MITARBEITER

Bewässerungssysteme zielen darauf ab, gesunde Pflanzen mit optimalen Erträgen und Leistungen anzubauen. Der Weg zu einer Präzisionslandwirtschaft besteht darin, mithilfe von Messinstrumenten das perfekte Gleichgewicht zwischen Über- und Unterbewässerung zu finden. In der Realität sehen wir jedoch oft einen höheren Wasserverbrauch, eine geringere Nährstoffverfügbarkeit, einen höheren Unkrautdruck und einen höheren Arbeitsaufwand. Und warum? Weil wir unwissentlich genau die Situation verursachen, die wir zu vermeiden versuchen. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie diese Fallstricke vermeiden und gleichzeitig Wasser, Dünger, Arbeit und Herbizide minimieren können. Beginnen wir mit ein paar Beispielen für unausgewogene Bewässerungssysteme.

Beispiel #1 - Fußballrasen

Vor ein paar Jahren hatten wir bei METER die Gelegenheit, unsere Sensoren auf einem Sportplatz zu platzieren, der mit sumpfigen Böden zu kämpfen hatte. An vielen Stellen staute sich das Wasser, was die Pflege des Rasens erschwerte und für die Spieler gefährlich war. Der Rasen befand sich auf einer 12 Zoll dicken Schicht ASTM-spezifischer Erde, die dafür sorgt, dass der Rasen auch nach starken Regenfällen schön, bespielbar und sicher bleibt. Das Ziel war es, den Input zu optimieren und den Druck durch invasive Unkräuter zu reduzieren. Auf diesem Fußballplatz war das invasive Gras Poa das größte Problem.

Die Abbildungen 1 und 2 zeigen Proben, die an zwei Enden des Fußballfeldes genommen wurden. Sie zeigen beide einen absteigenden Wassergehalt des Bodens. Alle Messungen des Wassergehalts waren zu hoch, insbesondere in der Tiefe von 2 Zoll, wo sich die Wurzelzone dieses speziellen Rasens befindet.

Die elektrische Konnektivität des Porenwassers (_ECp) dieses Bodens war ebenfalls niedrig, was auf einen Nährstoffmangel im Boden an beiden Enden des Feldes schließen lässt. Bei der Untersuchung stellten wir fest, dass die Grasnarbe folgende Merkmale aufweist:

• Geringe Nährstoffverfügbarkeit - was das Grün der Baumkronen einschränkte
• Überschüssiges Wasser - was das einjährige Rispengras (Poa) gegenüber dem mehrjährigen Rispengras begünstigte und eine schwächere Bodenstruktur bildete
• Ein flaches Wurzelsystem - weil die Wurzeln nicht sehr weit reichen mussten, um das benötigte Wasser zu bekommen

Wir werden die Lösungen für dieses Szenario später in diesem Artikel untersuchen. Lassen Sie uns zunächst ein zweites Szenario für ein unausgewogenes Bewässerungswassermanagement betrachten.

Beispiel #2 - Cannabis im Freien

Die folgende Grafik zeigt Messungen des Bodenwassergehalts in einem Cannabisfeld im Freien. Das Bewässerungsfeld war ideal angelegt, mit einem Abstand von einem Meter zwischen den aus dem Gewächshaus gepflanzten Pflanzen und zwei Metern zwischen jeder Reihe. Ein offenes Tropfbewässerungssystem wurde unter schwarzem Plastikmulch über dem schluffigen Lehmboden installiert, wobei die Sensoren in 15, 30 und 60 cm Tiefe vergraben waren. In diesem Jahr gab es ein heißes, trockenes Frühjahr und einen trockenen Sommer, so dass das System nur über begrenztes latentes Bodenwasser verfügte. Vor der Pflanzung wurde der Boden jedoch bewässert, so dass er bis zur Überwachungstiefe von 60 cm benetzt wurde. Die Sicherheitszäune, die um die Anlage herum installiert wurden, könnten Mikroklimata geschaffen haben.

Abb. 3 zeigt, dass es nicht ausreicht, nur den Wassergehalt des Bodens zu untersuchen, wenn Sie versuchen, das Wasser effektiv zu verwalten. Sie können sehen, dass in diesem Boden nichts Besonderes passiert ist. Der Wassergehalt wurde auf einem ziemlich gleichmäßigen Niveau gehalten, aber das ist nicht das ganze Bild.

Trotz des scheinbar optimalen Wassergehalts des Bodens waren die Ernteergebnisse weniger als glänzend. Im Vergleich zum erwarteten Ertrag unter den gemessenen Bedingungen produzierte die Pflanze nur sehr wenig Biomasse. Um herauszufinden, was im Boden vor sich ging, führte Dr. Colin Campbell einige Berechnungen des Bewässerungsmanagementsystems durch und verglich sie mit der Evapotranspiration. Das Bewässerungssystem brachte etwa 0,4 mm pro Stunde in zwei oder drei Zyklen pro Tag aus. Die Landwirte schauten sogar unter den schwarzen Plastikmulch und stellten fest, dass der Boden nicht nur feucht, sondern sogar schlammig war, so dass sie davon ausgingen, dass das Problem nicht die Menge des ausgebrachten Wassers war. Aber sie irrten sich. Der Ertrag in diesem Jahr war viel geringer als erwartet.

Die Vision für gutes Bewässerungswassermanagement

Um richtig zu bewässern, müssen Sie wissen, wann Sie das Wasser aufdrehen und wann Sie es abstellen müssen. In der Theorie ist dies ein einfaches Konzept. In der Praxis wird die Berechnung, wann das Wasser an- und abgestellt werden muss, jedoch ziemlich kompliziert. Um dies zu berechnen, müssen Sie die Antwort auf drei Fragen kennen:

1. Wie viel Wasser verbraucht die Pflanze?
2. Wie hoch ist die aktuelle Verfügbarkeit von Wasser im Boden?
3. Wie viel Wasser steht Ihnen insgesamt zur Verfügung?

Werfen wir einen Blick darauf, welche Tools zur Beantwortung dieser Fragen verwendet werden.

3 Fragen - 3 verschiedene Tools

Um festzustellen, wie viel Wasser die Pflanzen täglich verbrauchen, müssen Sie die Evapotranspiration berechnen. Wenn Sie wissen, wie viel Wasser die Pflanze jeden Tag verliert, wissen Sie, wie viel Wasser sie aufnehmen muss. Um festzustellen, ob das Wasser im Boden optimal für das Pflanzenwachstum verfügbar ist, müssen Sie das Wasserpotenzial des Bodens berechnen. So wie die Temperatur angibt, in welchem Bereich sich der Mensch unabhängig von der Größe des Raumes wohl fühlt, bestimmt das Wasserpotenzial, ob die Pflanzen unabhängig von der Bodenart Wasser aus dem Boden ziehen können. Um schließlich zu verstehen, wie viel Wasser für die Pflanze frei verfügbar ist, müssen Sie die Retentionskurve kennen. Diese Kurve ist die Beziehung zwischen Wasserpotenzial und Wassergehalt, die den pflanzenverfügbaren Wasserumfang definiert.

Werkzeug #1 - Evapotranspiration

In einem früheren Webinar mit Campbell Scientific haben wir die Evapotranspiration (ET) im Detail besprochen, aber für die Zwecke dieser Anwendung müssen Sie nur ein paar Dinge wissen, um die Evapotranspiration zu berechnen. Es gibt eine Beziehung zwischen dem Austausch von Masse und Energie in Systemen, in denen Sonneneinstrahlung eindringt und Wärme in Form von Temperatur- und Wasserdampfverlusten ausströmt, sowie anderen Austauschvorgängen im System. Wir können eine Gleichung verwenden, um dies zu lösen.

In Abb. 4 sehen Sie oben die Penman-Monteith-Gleichung, die zur Berechnung der Evapotranspiration verwendet wird. Diese Gleichung verwendet andere Energieaustausche innerhalb des Systems, um zu bestimmen, wie viel Wasser durch Verdunstung und Transpiration verloren geht. Leider können wir die Evapotranspiration nicht direkt messen. Stattdessen berechnen wir sie anhand eines Erntekoeffizienten. Sobald Sie die Evapotranspiration Ihres Systems berechnet haben, können Sie diesen Wert zur Planung der Bewässerung verwenden.

Berechnung der Referenz-ET

"Aber wie?" Diese Frage wird uns oft gestellt. "Das ist ein großes, langes Wort mit einer großen, langen Gleichung. Wozu brauche ich das?" In Wirklichkeit brauchen Sie für die Berechnung der ET nur die Sonneneinstrahlung, die Windgeschwindigkeit, die Temperatur und die an Ihrem Standort gemessene relative Luftfeuchtigkeit zu kennen. Ein Gerät wie die All-in-One-Wetterstationen ATMOS 41 oder ATMOS 41W von METER, die an Ihrem Standort platziert werden, können all diese Messwerte und noch mehr messen, was die Berechnung der Evapotranspiration erheblich erleichtert. Sobald die Evapotranspiration berechnet ist, können Sie nachvollziehen, wie viel Wasser im System verloren geht, so dass Sie wissen, wie viel Wasser durch Bewässerung zugeführt werden muss.

Für das vorherige Beispiel von Cannabis im Freien können wir Abbildung 6 verwenden, um die Berechnungen der Referenz-ET (_ETo) auf der Grundlage des Erntekoeffizienten einer Referenzpflanze zu verstehen.

Abb. 6 zeigt Zahlen, die veranschaulichen, wie viel Wasser eine Referenzpflanze pro Tag verloren hätte. Cannabis ist zwar nicht das 12 Zentimeter hohe, gut bewässerte Gras, das als Referenzpflanze verwendet wurde, aber da es im Laufe der Saison wuchs, ahmte es dieses Grasdach tatsächlich nach. Im Fall der Cannabispflanze im Freien wurde das Feld selbst bei diesen Messungen am Ende der Saison massiv unterbewässert, so dass die Pflanze massiv unterdurchschnittliche Ergebnisse erzielte.

Das Problem mit der Referenz ET

Das Problem, wenn Sie sich auf die Referenz ET verlassen, ist, dass sie Ihnen nur einen Teil des Bildes zeigen kann. Am einfachsten lässt es sich erklären, wenn Sie sich ein Auto vorstellen, das auf der Straße fährt. Die Referenz-ET hilft Ihnen, in eine Richtung zu fahren, aber Sie hätten keine Ahnung, ob Sie auf der falschen Seite der Straße, auf der richtigen Seite oder im Graben fahren. Damit bleiben Sie zwar sehr beständig, aber Sie haben keine Anhaltspunkte, um wirklich zu verstehen, wo Sie sind.

Um dies besser zu verstehen, lassen Sie uns noch einmal das Beispiel des Sportrasenplatzes betrachten. Dieser Fußballplatz besteht aus einheimischem Schlufflehm und die Bewässerung wird nur durch _ETo gesteuert.

Abb. 7 zeigt den Bodenwassergehalt des Übungsfeldes und verdeutlicht die bemerkenswerte Beständigkeit. Jeden Tag schafften es die Bewässerer, die Bodenfeuchtigkeit wieder auf denselben Wert zu bringen. Durch die Überwachung des Wassergehalts konnten sie also die Bodenfeuchtigkeit konstant halten, so wie ein Auto, das in eine Richtung fährt. Wir wissen aus diesen Informationen nicht, ob es die richtige Richtung ist. Wenn Sie sich das Diagramm genau ansehen, sehen Sie die gelbe Linie, den tiefsten Sensor bei 12 Zoll, also weit unter der Wurzelhöhe. Es gibt Schwankungen in dieser Linie um den 5. Juli und den 14-16. Juli. Dies deutet darauf hin, dass das Feld zu diesen Zeiten möglicherweise zu viel Wasser bekommt, aber es sagt uns nicht, wie viel Überschuss.

Werkzeug #2 - Bodenwasserpotenzial

Die Kenntnis des Wassergehalts Ihres Bodens ist wichtig, aber sie gibt nicht das ganze Bild wieder. Um dem Wassergehalt einen Kontext zu geben, müssen Sie auch das Wasserpotenzial des Bodens kennen. Das Wasserpotenzial kann auf den ersten Blick einschüchternd wirken. Aus diesem Grund haben wir mehrere Webinare zu diesem Thema veranstaltet, darunter Wasserpotenzial 101, Wasserpotenzial 201, Wasserpotenzial 301 und Wasserpotenzial 401. Aber um das Wasserpotenzial zu nutzen, müssen Sie nicht jeden Aspekt in- und auswendig kennen. Genauso wie Sie nicht verstehen müssen, wie die Fahrenheit-Skala berechnet wird, um zu wissen, bei welcher Temperatur Sie sich wohl fühlen, müssen Sie beim Wasserpotenzial nur wissen, wie wohl sich Ihre Pflanzen an bestimmten Punkten der Wasserpotenzial-Skala (oft eine kPa-Skala) fühlen. Die Berechnung des Wasserpotenzials im Boden ist mit Instrumenten wie dem TEROS 21 leicht zu bewerkstelligen.

Die Berechnung des Wasserpotenzials im Boden beantwortet die Frage: "Ist Wasser verfügbar?" Im Idealfall sollte das Wasser im Boden auf einem optimalen Niveau gehalten werden, damit die Pflanzen grün und gesund sind. Das Wasserpotenzial ist eine messbare Methode, um zu beschreiben, wie leicht die Pflanze Wasser aus dem Boden ziehen kann.

Woher wissen Sie, ob die vorhandene Wassermenge für eine bestimmte Pflanze optimal ist? Der Temperaturvergleich, den wir bereits besprochen haben, ist ideal, um dieses Konzept zu verstehen. Die Temperatur definiert das menschliche Wohlbefinden, nicht den Wärmeinhalt. Der Wärmeinhalt ist die Wärmemenge in einem Raum. Die Temperatur ist der Energiezustand der Wärme in einem Raum. Daher bestimmt die Temperatur den Grad Ihres Wohlbefindens in diesem Raum.

Das Wasserpotenzial des Bodens tut dasselbe für Pflanzen, indem es den Pflanzenkomfort definiert. Der Wassergehalt gibt an, wie viel pflanzenverfügbares Wasser im Boden vorhanden ist. Das Wasserpotenzial ist das Wasser-"Thermometer" der Pflanzenwurzelzone. Es zeigt an, ob das im Boden vorhandene Wasser für die Pflanze zugänglich ist, unabhängig von der Art des Bodens.

Kombination von _ETo und Wasserpotenzial

_ETo und Wasserpotenzial sind wichtige Komponenten für das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Boden, Pflanze und Wasser, aber einzeln nutzen Sie nur die Hälfte ihres Nutzens. Kombiniert können _ETo und Wasserpotenzial empirisch bestimmen, ob die Pflanze die optimale Menge an Wasser hat oder nicht. Wie beim Autofahren gibt der Wassergehalt die Richtung an, in die wir fahren, und das Wasserpotenzial zeigt uns, ob es die Richtung ist, in die wir fahren wollen oder nicht.

Abb. 9 veranschaulicht, was passiert, wenn sowohl der Wassergehalt als auch das Wasserpotenzial auf das Beispiel des Sportrasens angewendet werden. Das grüne Band, das durch das Wasserpotenzial definiert wird, ist der Bereich, in dem der Rasen in der Lage ist, dem Boden Wasser zu entziehen. Wenn Sie die Wassergehaltsmessungen mit dem Wasserpotenzialdiagramm überlagern, wird das Bild klar. Die Wasserwerte für dieses Feld waren zwar konstant, aber durchweg zu hoch. Wie der Kellner in der Abbildung füllen Sie weiterhin einen Becher, der nicht mehr Wasser aufnehmen kann als sein Maximum.

Die Macht der Kombination von Wassergehalt und Potenzial

Um zu verdeutlichen, wie wichtig es ist, beide Messungen kongruent durchzuführen, lassen Sie uns ein paar weitere Beispiele betrachten. Eines der ersten Experimente, die wir mit unseren Wasserpotenzialsensoren durchgeführt haben, veranschaulicht diese Bedeutung. Wir installierten die Geräte auf einem Kartoffelfeld in Grace, Idaho, und entschieden uns, die TEROS 11 Sensoren für die Messung des Wassergehalts und die TEROS 21 Sensoren für die Messung des Bodenwasserpotenzials zu verwenden.

Abb. 10 zeigt zwei Diagramme, wobei das obere den Wassergehalt der Kartoffelfelder und das untere das Wasserpotenzial anzeigt. Der Wassergehalt hat sich im Laufe der Saison kaum verändert und deutet nicht auf ein Problem oder eine Notlage hin. Das Wasserpotenzial, das in Abb. 10 als Matrixpotential bezeichnet wird, blieb jedoch bei drei der Sensoren im optimalen Bereich, während drei andere in den gestressten und dauerhaft welkenden Bereich fielen.

Da der Rückgang des Wasserpotenzials bei 3 Sensoren während dieses Experiments auftrat, informierten wir den Landwirt, dass er in diesen Bereichen zusätzliches Wasser hinzufügen sollte. Der Landwirt ging zu diesen Stellen und grub nach Wasser und entschied, dass die Daten oder Sensoren fehlerhaft sein müssen. Wir bemühen uns zwar bei jedem Produkt um Genauigkeit, aber wir räumen ein, dass ein Geräteausfall oder eine fehlerhafte Installation immer eine mögliche Antwort sein kann. Als wir jedoch die Erträge der einzelnen Standorte mit der Anzahl der Tage verglichen, an denen diese Standorte unter Stress standen, zeichneten die Daten ein klares Bild des Problems.

Nachdem die Saison vorbei war, stellten wir die Daten zusammen und präsentierten dem Landwirt eine sehr verblüffende Korrelation. Die Daten zeigten eine starke Korrelation zwischen Standorten mit niedrigen Erträgen und Standorten mit einer hohen Anzahl von Stresstagen. Dies war ein großer Aha-Moment für den Landwirt. Sein nächster Schritt bestand darin, auf allen seinen Feldern Sensoren für den Wassergehalt und das Wasserpotenzial anzubringen. Seitdem hat der Landwirt eine drastische Veränderung in seiner Bewässerungsstrategie festgestellt, die zu einem stetigen Anstieg der Erträge geführt hat, wie er jetzt weiß.

In einem anderen Beispiel einer Kartoffelfarm in Rexburg, Idaho, werden die Messungen von _ETo und Wassergehalt in der folgenden Grafik dargestellt.

Abb. 12 zeigt, dass die _ETO und die Bewässerungsereignisse recht gut miteinander übereinstimmen. Wenn dies die Referenzkultur gewesen wäre, hätte die Bewässerung ziemlich genau stimmen müssen. Da es sich bei diesen Kartoffeln jedoch nicht um 12 Zentimeter hohes, gut bewässertes Gras handelt, wissen wir nicht mit Sicherheit, ob dieses Bewässerungsmuster in diesem System optimal war.

Abb. 13 zeigt die Messungen des Wasserpotenzials auf demselben Feld im selben Zeitraum. Ein Sensor (grüne Linie) zeigt, dass das Feld mehr Wasser erhielt, als es brauchte, und zwar knapp oberhalb des Wasserpotenzials, wodurch Ressourcen verschwendet und möglicherweise Nährstoffe aus dem Boden ausgewaschen wurden. Der zweite Sensor (orangefarbene Linie) befand sich in einer geringeren Tiefe und lag innerhalb der Hüllkurve, aber immer noch am oberen Ende des Bereichs. In diesem Beispiel erhielt das Feld mehr Wasser als nötig. Die Landwirte berichteten, dass sie zu viel Wasser in den Baumkronen sahen, was den Ertrag beeinträchtigte. In diesem System hätten kleine Anpassungen im Bewässerungsmanagement vorgenommen werden können, um es in den optimalen Bereich zu bringen und dabei Ressourcen zu sparen.

Werkzeug #3 - Feuchtigkeitsabgabekurve

Wie bereits erwähnt, ist die Feuchtigkeitsabgabekurve das Werkzeug, das wir verwenden, um die Frage zu beantworten: "Wie viel Wasser ist für die Pflanze frei verfügbar?"

Nehmen wir unser Beispiel eines Autos, das die Straße entlang fährt, um zu verstehen, wie die Kurven der Feuchtigkeitsabgabe diese Frage beantworten. Wenn Ihre Pflanze in einem schluffigen Lehmboden steht, ist sie wie eine Straße mit sehr breiten Fahrspuren. Wenn Sie auf dieser Straße fahren, können Sie nach links oder rechts abbiegen, ohne Gefahr zu laufen, die Fahrbahn zu verlassen. Es gibt viel Spielraum für Fehler, um kleine Schwankungen zu korrigieren. Wenn Ihre Anlage auf Sand steht, hat die Straße sehr schmale Fahrspuren. Die Zwänge sind sehr unnachgiebig und die kleinste Neigung des Lenkrads kann Sie schnell in gefährliches Terrain bringen.

Die Feuchtigkeitsabgabekurve vergleicht die Wassermenge, die im Boden vorhanden ist, mit der Wassermenge, die den Pflanzen zur Verfügung steht. Wie Sie sehen können, gibt es ein sehr unterschiedliches Verhältnis zwischen Ton, Lehm und Sand in Bezug auf ihren Wassergehalt und ihr Wasserpotenzial. Wie dieses Diagramm zeigt, wären Pflanzen in Lehmböden bei einem Wassergehalt von 0,2 ^m3/m3 und einem Matrixpotential von -100 kPa über dem Welkepunkt. Ein Lehmboden würde genau im optimalen Bereich liegen. Wenn die Pflanze in Sand steht, werden Wasser und Nährstoffe direkt durch den Boden hindurch und aus ihm heraus gewaschen.

Wenn der Boden austrocknet, wird es für die Pflanzen immer schwieriger, das Wasser aus dem Boden zu ziehen. Feuchtigkeitsabgabekurven beschreiben diese Beziehung und geben Aufschluss darüber, wie viel pflanzenverfügbares Wasser in Ihrem Bewässerungssystem vorhanden ist.

Vor einigen Jahren haben wir eine Studie in einem lehmigen Sandboden durchgeführt. Während der Studie fuhr der Besitzer der Pflanze über das Memorial-Day-Wochenende nach Hause, ohne zu wissen, dass das Bewässerungssystem ausgefallen war, und kam drei Tage später zurück und fand totes Gras vor.

Abb. 15 zeigt, dass der Bereich des Wasserpotenzials für diese Pflanze in diesem Boden recht klein ist. Zwischen dem permanenten Welkepunkt (auf der rechten Seite des Diagramms) und dem Punkt der Übersättigung (auf der linken Seite des Diagramms), an dem das überschüssige Wasser einfach durch den Boden abfließt, liegt nur ein Unterschied von 12 mm. In dieser Situation benötigte die Pflanze 6 mm Wasser pro Tag. Da das Bewässerungssystem drei Tage lang nicht funktionierte, gab es für das System keine Möglichkeit, genügend Wasser zurückzuhalten, um die Pflanze in der Zeit, in der sie nicht bewässert wurde, am Leben zu erhalten. Diese Grafik zeigt deutlich, warum das Grasfeld während des dreitägigen Wochenendes abgestorben ist.

Wie man eine Feuchtigkeitsabgabekurve anwendet

Für die Anwendung einer Feuchtigkeitsabgabekurve auf Ihr System sind die folgenden vier Schritte erforderlich:

1. Bestimmen Sie die Ober- und Untergrenze des Wasserpotenzials - Dies hängt von der jeweiligen Kultur und dem Boden ab, den Sie messen.
2. Ermitteln Sie den Wassergehalt für die Ober- und Untergrenze des Wasserpotenzials
3. Bestimmen Sie die Tiefe der Pflanzenwurzelzone (_Zroot)
4. Nehmen Sie den Unterschied im Wassergehalt und multiplizieren Sie ihn mit der Durchwurzelungstiefe

Max Bewässerung = (_VWCup - _VWClow)_ZWurzel

In dem Beispiel des Outdoor-Cannabis sieht diese Formel wie folgt aus:

Maximale Bewässerung = (0,16 - 0,08) x 15 cm = 1,2 cm oder 12 mm

Wenn Sie sich erinnern, waren die Messungen des Wassergehalts und des _Eo für diese Studie ziemlich konsistent und deuteten nicht auf ein Problem hin. Als diese Informationen jedoch mit den Daten zum Wasserpotenzial kombiniert wurden, war es viel einfacher zu erkennen, wo das Problem wirklich lag.

Da sie nicht auf das Wasserpotenzial dieser Pflanze geachtet hatten, sank das Wasserpotenzial auf -1500 kPa, den permanenten Welkepunkt. Cannabis ist als Pflanze noch nicht umfassend erforscht worden, aber sie zieht weiterhin Wasser aus dem Boden, bis zum Verwelkungspunkt. Allerdings ist es nicht gut für die Pflanze, wenn sie lange in diesem Zustand verharrt, weil sie dann gezwungen ist, ihre gesamte Energie vom Aufbau von Biomasse auf das Überleben zu verlagern. Der Anbauer erkannte das Problem Anfang August, bewässerte einen Tag lang zu viel und kam mit der Bewässerung nicht hinterher, so dass das Wasserpotenzial schnell wieder sank.

Lektionen, die man lernen kann

Während die Landwirte das Beste aus ihren Pflanzen herausholen wollen, können Lösungen, die in früheren Situationen funktioniert haben, genau den Pflanzen schaden, denen sie helfen wollen. Ohne ein vollständiges Bild der Bedürfnisse und Konsequenzen jedes Aspekts ihres Bewässerungsplans werden sie nicht so erfolgreich sein, wie sie hoffen und erwarten.

Diese drei Werkzeuge können die Pflanzengesundheit und die Ressourcenbeschränkung verbessern. Die Evapotranspiration ist ein guter Anfang, aber sie allein reicht nicht aus, um das gesamte Bild des Bewässerungswassermanagements zu verstehen. Sie wird unseren Wagen in eine bestimmte Richtung lenken, wir wissen nur nicht, ob es die richtige Richtung ist. Die Kombination von Wasserpotenzial und ETo kann die Bewässerung "zwischen den Zeilen" steuern, aber wir wissen immer noch nicht, wie viel Spielraum wir innerhalb dieser Zeilen haben. Das Hinzufügen von Feuchtigkeitsabgabekurven zeigt uns die Wassermenge, die wir in der optimalen Zone ausbringen müssen, indem wir die Hüllkurve definieren.

Bewässerungswasser-Management FAQs

Was ist mit möglichen zukünftigen Trockengebieten, in denen es kein pflanzenverfügbares Wasser für die Bewässerung von Gemüsekulturen in großen Gebieten gibt?

Wie Sie in den Nachrichten sehen können, haben wir ein Problem mit dem Süßwasser überall. Wir müssen überlegen, wie wir diese Ressourcen erhalten können. Die Preise für Düngemittel haben sich im letzten Jahr mindestens verdoppelt, und es gibt Probleme mit den Betriebsmitteln, dem Wasser, dem Dünger und den Pestiziden. Das ist nicht einfach ein riesiger Hammer, der all diese Dinge zerquetschen wird. Aber wir können einen Wasserhaushalt in diesen Systemen schaffen, die aufgrund des Klimawandels immer trockener werden. Wir können unsere Systeme besser verstehen, wenn wir bessere Messungen vornehmen und diese in ein Verständnis dafür einfließen lassen, wie wir diese Dinge bewässern und verbessern können. Diese Daten sollten es uns ermöglichen, auch weiterhin Zonen zu bewässern, in denen der Wasserdruck sehr hoch ist. Wir müssen herausfinden, wie wir das machen können. Wir können uns nicht auf eine Mentalität einlassen, die sagt: "Hey, wenn die Pflanzen ein wenig gestresst aussehen, dann gießen wir einfach mehr Wasser. Wir müssen die Instrumente nutzen, die uns mehr über die Pflanzen und ihre Leistung verraten, und sie dann effektiv einsetzen, um die Bewässerung zu verbessern, anstatt immer nur zu viel Wasser zu geben.

Ist es möglich, Kurven für die Feuchtigkeitsabgabe auf dem Feld zu entwickeln?

Die Informationen über den Wasserhaushalt, die wir oben für den Rasen gezeigt haben, haben wir tatsächlich auf dem Feld ermittelt. Wir haben einige TEROS 12 Sensoren für den Wassergehalt und einige TEROS 21 Sensoren für das Wasserpotenzial zusammengebracht und uns genau die gleiche Frage gestellt: Können wir diese Wasserhülle auf dem Feld entwickeln? Die Daten, die ich Ihnen dort gezeigt habe, gingen nicht darauf ein. Aber natürlich verfügt METER Group auch über einige ziemlich coole Instrumente zur Entwicklung des Wasserpotenzials, des Wassergehalts und der Feuchtigkeitsabgabekurve im Labor. Wir wollten sehen, wie diese Gegenüberstellung. Aus diesem Grund sind wir tatsächlich ins Labor gegangen und haben einige Daten zusammengestellt. Ich habe es in dem Beispiel selbst nicht erwähnt, aber es gab einige Labordaten und sie stimmten tatsächlich ziemlich gut überein. Wir haben also mit vielen verschiedenen Leuten gesprochen und interessanterweise sind viele auf die Idee gekommen, das, was wir im Feld machen können, auch im Labor auszuprobieren. Im Großen und Ganzen stimmen die Dinge überein. Könnte es sein, dass sie nicht übereinstimmen? Ja. Und warum? Weil wir unsere Wurzeln im Boden haben. Wenn Sie den Boden ins Labor bringen, könnten diese austrocknen, wir könnten unsere Proben verdichten, die Sensoren könnten nicht nahe genug beieinander liegen und sie könnten nicht zur gleichen Zeit reagieren, da Wasserpotenzialsensoren langsamer reagieren als Wassergehaltssensoren. Könnten sie also unterschiedlich sein? Ja. Was sehen wir bis jetzt? Sie sind ziemlich nah beieinander.

Was sind die Vor- und Nachteile der Modellierung gegenüber direkten Messungen?

Als Unternehmen, das sich der Entwicklung von Instrumenten zur direkten Messung verschrieben hat, kann es manchmal schwer sein, sich nicht auf die direkte Messung zu versteifen, aber es besteht ein offensichtlicher Bedarf, Modelle zu erstellen und diese mit Messungen abzugleichen. Der in diesem Artikel besprochene Ansatz steht im Einklang mit der Verknüpfung von Dingen wie Evapotranspiration und Bodenwassermessungen auf dem Feld mit der Modellierung und dem, was wir aus anderen Messungen vorhersagen können. Eine Herausforderung besteht darin, dass wir nur an einer oder wenigen Stellen im Feld messen, aber nicht an jeder Stelle des Feldes. Wir können nicht genug Standorte testen, um ein Bewässerungssystem mit variabler Rate zu betreiben, das an jeder Stelle des Feldes genau die richtige Wassermenge ausbringen könnte. Manchmal handelt es sich um ein Bewässerungssystem mit einem einzigen Schalter, wie z.B. ein Pivot-System, das mit einer bestimmten Geschwindigkeit um das Feld herumläuft und nicht über das Feld hinweg angepasst werden kann, selbst wenn die Daten vorhanden wären. Der Einsatz eines Sensors, wie z.B. eines Wasserpotentialsensors, auf dem Feld, selbst an einer Stelle in einigen Tiefen, kann diese Modellierung erheblich verbessern. Die Schätzung des Wasserhaushalts, die Einbeziehung der klimatischen Bedingungen und die Erstellung einer Feuchtigkeitsabgabekurve - all diese Dinge werden in der Regel auf dem Feld durchgeführt. Wir können eine Art Modell des Systems mit einer Feuchtigkeitsabgabekurve erstellen, aber ich glaube, dass die direkte Messung des Wasserpotenzials auf dem Feld etwas ist, was wir bisher wirklich vermisst haben und worüber wir für die Zukunft nachdenken müssen. In der Vergangenheit war es üblich, den Wassergehalt auf dem Feld zu messen und das Wasserpotenzial zu modellieren, weil es an genauen, zuverlässigen und erschwinglichen Instrumenten für die Messung vor Ort mangelte. Eines unserer großen Lebenswerke hier bei METER Group ist es, das zu ändern.

Zu welcher Tageszeit sollten Sie das Wasserpotenzial messen?

Es gibt zwei verschiedene Arten des Wasserpotenzials, die bei dieser Frage getrennt betrachtet werden müssen. Es gibt das Wasserpotenzial der Pflanze und das Wasserpotenzial des Bodens. Der Boden ist Tag und Nacht sehr stark gepuffert. Es gibt also keine großen Schwankungen im Wasserpotenzial des Bodens, es sei denn, es wird sehr trocken. Beim Wasserpotenzial der Pflanzen gibt es allerdings Schwankungen zwischen Tag und Nacht. Die Messungen bei Pflanzen variieren je nach Verdunstungsbedarf. Aus diesem Grund ist es am besten, das Wasserpotenzial von Pflanzen vor der Morgendämmerung zu messen.

Müssen Sie _ETo messen, wenn Sie den Wasserverlust gemessen haben?

Die Antwort auf diese Frage ist ein gewisses Ja und ein gewisses Nein. Sie können durchaus damit auskommen, einfach nur Wasserpotentialsensoren aufzustellen und _ETo zu verwenden. Deshalb haben wir sie als Werkzeug eins und Werkzeug zwei vorgestellt. _ETo gibt Ihnen den Erntekoeffizienten an die Hand. Einige Leute haben sehr überzeugend argumentiert, dass sie _ETo überhaupt nicht brauchen. Die Messung des Wassergehalts und des Wasserpotenzials im Boden sollte dasselbe sein, der Wasserverbrauch aus dem Boden sollte derselbe sein wie der Wasserverbrauch, den _ETo aufnimmt, richtig? Wir haben bisher gesehen, dass die Kombination eines Wassergehaltssensors mit Wasserpotenzialsensoren, um die Feuchtigkeitsabgabekurve zu erhalten, ein vollständigeres Bild ergibt. Oft wird der Einwand erhoben, dass die Kosten für Wetterstationen auf jedem Feld zu hoch seien. In unseren Studien sehen wir keinen Bedarf für eine ATMOS 41 auf jedem Feld. Vielmehr verwenden wir eine ATMOS 41 für jeden 15-Kilometer-Radius. Sie können dann die einzelne ATMOS 41 verwenden, um Ihre _ETo für mehrere Felder in der Umgebung zu ermitteln und dann Ihren Wassergehalt auf diesem speziellen Feld zur Feinabstimmung der Berechnungen verwenden.

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Unsere Wissenschaftler verfügen über jahrzehntelange Erfahrung in der Unterstützung von Forschern und Landwirten bei der Messung des Kontinuums Boden-Pflanze-Atmosphäre.

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