Lexikon des Agrarraums

Bewässerungswirtschaft

Auf der künstlichen Zufuhr von Wasser beruhende Wirtschaftsweise, die aufwendiger, aber auch flächenproduktiver als Landwirtschaft auf Regenbasis ist. Sie ist oft mit besonderen Agrarsozialstrukturen verbunden (Aufbau von Kooperations- und Organisationsstrukturen) und von starker Prägekraft für das Erscheinungsbild der Agrarlandschaft. Künstliche Bewässerung ist in nahezu allen Klimazonen der Ökumene anzutreffen, weltweit auf einer Fläche von ca. 300 Mio. ha.

Ein Drittel der weltweit produzierten Nahrungsmittel stammt aus der Bewässerungslandwirtschaft, obwohl der Anteil an der bewässerten Fläche an der gesamtwirtschaftlichen Nutzfläche nur bei ca. 16 % liegt.

Zur Überwindung der Frühjahrstrockenheit erfolgt beispielsweise im norwegischen Gudbrandstal Feldberieselung, ebenso im Wallis und in Südtirol, wo Wiesen und Sonderkulturen bewässert werden. Hauptgebiet der Bewässerungswirtschaft sind aber die Subtropen, wo Wasser der Minimumfaktor ist. Auf diese Trockenräume entfallen zwei Drittel der globalen Bewässerungsflächen.

Die größten Bewässerungsflächen der Erde (62 %) liegen in Asien, vornehmlich am Huanghe, Jangtsekiang und Hsikiang in China, ferner in der Ganges- und der Industiefebene in Pakistan und Indien. Außerhalb Asiens sind bedeutend Mexiko, Ägypten, Brasilien und Sudan. Auch der Mittelmeerraum ist ein Zentrum der Bewässerungswirtschaft.

Grundformen der Bewässerungswirtschaft:

Formen mit unkontrollierter Wasserzufuhr (auch "Naßfeldbau" genannt):

• natürliche Überschwemmungsbewässerung
• Regenstaubewässerung umdämmter Feldparzellen
• Nutzung natürlicher Feuchtgebiete

Formen mit kontrollierter Wasserzufuhr ("künstliche" Bewässerung) zu typisieren nach:

• Wasserherkunft: Flußwasser, Grundwasser (über Pumpen, Quellen, artesische Brunnen), fossiles Wasser, Regenstau- oder Auffangbecken (z.B. Tanks in Indien), Sturzbewässerung
• Art der Wasserzuleitung: Schwerkraftbewässerung (eine der am weitesten verbreiteten Methoden sowohl in der traditionellen wie auch in der modernen Landwirtschaft), Hebebewässerung (Überwindung von Niveauunterschieden durch Pumpen, Schöpfräder etc.)
• Wasserverfügbarkeit: ganzjährig, temporär
• Technisierungsgrad, Kapitalintensität: Antriebskraft (Motorpumpen, menschliche oder tierische Kraft), Gestaltung des Bewässerungssystems (z.B. offene Erdkanäle, unterirdische Grundwasserstollen mit Luftschächten, wie die Foggaras und Kanate, geschlossene Rohrleitungen u.a.).

Bewässerungsverfahren:

• Flächenüberstau (flooding, basin irrigation): Planierte, umdämmte Flächen werden unter Wasser gesetzt; das Wasser kommt zum Stillstand und versickert allmählich in den Boden. Weitere Kennzeichen:
  • stetige abwärts gerichtete Bodenwasserbewegung mit einer folglich geringen Versalzungsgefahr des Oberbodens
  • kein Druck zur Verteilung des Wassers nötig
  • Ausbringung nicht vom Wind beeinträchtigt
  • gleichmäßige Verteilung des Wassers durch das Überstauen und den langen Verbleib des Wassers auf der überstauten Fläche
  • nachteilig sind der hohe Wasserbedarf, hohe Verdunstungsverluste und die Gefahr der Bodenverschlämmung.
• Terrassenbewässerung: Form des Flächenüberstaus, bei der das Wasser in die oberste Terrassenbank eingeleitet und durch einen niederen Erdwall aufgestaut wird. Es wird anschließend in die nächsttiefere Terrasse geleitet. Terrassenbewässerung kommt bei einer Hangneigung von mehr als 5 % in Frage.
• Rieselbewässerung (Flächenbewässerung, border irrigation): Wasser fließt mit geringer Geschwindigkeit durch Ackerfurchen oder über leicht geneigte Flächen. Weitere Kennzeichen:
  • Ende der bewässerten Streifen im Gegensatz zum Flächenüberstau nicht abgedämmt, überschüssiges Wasser kann dort ablaufen
  • anwendbar bis zu einer Flächenneigung von 2 %
  • effektive und gleichmäßige Wassernutzung setzt eine möglichst ebene Fläche voraus
  • geringer Arbeitsaufwand
  • bei stärker geneigtem Gelände oder leichten Böden nicht anwendbar.
• Furchenbewässerung (furrow irrigation): Eine erweiterte Form der Flächenbewässerung. Dabei ist das zu bewässernde Feld in zahlreiche Furchen gegliedert, durch die das Wasser fließt, während die Kulturpflanzen i.d.R. auf den dazwischenliegenden Dämmen stehen. Weitere Kennzeichen:
  • besonders geeignet für Pflanzen, die in Reihen kultiviert werden (z.B. Baumwolle, Tomaten, Salat)
  • außerdem geeignet für Pflanzen, bei denen die Krone oder der Stengel nicht direkt mit dem Wasser in Kontakt kommen soll
  • anwendbar in ariden Regionen bis zu einem Neigungswinkel von 3 %
  • Arbeitsaufwand höher als bei Flächenbewässerung wegen der Anlage von Furchen
• Konturfurchenbewässerung: Eine weitere Abwandlung der Oberflächenbewässerung, bei der die Furchen isohypsenparallel angelegt werden.
• Rillenbewässerung: Hierbei werden in Neigungsrichtung des Geländes schmale und flache, eng aneinanderliegende Rillen gezogen. Durch die Vielzahl der Rillen fließt erosionsvermeidend relativ wenig Wasser in den einzelnen Rillen. Weitere Kennzeichen:
  • geringe Verdunstungs- und Verschlämmungsgefahr
  • Einsatz auch auf stärker geneigten Flächen möglich (max. 10 - 15 %)
  • für dicht stehende Pflanzen geeignet, die während des Wachstums wenig Pflege benötigen, z.B. Futterklee, Getreide (Befahren zerstört die Rillen)
• Tröpfchenbewässerung (Tropfbewässerung, Mikrobewässerung, trickle irrigation, drip irrigation): Bewässerung durch perforierte, oberirdisch verlegte Schlauch- oder Rohrleitungen mit kleinen Verteilern (poröse Schlauchstücke), aus denen Wasser nach Pflanzenbedarf dosiert austritt. Dies erfolgt in unmittelbarer Bodennähe. Weitere Kennzeichen:
  • Feuchtigkeit der Wurzelzone weitgehend konstant durch die häufige (i.d.R. tägliche) Zufuhr geringer Wassermengen
  • exakte Dosierung der Wassermenge ermöglicht die genau benötigte Wassermenge
  • Verdunstungs- und Sickerverluste bei diesem Verfahren sehr gering
  • neben höheren Erträgen ist ein gleichmäßigeres Wachstum aller Pflanzen festzustellen, was die maschinelle Ernte begünstigt
  • zwar mit hohen Investitionskosten verbunden (bis zu 2.000 $/ha), doch nach erfolgter Installation wenig arbeitsaufwendig
  • Haltbarkeitsdauer ca. 10 Jahre
  • geringer Wasserverbrauch, da die nicht-durchwurzelten Bereiche zwischen den Pflanzen nicht bewässert werden
  • gezielte Wassergaben vermindern den Aufwuchs von Unkräutern
  • Düngemittel mit der Bewässerung sehr gezielt ausbringbar, somit keine Gefahr des "Verbrennens" der Pflanze
  • geringes Versalzungsrisiko
  • auch auf stark geneigten Flächen und sandigen Böden anwendbar
  • System kann verstopfen, da mit kleinen Öffnungen und mit niedrigem Druck arbeitend
• Unterflurbewässerung erfolgt wie die Tröpfchenbewässerung, aber mit unterirdisch, im Wurzelbereich der Pflanzen, verlegten Zuleitungen. Weitere Kennzeichen:
  • auch Kulturen, die maschinell geerntet werden, mit dieser wassersparenden Technik bewässerbar
  • bei einer Variante der Unterflurbewässerung erfolgt Manipulation des Grundwasserspiegels, so dass Kapillarwasser bis zur Wurzelzone gelangt; Nachteil: Versalzungsanfälligkeit des Bodens steigt
  • Praxisergebnisse waren bislang meist enttäuschend
• Minisprinkler (mini-sprinkler, misters) sind mit niedrigem Druck betriebene, etwa 10-15 cm hohe Sprinkler. Diese befeuchten eine Zone von bis zu 60 cm Durchmesser. Das sonstige Zuleitungs- und Verteilsystem ist dem der Tröpfchenbewässerung identisch. Ihr Vorteil liegt in der geringeren Verstopfbarkeit und der größeren bewässerten Fläche, sinnvoll z.B. beim relativ großen Wurzelraum von Agrumen-Dauerkulturen.
• Beregnungsbewässerung (sprinkler irrigation): Bewässerung mittels mobiler oder stationärer Sprühanlagen. Wasser wird über Rohre oder Schläuche zu den Bewässerungsflächen geleitet und dort über verschiedene Beregnungssysteme verteilt, die weitgehend den natürlichen Regenfall nachahmen. Weitere Kennzeichen:
  • Verwendbarkeit auf allen Böden, gute Dosierbarkeit der Wassermenge, einsetzbar auch auf geneigtem Gelände
  • geringe Gefahr der Bodenverschlämmung wie auch der Bodenerosion
  • seltenere Entwässerungsprobleme als bei der Schwerkraftbewässerung
  • neben der Bewässerungs- auch Kühlungsfunktion bei besonderer Hitze, vor allem in Zitrusfruchtkulturen
  • Möglichkeit, dem Bewässerungswasser Agrarchemikalien beizugeben, dadurch Erzielung einer homogenen Verteilung, Einsparung von Arbeitsgängen, Schonung der Kultur durch selteneres Befahren
  • zusätzlicher Energieaufwand durch die Notwendigkeit eines starken Wasserdrucks
  • starker Wind kann die gleichmäßige Wasseraufnahme behindern und zu hohen Verdunstungsverlusten führen
  • einige Pflanzenarten neigen zu verstärktem Krankheitsbefall, wenn ihr Blattwerk durch Beregnungsbewässerung naß wird (Pilzinfektionen und bakterielle Krankheiten)
  • Frostschutzberegnung soll Schäden durch Früh- und Spätfröste, z.B. im Obst- und Weinbau, verhindern; die beim Gefrieren des Wassers freiwerdende Erstarrungswärme läßt die Temperaturen in den von Eis umgebenden Pflanzenteilen nicht unter -0,5 °C absinken.
• Karussellbewässerung oder Kreisberegnungsbewässerung (center pivot) erfolgt mit einer Anlage, bei der das Wasser von einer zentralen Wasserabgabestelle in das um dieses Zentrum kreisförmig sich bewegende Rohrgestänge verteilt wird. Diese Anlagen wurden 1949 in den USA erfunden und werden seit 1953 vertrieben. Weitere Kennzeichen:
  • Länge von 60 bis 800 Metern, allerdings sind 400 m lange Einheiten zumindest in den USA am gebräuchlichsten
  • Bewässerungsfläche jeweils etwa 53 ha (von 64 ha = eine quarter section)
  • zusätzliche Düsen am Ende des Rohrsystems, mit denen auch die Ecken bewässert werden können
  • Regulierung der auszubringenden Wassermenge je nach verwendetem Sprinklersystem und Wasserdruck
  • bei leistungsfähigen Anlagen kann bei einer 64-ha-Fläche innerhalb einer Minute eine Wassermenge von etwa 4.500 Litern ausgebracht werden
  • übliche Umlaufzeit: 24 Stunden
  • jedes Rad des umlaufenden Rohrsystems ist mit einem Antrieb versehen, wobei vier Methoden zur Verfügung stehen: Wasserdruck, Öldruck, Luftdruck und Elektromotor
  • großer Vorteil der Karussellbewässerung: Arbeitsersparnis.

Der Karussellbewässerung sehr ähnlich ist das linear-move-System. Dabei bewegt sich das gesamte System linear vorwärts, wobei die Wasserzufuhr über ein Grabensystem erfolgt.
Fest installierte Beregnungssysteme gibt es in einer Vielzahl von Ausprägungen, die sich jedoch alle sehr ähneln. In der Regel erfolgt die Zuleitung über Rohre bzw. Schläuche und die Verteilung des Wassers über eine Vielzahl von Sprinklern, deren Größe und Leistung sehr unterschiedlich sein können.
Die Bewässerungsverfahren weisen große Unterschiede auf im Hinblick auf Effizienz, Wasserverbrauch, Kosten und Betriebsaufwand. In Entwicklungsländern werden aus Kostengründen meist offene Schwerkraftsysteme angelegt. Diese sind zwar einfach zu implementieren, bringen jedoch Probleme bei Betrieb und Unterhalt mit sich und führen zu erheblichen Wasserverlusten. Für bedeutende Bewässerungsländer wie Indien, Iran, und Pakistan, in denen die Bewässerungslandwirtschaft über 90 % des Wasserverbrauchs beansprucht, wird geschätzt, dass nur 40 % des abgeleiteten Wassers tatsächlich die Felder erreicht.

Die Effizienz ist bei den einzelnen Technologien wie folgt:

• Schwerkraftbewässerung: 30 - 60 %
• Beregnung: 65 - 75 %
• Tropfbewässerung: 80 - 90 %

Zur weiteren Bewertung von Bewässerung:

• Bei der Nutzung von Grundwasserreserven erfolgt die Wasserentnahme unvermeidlich schneller als das Auffüllen der Grundwasservorräte, auch bei sparsamer Bewässerung. Die Grundwasserabsenkung beeinflußt auch benachbarte Flächen. In Küstenregionen wie Südkalifornien sank der Grundwasserspiegel durch Abpumpen unter den Meeresspiegel. Der Druck des Süßwasserkörpers gegenüber dem des Salzwassers an der Küste sank, Brack- oder Salzwasser (Salinas Valley) drang ein. Bodensenkungen sind ein weiteres Risiko.
• Die Nutzung fossiler Wasserspeicher kann bei deren Erschöpfung zu erheblichen sozioökonomischen Folgen führen. Am Ogallala-Aquifer (Great Plains) zeichnet sich dies ab.
• Eine sinnvolle Kulturen- und Standortauswahl ist über eine ökonomisch-ökologische Beurteilung zu treffen. (Die subventionierte Nutzung eines fossilen Grundwasservorkommens machte das aride Saudi-Arabien 1991 zum sechstgrößten Weizenexporteur der Welt, was einem "Wasserexport" von 6,4 Mrd. m3/a entspricht.)
• Die Entnahme von Oberflächenwasser entzieht den in den Gewässern lebenden Organismen nötigen Lebensraum.
• Insbesondere in ariden und semiariden Gebieten gehört zur Bewässerung zwingend die Entwässerung, ohne die der Boden versumpfen, versauern, versalzen oder verkrusten würde. Auch Erosionsgefahren durch oberflächlich abfließendes Wasser bestünden ohne sie. Stark betroffen von Bodenversalzung sind beispielsweise das Indusgebiet und Arizona.
• Die Preise für Bewässerungswasser sind häufig nicht kostendeckend.
• Bewässerungsmaßnahmen erhöhen nicht nur den Salzgehalt insgesamt, sondern auch das Gleichgewicht zwischen den einzelnen Salzen. Vor allem wenn der Natriumionenanteil auf über 15 Prozent der Kationenaustauschkapazität steigt oder der Bicarbonationenanteil zunimmt, wird der Boden basischer, und die physikalischen Bodeneigenschaften verschlechtern sich. Steigt der pH-Wert über 8,5, werden durch das Natrium die Tonpartikel dispergiert. Dies führt letztlich zum Zusammenbruch der Bodenstrukturen und zur Abnahme der Bodenpermeabilität. Zusätzlich können die dispergierten Tonpartikel ausgewaschen werden und dann einen undurchdringlichen B-Horizont bilden. Auch wird alles organische Material sehr schnell zu einem schwarzen, strukturlosen Schlamm zersetzt. Derartige basische Böden (natürliche und anthropogen beeinflußte) werden als Solonetz bezeichnet. 30 % der Bewässerungsflächen in den Trockengebieten (43 Mio. ha) sind bereits stark oder sehr stark degradiert. Pro Jahr gehen hierdurch 1,0 bis 1,3 Mio. ha Anbaufläche verloren.
• Überzogene Bewässerung läßt Flüsse das Meer nicht mehr (regelmäßig) erreichen (der Huang He versiegt seit 1972 jedes Jahr für eine immer längere Periode, der Colorado erreicht nur selten den Golf von Kalifornien, der Amu Dar'ya erreicht oft den Aralsee nicht mehr). (Aralsee-Syndrom)
• Weitere ökologische Probleme der Bewässerungswirtschaft resultieren aus der Belastung des Drainagewassers mit Agrarchemikalien.

Quelle: Wolff/Stein 1997

Weitere Informationen:

• Wasser für die Landwirtschaft (EEA)
• Das Wasser, das wir essen – Die Bewässerungslandwirtschaft, eine schwere Last (EEA)
• Satellites unveil the far-reaching impact of irrigation (ESA 2023)
• Die Landwirtschaft verbraucht weltweit (zu)viel Wasser (BLE 2024)