern bewässert wurden. Gemüse wurde lange Zeit mit Sprinkleranlagen angebaut. Die Präzisionslandwirtschaft hat das alles verändert.“
Er sagte, dass die anfänglichen Herausforderungen bei der Verwendung von Tropf darin bestehen, herauszufinden, wie tief seine Wirksamkeit ist und wie lange das System in Betrieb bleiben muss. Arbeiten mit der Größe von Löchern in Emittern und das Verhindern, dass Insektizide das Tropfband beschädigen, wurden ebenfalls festgestellt.
„Die Technologie hat es uns ermöglicht, unsere Produktion und Effizienz durch den Einsatz von Tropfband in der Gemüseproduktion erheblich zu verbessern“, sagte Zoldoske.
Er bemerkte eine Zurückhaltung seitens der Züchter, die sich mit Sprinklerbewässerung auskennen, bevor sie verstanden, wie man das Plastik für das Pflanzen und Ernten umgeht.
„Mit Tropf können wir das aufgebrachte Wasser und den Dünger im Allgemeinen wirklich verwalten“, sagte er. „Es gibt ein gutes Verständnis für das Tiefenmanagement, die Verwendung besserer Kunststoffe und Emitter, um die richtige Durchflussrate und den richtigen Abstand zu erhalten, um eine verbesserte Filtration zu erreichen.“
Er sagte, der Einsatz von Drohnen für die Fernerkundung gebe einen besseren Überblick über die Wirksamkeit der Bewässerung auf dem Feld.
„Wir können undichte Stellen und gestresste Pflanzen identifizieren und frühzeitig erkennen, wo wir Probleme mit Bewässerung, Fruchtbarkeit, Erde und Ungeziefer haben könnten. Es kann helfen, Probleme während der Vegetationsperiode zu beheben und Ihnen diese Informationen frühzeitig liefern.“
Bereits vor einigen Jahren war Zoldoske an Arbeiten beteiligt, bei denen Sensoren den vegetativen Index großer Melonenfelder überwachten.
„Eine Woche oder 10 Tage später könnte man sich die verschiedenen Bereiche auf dem Feld mit etwas Bodenuntersuchung ansehen und hinausgehen und den Ertrag und die Größe des Produkts abschätzen. Dies half den Marketingleuten, das Feld vor der Ernte vorzuverkaufen. Einige dieser Informationen, die bereitgestellt werden können, waren uns vor 15 bis 20 Jahren bekannt.“
Die Nutzung neuer Technologien „war ein Evolutionsprozess“, sagte er. „Nur weil eine Person es tut, bedeutet das nicht, dass es weit verbreitet ist. Wir fangen an, Züchter zu sehen, die Luft in die Tropfleitungen injizieren, und es hilft bei der Wasserbelüftung in der Wurzelzone, was zu einem höheren Ertrag führt. Wir haben in den letzten fünf Jahren einen Anstieg von 15 Prozent bei marktfähigen Melonen gesehen.“
Zoldoske sagte, die Erzeuger wenden mehr Direktsaat- oder Minimalsaat-Managementpraktiken an, „damit der Boden nicht so stark bearbeitet wird. Das wird Vorteile sowohl bei den Kosten als auch bei der Betonung der Bodengesundheit haben. Die Menschen achten mehr darauf, dass der Boden so gesund wie möglich ist. Einige bauen Gemüse mit mehr Salzgehalt an, was dazu führt, dass sich ein Teil dieses Bodens von bodenempfindlichen Pflanzen wegbewegt.“
Er sagte, der Arbeitskräftemangel sei weiterhin ein Problem, insbesondere da mehr qualifizierte Arbeitskräfte benötigt würden, um die neuesten technologischen Werkzeuge zu verstehen und zu bedienen.
„Bei der Tropfbewässerung braucht man weniger, aber dafür qualifiziertere Arbeitskräfte als bei Sprinkleranlagen“, sagte er. „Früher hat man Sprinkler von Hand bewegt. Jetzt gibt es weitere Informationen. Die gesamte drahtlose Kommunikation war ein großes Plus. Es gibt Ihnen Informationen über Bewässerungsdrücke und -flüsse, Bodenfeuchtigkeitsstatus sowie Wind- und Wassermesswerte.
„Erzeuger haben heute viel mehr Daten zur Hand, um Entscheidungen zu treffen. In Zukunft werden wir sehen, dass viel mehr Daten regelmäßig aus dem Feld gesammelt werden, getrieben durch ein iPhone oder so.“
Drips praktischer Ansatz
John Nye, Präsident und Mitbegründer des in St. Joseph, Michigan, ansässigen Unternehmens Trickl-eez, ist seit mehr als 40 Jahren im Bewässerungsgeschäft tätig. Er hat mit dem Züchter Jim Demski zusammengearbeitet, einem der ersten Züchter im Südwesten von Michigan, der Drip verwendet.
„Sie haben lange Zeit Tomaten mit Sprinklerbewässerung über ihnen angebaut“, sagte Nye. „Was passieren würde, ist, dass sie eine bestimmte Anzahl von Narben haben würden. Er baute schon lange Tomaten an – seit 15 Jahren oder mehr. Er drehte nur Dollar, verdiente kein Geld. Er war begeistert von den Aussichten auf Hochbeete, Folie, Tropfplastik, die Wasser- und Nährstoffversorgung dieses Systems. Das alles auf einmal zu machen, war ein großer Schritt. Das war eigentlich der beste Weg, es zu tun.
„Ich habe auf mehreren Feldern gearbeitet. Da seine Produktion auf ebenem Boden lag, brachte er ungefähr 700 Kisten Tomaten Nr. 1 auf den Acre. Als er mit Folie auf Hochbeete umstellte, stiegen die Erträge auf 1,500 Scheffel pro Acre. Er hat den Ertrag mehr als verdoppelt und die Qualität stark gesteigert. Er kam den Befehlen nicht nach. Andere Züchter in der Gegend sahen es und wollten es verwenden.
„(Tropfen) ist praktisch für Paprika, Auberginen und verschiedene andere Gemüsekulturen“, sagte er. „Jetzt nutzt jeder in der Gemüseindustrie außer im Dreckboden die Technologie. Bei Tomatenerträgen von über 2,000 Kisten pro Acre ist das eine ziemlich aufregende Geschichte.“
Die Tropfverwendung wurde durch qualitativ bessere Schläuche und mehr Wissen über die Nährstoffzufuhr unterstützt, sagte Nye.
„Es war eine kleine Entwicklung – eine aufregende. Jeder in der Branche hat es ausprobiert und nie wieder zurückgenommen, sobald er gesehen hat, wie gut es sein kann.“
Nye sagte, dass es schon früh einen gewissen Widerstand der Züchter gegen die Tropfinstallation gab.
„Es schien eine Menge Kosten zu sein – viel umzustellen. Für diejenigen, die es versucht haben, waren die Belohnungen da und die gesamte Branche hat sich der Linie angeschlossen. Es ist eine ziemliche Investition von Kosten, dies zu tun. Die Produktion und Qualität ist so viel höher, bei niedrigeren Stückkosten am Ende.“
Er sagte, Verbesserungen bei den Schläuchen hätten sie „so zuverlässig gemacht, dass es unwahrscheinlich ist, dass sie sich verstopfen. Es funktioniert so, wie wir es wollen. Es ist ziemlich sicher, wenn die Züchter die richtige Filterung einbauen und sich an das halten, was wir wissen. Es wurde optimiert und verbessert. Jetzt ist das System so zuverlässig und so weit verbreitet, dass ein neuer Züchter sofort damit beginnen und es leicht verstehen und entwickeln (ein System) und es für sich selbst verwenden kann. Es war eine echte Evolution.“
Bei den neueren Systemen schalten die Erzeuger die Pumpen mit Mobiltelefonen ein und aus und können überwachen, was der Durchfluss und die Düngemittelinjektionen tun.
„Die heutige Technologie kann überwachen, ob ein Regensturm aufzieht, und das Telefon kann verwendet werden, um das System auszuschalten – und Sie können dies von weitem tun“, sagte Nye.
Nye sagte, die nächste bedeutende Entwicklung werde weit verbreitete Recyclingpraktiken sein, um „die Materialien, die wir herausziehen, wiederzuverwenden und zu recyceln“.
Eine Erfolgsgeschichte
Phil DeMarco aus Hammonton, New Jersey, ein ehemaliges Vorstandsmitglied der Irrigation Association, der sich seit sieben Jahrzehnten mit Bewässerungsarbeiten beschäftigt, ist auf einer Farm im Süden von New Jersey geboren und aufgewachsen. Er beobachtete die frühe Verwendung von tragbaren, handbewegten Aluminium-Bewässerungsansätzen auf der Gemüsefarm seines Vaters, die sich in den 1940er Jahren durchsetzte.
„Das waren normalerweise selbstgebaute Rigs“, sagte DeMarco. „Werksgefertigte Pumpen begannen in dieser Gegend um den Zweiten Weltkrieg herum. Systeme vom Typ Wasserwinde wurden erstmals etwa Ende der 1970er Jahre verwendet. Als ich 1975 Bewässerungsausrüstung vertrieb, gab es einige tragbare Einheiten, aber wir bauten hauptsächlich unsere eigenen High-End-Dieselpumpen und verkauften sie mit unterirdischem PVC. Ein Gemüseanbaugebiet in Vineland, New Jersey, verwendet immer noch etwas von Hand bewegtes Aluminium. Es ist das einzige Gebiet, in dem noch einige kleine Farmen mit 8 bis 10 Acres genutzt werden.
„Drip hat den Gemüsebereich übernommen“, sagte er. „Es spart Arbeit, ist wirtschaftlich, es gibt keine Wasserverschwendung und Sie verwenden das Wasser nur in einem bestimmten Bereich. Sie stellen es auch darunter, zusammen mit der Pflanze unter Plastik. Sie bauen Tomaten, Gemüse und alles an. Zuckermais verbraucht sogar ein wenig Tropf – aber es ist eine schnell wachsende Pflanze.“
„Durch die Tropfbewässerung werden Einsparungen erzielt, und Sie müssen sich nicht um Maschinen und Rohre kümmern. Es tut nichts, außer eine Pumpe zu starten oder ein Ventil zu öffnen. Es hat einen großen Unterschied gemacht. Sobald (Erzeuger) etwas auf der Straße kommen sahen, etwas Neues, sprangen sie darauf.“
Er sagte, der Süden von New Jersey habe nicht das Problem der Wasserverfügbarkeit, das man in anderen Gegenden des Landes sehe.
- Gary Pullano, Mitherausgeber