Tropfbewässerung – Wikipedia

Offener druckkompensierter Tropfer

Tröpfchenbewässerung ist eine Art Mikro-Bewässerungssystem, das das Potenzial hat, Wasser und Nährstoffe zu sparen, indem Wasser langsam von oben auf die Wurzeln von Pflanzen tropft oder unter der Oberfläche vergraben wird. Ziel ist es, Wasser direkt in die Wurzelzone zu bringen und die Verdunstung zu minimieren. Tropfbewässerungssysteme verteilen Wasser über ein Netzwerk von Ventilen, Rohren, Schläuchen und Strahlern. Je nachdem, wie gut es entworfen, installiert, gewartet und betrieben wird, kann ein Tropfbewässerungssystem effizienter sein als andere Arten von Bewässerungssystemen, wie z. B. Oberflächenbewässerung oder Sprinklerbewässerung.

Geschichte[edit]

Antikes China[edit]

Primitive Tropfbewässerung wird seit der Antike verwendet. Fan Shengzhi shu, geschrieben in China im ersten Jahrhundert v. Chr., beschreibt die Verwendung von vergrabenen, unglasierten Tontöpfen, die mit Wasser gefüllt sind und manchmal als Ollas bezeichnet werden, als Mittel zur Bewässerung.^[1][2]

Moderne Entwicklung[edit]

Deutschland: Untergrundrohr[edit]

Die moderne Tropfbewässerung begann ihre Entwicklung in Deutschland im Jahr 1860, als Forscher mit der unterirdischen Bewässerung unter Verwendung von Tonrohren experimentierten, um kombinierte Bewässerungs- und Entwässerungssysteme zu entwickeln.^[3]

Perforiertes Rohr[edit]

Die Forschung wurde später in den 1920er Jahren um die Anwendung von perforierten Rohrsystemen erweitert.^[4]

Australien: Verwendung von Kunststoff[edit]

Die Verwendung von Kunststoff zum Halten und Verteilen von Wasser bei der Tropfbewässerung wurde später in Australien von Hannis Thill entwickelt.^[4]

Israel: Plastikemitter[edit]

Die Verwendung eines Kunststoffstrahlers zur Tropfbewässerung wurde in Israel von Simcha Blass und seinem Sohn Yeshayahu entwickelt.^[5] Anstatt Wasser durch winzige Löcher freizusetzen, die leicht durch winzige Partikel blockiert werden können, wurde Wasser durch größere und längere Durchgänge freigesetzt, indem Reibung verwendet wurde, um das Wasser in einem Kunststoffemitter zu verlangsamen. Das erste experimentelle System dieser Art wurde 1959 von Blass gegründet, der sich später (1964) mit dem Kibbuz Hatzerim zusammenschloss, um eine Bewässerungsfirma namens Netafim zu gründen. Gemeinsam entwickelten und patentierten sie den ersten praktischen Oberflächenbewässerungsstrahler.^[3][4]

USA: Tropfband[edit]

In den USA heißt das erste Tropfband Tauschlauchwurde Anfang der 1960er Jahre von Richard Chapin von Chapin Watermatics entwickelt.^[6][7][8] Chapin Watermatics wurde 2006 von Jain Irrigation übernommen und befindet sich unter der US-amerikanischen Tochtergesellschaft Jain Irrigation Inc, USA.^[9][10][11]

Nach seiner ersten Einführung in Kalifornien Ende der 1960er Jahre nutzten 1988 nur 5% der bewässerten Flächen dieses System. Bis 2010 nutzten 40% der bewässerten Flächen in Kalifornien dieses System.^[12]

Bedeutung[edit]

Die moderne Tropfbewässerung ist seit der Erfindung des Prallsprinklers in den 1930er Jahren, der die erste praktische Alternative zur Oberflächenbewässerung darstellte, wohl die weltweit am meisten geschätzte Innovation in der Landwirtschaft.

Aktuelle Entwicklungen[edit]

Eine sorgfältige Untersuchung aller relevanten Faktoren wie Landtopographie, Boden, Wasser, Ernte und agroklimatische Bedingungen ist erforderlich, um das am besten geeignete Tropfbewässerungssystem und die Komponenten zu bestimmen, die in einer bestimmten Anlage verwendet werden sollen.

Mikrosprühköpfe[edit]

Bei der Tropfbewässerung können auch Geräte verwendet werden, die als Mikrosprühköpfe bezeichnet werden und Wasser in einem kleinen Bereich sprühen, anstatt Tropfen zu emittieren. Diese werden in der Regel bei Baum- und Weinpflanzen mit breiteren Wurzelzonen eingesetzt.

Tropfbewässerung unter der Oberfläche[edit]

Unterirdische Tropfbewässerung (SDI) verwendet permanent oder vorübergehend vergrabene Tropfleinen oder Tropfbänder, die sich an oder unter den Pflanzenwurzeln befinden. Es wird immer beliebter für die Bewässerung von Reihenkulturen, insbesondere in Gebieten, in denen die Wasserversorgung begrenzt ist oder recyceltes Wasser zur Bewässerung verwendet wird.

Globale Reichweite und Marktführer[edit]

Ab 2012 waren China und Indien die am schnellsten wachsenden Länder im Bereich der Tropf- oder anderen Mikrobewässerung, während weltweit weit über zehn Millionen Hektar diese Technologien nutzten.^[13] Dies entsprach jedoch weniger als 4 Prozent des bewässerten Landes der Welt.^[13] In diesem Jahr war Israels Netafim der weltweite Marktführer (eine Position, die es 2018 behauptete^[14]), wobei Indiens Jain Irrigation das zweitgrößte Unternehmen für Mikro-Bewässerung ist.^[13]

Komponenten und Betrieb[edit]

Layout des Tropfbewässerungssystems und seiner Teile

Kindergartenblumen mit Tropfbewässerung in Israel bewässert

Zu den Komponenten, die bei der Tropfbewässerung verwendet werden (in der Reihenfolge der Wasserquelle aufgeführt), gehören:

• Pumpe oder Druckwasserquelle
• Wasserfilter oder Filtersysteme: Sandabscheider, Düngungssysteme (Venturi-Injektor) und Chemieausrüstung (optional)
• Rückspülregler (Rückflussverhinderungsgerät)
• Druckregelventil (Druckregler)
• Verteilungsleitungen (Hauptrohr mit größerem Durchmesser, möglicherweise sekundär kleiner, Rohrverbindungsstücke)
• Handbetätigte, elektronische oder hydraulische Steuerventile und Sicherheitsventile
• Polyethylenrohr mit kleinerem Durchmesser (oft als “Seitenteile” bezeichnet)
• Polybeschläge und Zubehör (zum Herstellen von Verbindungen)
• Abgabevorrichtungen an Anlagen (Strahler oder Tropfer, Mikrosprühkopf, Inline-Tropfer oder Inline-Tropfrohr)

In Tropfbewässerungssystemen können Pumpe und Ventile manuell oder automatisch von einer Steuerung betätigt werden.

Die meisten großen Tropfbewässerungssysteme verwenden einen Filtertyp, um ein Verstopfen des kleinen Emitterströmungswegs durch kleine Partikel auf Wasserbasis zu verhindern. Es werden jetzt neue Technologien angeboten, die Verstopfungen minimieren. Einige Wohnsysteme werden ohne zusätzliche Filter installiert, da Trinkwasser bereits in der Wasseraufbereitungsanlage gefiltert wird. Nahezu alle Hersteller von Tropfbewässerungsgeräten empfehlen die Verwendung von Filtern und werden im Allgemeinen keine Garantien einhalten, wenn dies nicht erfolgt. Filter der letzten Leitung unmittelbar vor dem endgültigen Förderrohr werden zusätzlich zu jedem anderen Filtersystem dringend empfohlen, da sich feine Partikel absetzen und sich versehentlich Partikel in die Zwischenleitungen einfügen.

Die Tropf- und unterirdische Tropfbewässerung wird fast ausschließlich bei der Verwendung von recyceltem kommunalem Abwasser verwendet. Die Vorschriften erlauben es normalerweise nicht, Wasser durch die Luft zu sprühen, die nicht vollständig nach Trinkwasserstandards behandelt wurde.

Aufgrund der Art und Weise, wie das Wasser in einem Tropfsystem ausgebracht wird, sind herkömmliche Oberflächenanwendungen von Düngemitteln mit zeitgesteuerter Freisetzung manchmal unwirksam. Daher mischen Tropfsysteme häufig Flüssigdünger mit dem Bewässerungswasser. Dies nennt man Fertigation; Bei der Befruchtung und Reinigung (Anwendung von Pestiziden und anderen Chemikalien zur regelmäßigen Reinigung des Systems wie Chlor oder Schwefelsäure) werden chemische Injektoren wie Membranpumpen, Kolbenpumpen oder Aspiratoren verwendet. Die Chemikalien können ständig hinzugefügt werden, wenn das System spült oder in Intervallen. Düngemitteleinsparungen von bis zu 95% wurden aus jüngsten Feldversuchen der Universität mit Tropfendüngung und langsamer Wasserzufuhr im Vergleich zur zeitgesteuerten Freisetzung und Bewässerung durch Mikrosprühköpfe gemeldet.

Richtig konzipierte, installierte und verwaltete Tropfbewässerung kann zur Wassereinsparung beitragen, indem Verdunstung und tiefe Entwässerung im Vergleich zu anderen Bewässerungsarten wie Hochwasser- oder Überkopfsprinklern verringert werden, da Wasser genauer auf die Pflanzenwurzeln aufgebracht werden kann. Darüber hinaus kann Tropf viele Krankheiten beseitigen, die sich durch Wasserkontakt mit dem Laub ausbreiten. Schließlich gibt es in Regionen, in denen die Wasserversorgung stark eingeschränkt ist, möglicherweise keine tatsächlichen Wassereinsparungen, sondern lediglich eine Steigerung der Produktion bei gleicher Wassermenge wie zuvor. In sehr trockenen Regionen oder auf sandigen Böden besteht die bevorzugte Methode darin, das Bewässerungswasser so langsam wie möglich aufzutragen.

Gepulste Bewässerung wird manchmal verwendet, um die Menge an Wasser zu verringern, die gleichzeitig an die Pflanze abgegeben wird, wodurch der Abfluss oder die tiefe Versickerung verringert werden. Gepulste Systeme sind normalerweise teuer und erfordern umfangreiche Wartung. Daher konzentrieren sich die jüngsten Bemühungen der Emitterhersteller auf die Entwicklung neuer Technologien, die Bewässerungswasser mit extrem niedrigen Durchflussraten liefern, dh weniger als 1,0 Liter pro Stunde. Eine langsame und gleichmäßige Abgabe verbessert die Wassernutzungseffizienz weiter, ohne die Kosten und die Komplexität gepulster Abgabegeräte zu verursachen.

Ein emittierendes Rohr ist eine Art Tropfbewässerungsrohr mit werksseitig vorinstallierten Strahlern mit einem bestimmten Abstand und Durchfluss pro Stunde je nach Erntedistanz.

Ein Emitter beschränkt den Wasserfluss durch ihn und erzeugt so einen Druckverlust, der erforderlich ist (im Ausmaß des atmosphärischen Drucks), um Wasser in Form von Tröpfchen zu emittieren. Dieser Druckverlust wird durch Reibung / Turbulenz innerhalb des Emitters erreicht.

Vorteile und Nachteile[edit]

Tropfbewässerung und Ersatz-Tropfbewässerungsröhrchen in der Bananenfarm in Chinawal, Indien

Topfbewässerung durch Online-Tropfer

Druckkompensierter integraler Tropfer auf soilless ohne wachsende Kanäle

Die Vorteile der Tropfbewässerung sind:

• Der Verlust von Düngemitteln und Nährstoffen wird durch eine lokalisierte Anwendung und eine verringerte Auswaschung minimiert.
• Die Effizienz der Wasseranwendung ist bei korrekter Verwaltung hoch.
• Eine Feldeinstellung ist nicht erforderlich.
• Felder mit unregelmäßigen Formen sind leicht unterzubringen.
• Recyceltes nicht trinkbares Wasser kann sicher verwendet werden.
• Die Feuchtigkeit innerhalb der Wurzelzone kann auf Feldkapazität gehalten werden.
• Der Bodentyp spielt eine weniger wichtige Rolle bei der Häufigkeit der Bewässerung.
• Die Bodenerosion wird verringert.
• Das Unkrautwachstum wird verringert.
• Die Wasserverteilung ist sehr gleichmäßig und wird durch die Leistung jeder Düse gesteuert.
• Die Arbeitskosten sind geringer als bei anderen Bewässerungsmethoden.
• Schwankungen in der Versorgung können durch Regelung der Ventile und Tropfer reguliert werden.
• Die Düngung kann leicht mit minimaler Verschwendung von Düngemitteln aufgenommen werden.
• Das Laub bleibt trocken und verringert das Krankheitsrisiko.
• Wird normalerweise mit niedrigerem Druck als andere Arten der Druckbewässerung betrieben, wodurch die Energiekosten gesenkt werden.

Die Nachteile der Tropfbewässerung sind:

• Die anfänglichen Kosten können höher sein als bei Overhead-Systemen.
• Die Sonne kann die für die Tropfbewässerung verwendeten Röhren beeinträchtigen und deren Lebensdauer verkürzen. (Siehe Polymerabbau);
• Die Risiken des Abbaus von Kunststoff, die sich auf den Bodengehalt und die Nahrungspflanzen auswirken. Bei vielen Kunststofftypen wurden die östrogenen Chemikalien (dh Chemikalien, die weibliche Hormone replizieren), die dazu führen würden, dass der Kunststoff seine Flexibilität beibehält, in die Umgebung freigesetzt, wenn die Sonne den Kunststoff abbaut und ihn spröde macht.^[15]
• Wenn das Wasser nicht richtig gefiltert und die Ausrüstung nicht richtig gewartet wird, kann dies zu Verstopfungen oder Verstopfungen führen.
• Bei unterirdischen Tropfen kann der Bewässerungsapparat das aufgebrachte Wasser nicht sehen. Dies kann dazu führen, dass der Landwirt entweder zu viel Wasser (geringer Wirkungsgrad) oder zu wenig Wasser aufträgt. Dies ist besonders häufig bei Personen mit weniger Erfahrung mit der Tropfbewässerung der Fall.
• Die Tropfbewässerung kann unbefriedigend sein, wenn Herbizide oder Düngemittel mit Top-Dressing zur Aktivierung eine Sprinklerbewässerung benötigen.
• Tropfband verursacht zusätzliche Reinigungskosten nach der Ernte. Benutzer müssen das Aufwickeln, Entsorgen, Recyceln oder Wiederverwenden von Tropfbändern einplanen.
• Verschwendung von Wasser, Zeit und Ernte, wenn nicht richtig installiert. Diese Systeme erfordern eine sorgfältige Untersuchung aller relevanten Faktoren wie Landtopographie, Boden, Wasser, Ernte und agroklimatische Bedingungen sowie die Eignung des Tropfbewässerungssystems und seiner Komponenten.
• In leichteren Böden kann der unterirdische Tropfen die Bodenoberfläche möglicherweise nicht zum Keimen benetzen. Erfordert eine sorgfältige Abwägung der Einbautiefe.
• Die meisten Tropfsysteme sind auf einen hohen Wirkungsgrad ausgelegt, dh eine geringe oder keine Auslaugungsfraktion. Ohne ausreichende Auswaschung können sich mit dem Bewässerungswasser aufgetragene Salze in der Wurzelzone ansammeln, normalerweise am Rand des Benetzungsmusters. Auf der anderen Seite vermeidet die Tropfbewässerung das hohe Kapillarpotential der herkömmlichen Oberflächenbewässerung, bei der Salzablagerungen aus darunter liegenden Ablagerungen gezogen werden können.
• Die PVC-Rohre leiden häufig unter Nagetierschäden, was den Austausch des gesamten Rohrs und steigende Kosten erforderlich macht.
• Tropfbewässerungssysteme können nicht zur Schadensbegrenzung durch Nachtfröste verwendet werden (wie im Fall von Sprinklerbewässerungssystemen).

Tropfband[edit]

Tropfband ist eine Art dünnwandiger Tropfleine, die bei der Tropfbewässerung verwendet wird. Das erste Tropfband war als “Tauschlauch” bekannt.^[16]

Tropfband-Klebeband besteht aus Polyethylen und wird flach auf Rollen verkauft. Die Wandstärke liegt typischerweise zwischen 4 und 25 mil (0,1–0,6 mm). Dickwandige Bänder werden üblicherweise für die dauerhafte Tropfbewässerung unter der Oberfläche und dünnwandige Bänder für temporäre Wegwerfsysteme in hochwertigen Kulturen verwendet.

Wasser tritt durch Strahler oder Tropfer aus dem Klebeband aus. Der typische Emitterabstand liegt zwischen 150 und 600 mm. Bei einigen Produkten werden die Emitter gleichzeitig mit dem Band hergestellt und tatsächlich als Teil des Produkts selbst geformt. In anderen Fällen werden die Emitter separat hergestellt und zum Zeitpunkt der Produktion installiert.

Einige Produkte sind keine Klebebänder, sondern dünnwandige Tropfleinen, aber im Volksmund werden beide Arten von Produkten als Klebebänder bezeichnet. Typische Banddurchmesser sind 5/8 “, 7/8” und 1-3 / 8 “, wobei die größeren Durchmesser häufiger bei permanenten Installationen mit längeren Auflagen verwendet werden.

Tropfband ist ein recycelbares Material und kann zur Wiederverwendung in der Kunststoffindustrie zu brauchbaren Kunststoffharzen recycelt werden.

Die Tropfbewässerung wird in Bauernhöfen, gewerblichen Gewächshäusern und Wohngärten eingesetzt. Die Tropfbewässerung wird in Gebieten mit akuter Wasserknappheit und insbesondere bei Nutzpflanzen und Bäumen wie Kokosnüssen, Landschaftsbäumen in Containern, Trauben, Bananen, Ber, Auberginen, Zitrusfrüchten, Erdbeeren, Zuckerrohr, Baumwolle, Mais und Tomaten in großem Umfang eingesetzt.

Die in Tropfsets erhältliche Tropfbewässerung für den Garten wird beim Hausbesitzer immer beliebter und besteht aus einem Timer, einem Schlauch und einem Strahler. Schläuche mit einem Durchmesser von 4 mm werden zur Bewässerung von Blumentöpfen verwendet.

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

Weiterführende Literatur[edit]

• Bewässerung, 5. Auflage, Muhammad Irfan Khan Yousafzai, Claude H. Pair, Herausgeber, herausgegeben von der Irrigation Association, 1983
• Rieselbewässerung für die Pflanzenproduktion, FS Nakayama und DA Bucks, Herausgeber, veröffentlicht von Elsevier, 1986, ISBN 0-444-42615-9
• S. Blass, Wasser in Streit und Aktion (Hebräisch), veröffentlicht von Massada Limited, Israel, 1973
• Wartungshandbuch, veröffentlicht von Jain Irrigation Systems, 1989
• Design und Management von Tropf- und Mikrobewässerung für Bäume, Reben und Feldfrüchte, 5. Auflage, von Charles M. Burt und Stuart W. Styles, herausgegeben vom Irrigation Training and Research Center (ITRC), Cal Poly, San Luis Obispo, CA 93407–0721. www.itrc.org., 2016

Externe Links[edit]