Der Einsatz künstlicher Bewässerungssysteme zur Ertragssteigerung der Landwirtschaft in Kansas

Inhalt

1. Einleitung

2. Arten von Bewässerungssystemen
2.1 Oberflächenbewässerung
2.2 Beregnungsbewässerung
2.3 Tropf- oder Mikrobewässerung

3. Landwirtschaft in Kansas
3.1 Allgemeines zu Kansas
3.2 Bedeutung der Landwirtschaft in Kansas

4. Ertragssteigerung der Landwirtschaft durch den Einsatz künstlicher Bewässerungssysteme
4.1 Bewässerungswürdigkeit einer landwirtschaftlichen Kultur
4.2 Ertragsteigerung durch den Einsatz künstlicher Bewässerungssysteme
4.3 Ertragssteigerung am Beispiel Mais (Zea mays L.)

5. Fazit

6. Anhang

7. Literaturverzeichnis

1. Einleitung

Die Landwirtschaft ist die Hauptnahrungsmittelquelle der Menschheit und damit von großer sozialer, politischer und ökonomischer Bedeutung. Der Ansatz, den erzielten Ertrag durch bestimmte Techniken zu erhöhen und damit die Landwirtschaft ökonomischer arbeiten zu lassen, besteht schon sehr lange. In dieser Facharbeit wird die Technik der künstlichen Bewässerung bearbeitet werden. Zum einen, weil sie die ursprünglichste Form der Ertragssteigerung ist und zum anderen, weil sie weltweit erfolgreich angewendet wird.

Die Arbeit ist in drei Teilabschnitte aufgeteilt. Im ersten Abschnitt werden grob die verschiedenen Techniken der Bewässerung erläutert und Vor- und Nachteile aufgeführt. Im zweiten Abschnitt wird der US amerikanische Bundesstaat Kansas beschrieben, welcher

ein sehr gutes Beispiel für den großflächigen Einsatz von künstlicher Bewässerung ist. Vor allem im Westen des Staates sind – bis auf ausreichendem Niederschlag - alle Voraussetzung für eine ertragbringende Landwirtschaft gegeben. Hier bietet sich der Einsatz von Bewässerungssystemen hervorragend an, um die ansonsten so guten Rahmenbedingungen zu nutzen. Im dritten Teil wird die Ertragssteigerung durch künstliche Bewässerung erläutert und definiert. Am Beispiel des Körnermais (Zea mays L.) wird Vorgehen, Technik und Erfolg der künstlichen Bewässerung dargelegt. Mais wird in großem Stil in Kansas angebaut, was eine Verbindung zwischen dem dritten und dem zweiten Teil schafft.

In der Arbeit werden überwiegend amerikanische Maßeinheiten verwendet, hier die Umrechnung in europäische Einheiten: 1inch = 25.4mm (x 25.4), 1feet = 30.48cm (x 30.48)

Als Quellen wurde sowohl Literatur als auch das Internet verwendet. Vor allem bei ersterem war es sehr schwer, Top aktuelles zu finden.

2. Arten von Bewässerungssystemen

Künstliche Bewässerungssysteme

„Durch Bewässerung versucht der Landwirt, einen mehr oder weniger permanent andauernden oder auch nur sporadisch auftretenden Wassermangel auszugleichen, um Ertragsdepressionen oder völlige Ertragsausfälle zu vermeiden“^[1]. Außerdem kann die künstliche Bewässerung unter bestimmten Voraussetzungen die Ertragsmenge erhöhen.

Entscheidend für den Erfolg im Bewässerungslandbau ist die Verteilung des Wassers auf der zu bewässernden Fläche. Dabei ist die Wahl des Bewässerungsverfahrens ausschlaggebend.

Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen Bewässerungssystemen. Durch technische Neuerungen und moderner Agrar-Forschung verändert sich die Anzahl stetig. Grundsätzlich kann man sie jedoch auf drei Grundtypen zurückführen:

2.1 Oberflächenbewässerung

2.2 Beregnungsbewässerung

2.3 Tropf- oder Mikrobewässerung

Je nach Bodenbeschaffenheit, Wasserangebot, den zu bewässernden Pflanzen, finanziellen Mitteln und Klima sind verschiedene Systeme angebracht (Vergleiche Abb. 1).

Die Versalzungsgefahr beschreibt, wie hoch das Risiko ist, dass der Boden durch die Bewässerung übermäßig mit Salz angereichert wird. Eine zu hohe (über 3%) Salzsättigung des Boden bewirkt, dass er unfruchtbar und somit ökonomisch unbrauchbar wird. Besonders in ariden Gebieten kann dies durch die erhöhte Verdunstung schnell passieren.^[2]

So ist es zum Beispiel weniger sinnvoll bzw. unmöglich, an Bergregionen eine Furchenbewässerung (welche zu den Oberflächenbewässerungen gehört) einzurichten, da sie durch die Steigung nicht richtig arbeiten könnte.^[3] „Je größer die Kosten für eine Einheit bereitgestelltes Wasser sind, desto effizientere Verfahren des Wassereinsatzes werden gewählt werden müssen.“^[4]

2.1 Oberflächenbewässerung

Die Oberflächenbewässerung ist die älteste und ursprünglichste Form des Bewässerungslandbaus. Schon bei den Ägyptern basierte der gesamte Landbau auf die alljährlich wiederkehrende Überflutung des Nils.

Wichtige Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz dieser Methode ist geringes bis kein Gefälle. Außerdem sind schwere Böden besser geeignet, da sie das Wasser nicht zu schnell aufnehmen und somit Versickerungsverluste minimiert werden.

Durch den einfachen Aufbau und den geringen Materialkosten ist die Oberflächenbewässerung die kostengünstigste Variante der Bewässerung.

Beim Flächenüberstau wird Wasser auf eine durch kleine Dämme eingegrenzte Fläche geleitet und kommt dort zum Stillstand, um allmählich zu versickern. Durch das langsame Versickern entsteht eine durchgängige Abwärtsbewegung des Bodenwassers, so dass die Versalzungsgefahr des Oberbodens sehr gering ist. Jedoch ist der Wasserverbrauch, die Gefahr der Bodenverschlämmung und der Verdunstungsverlust sehr hoch.^[5]

Ein weitere Technik der Oberflächenbewässerung ist die Flächenbewässerung, bei der das Wasser langsam über die zu bewässernde Fläche, welche leicht geneigt ist (höchstens 2%), geleitet wird und dort möglichst gleichmäßig versickert. Das Feld ist dabei durch parallele Dämme in Streifen unterteilt und ist am Ende, im Gegensatz zum Flächenüberstau, nicht begrenzt, so dass überschüssiges Wasser abfließen kann. Im Idealfall sollte aber am Ende des Bewässerungsstreifen möglichst wenig, bis gar kein Wasser als Überschuss abfließen. ^[6]

Die Furchenbewässerung ist im weitesten Sinne auch eine Form der Oberflächenbewässerung. Dabei werden in das zu bewässernde Land zahlreiche Furchen gegraben. Auf den dazwischen liegenden Dämmen stehen in der Regel die Nutzpflanzen. Diese Methode ist mit einem relativ großen Arbeitsaufwand verbunden, hat aber auch große Vorteile, wie zum Beispiel die im Vergleich zur Flächenbewässerung und dem Flächenüberstau niedrigeren Verdunstungsverluste.^[7] '^[8]

2.2 Beregnungsbewässerung

Bei der Beregnungsbewässerung wird das Wasser durch Pumpen über Schläuche und Röhren zu der bewässernden Fläche geleitet und imitiert dort durch verschiedene Systeme natürlichen Regen. Aufgrund der gleichmäßigen Verteilung und der guten Kontrollierbarkeit eignet sich dieses System hervorragend, um Agrarchemikalien arbeitsunaufwendig auf die Pflanzen aufzubringen. Die Kosten für Bau und Betrieb dieses Systems sind jedoch sehr hoch.

Als ein beispielhaftes System der Beregnungsbewässerung kann man die Karussellbewässerung nennen. Sie ist eine vor allem in den USA sehr weit verbreitet Methode, bei der das Wasser aus der Mitte des zu bewässernden Kreises über ein sich bewegendes Rohr gleichmäßig auf das Feld verteilt wird. Das Rohr ist dabei mit Rädern bestückt, welche jeweils einen eigenen Antrieb haben (Abb. 2).^[9]

2.3 Tropf- oder Mikrobewässerung

Bei der Mikrobewässerung wird das Wasser über einen langen Zeitraum sehr langsam der zu bewässernden Pflanze zugeführt. Es gibt sowohl unter (Abb. 4)- als auch oberirdische (Abb. 3) Systeme, wobei die unterirdischen Systeme wesentlich teurer in der Anschaffung sind. Allgemein kann man feststellen, dass sich die Mikrobewässerung vor allem durch sehr gute und genaue Bewässerung auszeichnet. Durch die exakte Dosierung von Wasser um die Wurzelbereiche herum lassen sich ideale Wachstumsbedingungen für die Pflanze erzeugen. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass sich auch Agrarchemikalien sehr genau dosieren lassen und diese nur an die Wurzeln der Pflanze gelangen. Die Mikrobewässerung lässt sich außerdem auch an sehr stark geneigten Flächen gut anbringen.^[10]

3 Landwirtschaft in Kansas

In der Umgangssprache wird Kansas auch der „Brotkorb der Welt“ bzw. „Breadbasket of the World“ genannt.

3.1 Allgemeines zu Kansas

Der amerikanische Bundesstaat Kansas liegt im mittleren Westen der USA und grenzt an die Staaten Nebraska, Oklahoma, Colorado und Missouri. Kansas erstreckt sich über eine Fläche von 213.096 km² und beherbergt ca. 2,85 mio. Einwohner. Es herrscht überwiegend Kontinentalklima mit heißen Sommern und kalten Wintern. Auch zerstörerische und tödliche Tornados treten aufgrund der Klimaverhältnisse öfters auf.^[11]

Schon tausende Jahre bevor sich Europäer Kansas niederließen, lebte eine große Anzahl von amerikanischen Ureinwohnern in den Steppen Kansas'. Sie waren in eine Vielzahl verschiedener Stämme aufgeteilt, welche sich zum Großteil von den enorm großen Massen von Büffeln ernährten. Ureinwohner sowie Büffel wurden jedoch über die Zeit von den Europäer verdrängt oder getötet. Heutzutage findet man nur noch sehr wenige „native americans“ und die, die man findet, haben ihren ursprünglichen Lebensstil aufgegeben und sich in die westliche Gesellschaft mehr oder weniger erfolgreich eingegliedert.

Neben der Landwirtschaft ist auch der Flugzeugbau ein großer Wirtschaftszweig. Die größte Stadt Kansas, Wichita, in welcher der Großteil der Flugzeugindustrie angesiedelt ist, wird deshalb auch „Air Capital of the World“ genannt.

Durch die vielen Bodenschätze von Kansas (Erdöl, Erdgas, Salz, Gips, Blei- und Zinkerz ) ist auch der Bergbau ein bedeutender Wirtschaftsfaktor.^[12] '^[13] '^[14]

3.1 Bedeutung der Landwirtschaft in Kansas

Seit seiner Besiedlung durch die ersten Europäer prägt die Landwirtschaft in Kansas Kultur, Landschaft, Politik, Lebensgefühl, Alltag und Gesetze.

Einzig die Staaten Montana und Texas haben mehr landwirtschaftlich genutzte Fläche in den USA. Obwohl in der Neuzeit verschiedenen Industrien und Dienstleistungen die Agrarproduktion in ihrem wirtschaftlichem Volumen überholt haben, ist die Landwirtschaft in Kansas weiterhin von herausragender Bedeutung (Abb. 7). Kansas ist Amerikas führender Produzent von Weizen und Rinderfleisch. Damit hat Kansas eine große Bedeutung für die Lebensmittelversorgung der USA und der Welt.^[15] Der Bewässerungslandbau wird vor allem im eher trockenem (Abb. 6) Westen des Staates betrieben (Abb. 5).

4 Ertragssteigerung der Landwirtschaft durch den Einsatz künstlicher Bewässerungssysteme

„Unter B. (Bewässerung) versteht man alle Maßnahmen zur Bodenanfeuchtung mit dem Zweck, Pflanzen über den natürlichen Niederschlag hinaus mit Wasser zu versorgen (…) In Trockengebieten wird durch B. der Pflanzenbau erst ermöglicht, in feuchteren Klimagebieten dient die B. zur Sicherung und Steigerung des Ertrags“^[16]

4.1 Bewässerungswürdigkeit einer landwirtschaftlichen Kultur

„Der wirtschaftliche Erfolg der Bewässerung wird wesentlich bestimmt durch die dem Bau und Betrieb der Anlage vorausgehende Einsatzplanung. Je vollkommener diese die Standortverhältnisse, den Anbau, die Betriebsstruktur und die Absatzbedingungen erfaßt, desto zuverlässiger lassen sich die Zweckmäßigkeiten und die Wirtschaftlichkeit der Bewässerung abschätzen.“^[17] Bevor ein Landwirt sich also entscheidet, ob sich die Investition in ein künstliches Bewässerungssystem lohnt, muss er abwägen, ob der Mehrertrag die entstehenden Kosten deutlich übersteigt. Nur dann ist es ökonomisch sinnvoll. Dies ist vor allem bei hochwertigen Ernteprodukten (z.B. Erdbeeren) der Fall. Als weiterer Faktor zur Beurteilung der Bewässerungswürdigkeit einer Kultur sollte auch die Differenz zwischen Niederschlag und potenzieller Verdunstung, die „klimatische Wasserbilanz“, bedacht werden. „Überwiegt die Verdunstung, dann ist die Bilanz negativ und eine zusätzliche Wassergabe zu empfehlen.“^[18] Schlussfolgernd heißt das, dass in Gebieten mit viel Niederschlag und anderen Wasserreserven im Allgemeinen weniger Wasser für die künstliche Bewässerung benötigt wird. In Gebieten mit sehr wenig oder unregelmäßigem Niederschlag ist die Abhängigkeit von künstlicher Bewässerung hingegen sehr groß. „Eine Paradoxi besteht darin, daß in humiden, kühleren Klimagebieten mit einer Einheit Wasser ein größere Mehrertrag erzielt werden kann als in ariden Gebieten“.^[19] Das ist insbesondere deshalb ein Problem, weil in Gebieten mit wenig Wasser genau dieses in der Regel sehr teuer ist und Landwirtschaft damit schnell unökonomisch wird.

[...]

^[1] Ehlers (1996), S.234

^[2] desertifikation.de (unbekannt)

^[3] Klohn, Windhorst (2000), S.194ff.

^[4] Ehlers (1996), S.238

^[5] Klohn, Windhorst (2000), S.194

^[6] Klohn, Windhorst (2000), S.195

^[7] Klohn, Windhorst (2000), S.195

^[8] Achting (1980), S. 332

^[9] Klohn, Windhorst (2000), S.196

^[10] Klohn, Windhorst (2000), S.197

^[11] Tornadochaser.com (unbekannt)

^[12] Netstate.com (2011)

^[13] City-Data.com (2010)

^[14] Infoplease.com (2007)

^[15] Kshs.com (2011)

^[16] Schülerduden Erdkunde (2001), S.36

^[17] Achting (1980), S.433

^[18] Achting (1980), S.438

^[19] Ehlers (1996), S. 234