Gemäss Klimaszenarien wird die Bodenfeuchte im Sommerhalbjahr künftig abnehmen. Dies hat nachteilige Folgen für die Fruchtbarkeit der Böden. In der Zentralschweiz wurde ein Messnetz zur Erfassung der Bodenfeuchte aufgebaut und ein Modell für Bodenfeuchteprognosen entwickelt. Die Messungen und Prognosen mündeten in Empfehlungen für eine angepasste Bodenbewirtschaftung.
Ausgangslage
Mit zunehmender Erwärmung sind vermehrt Hitzewellen zu erwarten. Diese lassen die Böden austrocknen, was wiederum das Auftreten von Hitzewellen begünstigen kann. Ausgetrocknete Böden sind weniger fruchtbar und eher erosionsgefährdet. Die Landwirtschaft ist dadurch mit Ertragsminderungen und gleichzeitig steigenden Produktionskosten konfrontiert, da beispielsweise vermehrt bewässert werden muss. Mithilfe von Bodenfeuchtedaten kann die Bewirtschaftung der Böden an die jeweiligen Bedingungen angepasst werden. Bislang gab es in der Zentralschweiz kaum Messstellen und auch keine zentrale Datenplattform.
Ziele
In der Zentralschweiz sollte ein Bodenfeuchtemessnetz aufgebaut und betrieben werden. Die Daten zur aktuellen Bodenfeuchte sollten Landwirten, Gemüse- und Obstproduzenten zur Verfügung gestellt werden. Diese Informationen sollten zusammen mit Empfehlungen für eine ressourcen- und bodenschonende Bewirtschaftung helfen, bei Trockenheit der Böden Ertragseinbussen und erhöhte Produktionskosten in der Landwirtschaft zu minimieren und Bodenerosion zu vermeiden.
Vorgehen
- Evaluation von Standorten für das Bodenfeuchtemessnetz (verschiedene Bodentypen, Nutzungsarten und mikroklimatische Bedingungen)
- Auswahl geeigneter Standorte, Sensoren und Netzwerkkomponenten
- Aufbau und Test des Messnetzes und der Datenbank
- Modellsimulationen der Bodenfeuchte für einen Standort
- Erarbeiten von Empfehlungen und Massnahmen zur angepassten Bodenbewirtschaftung
- Dokumentation der Ergebnisse
Ergebnisse
In den Kantonen Luzern und Schwyz wurden drei Bodenfeuchtemessstationen in unterschiedlichen Kulturen (Äpfel, Kirschen, Heidelbeeren) aufgebaut. Bei der Standortwahl wurden möglichst trockenheitsempfindliche Kulturen und Standorte gewählt. Die wichtigsten erfassten Messgrössen waren die Bodenfeuchte und die Saugspannung, deren Werte jeweils in drei Tiefen (20, 35 und 60 cm) erhoben wurden. Die Messdaten wurden kontinuierlich an eine Datenzentrale übermittelt. Der Messverlauf wurde auf einer Website dargestellt.
Für einen Standort wurde anhand der Messdaten ein Bodenfeuchtemodell entwickelt. Dabei wurde geprüft, inwiefern ein solches Modell für Bodenfeuchteprognosen und somit zur Effizienzsteigerung der Bewässerung eingesetzt werden kann. Der Vergleich der gemessenen und modellierten Daten zeigte nur sehr geringe Abweichungen (im Durchschnitt weniger als 2 %, bezogen auf Tagesmittelwerte).
Anhand von Literaturrecherchen und Interviews mit Landwirten und Landwirtschaftsberatern wurde ein Massnahmenkatalog erstellt. Dieser bietet eine Übersicht, wie die Bewässerungseffizienz und die Resistenz gegenüber Trockenheit gesteigert werden können. Die Möglichkeiten reichen von optimierten Bewässerungssystemen über Sorten- und Unterlagenwahl sowie gezielte Standortwahl bis hin zu Massnahmen in der Bearbeitung der Kulturen.
Fazit
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Bodenfeuchte für die Steuerung und Optimierung der Bewässerungsmengen parzellenspezifisch gemessen werden muss, da die Faktoren, welche die Bodenfeuchte beeinflussen, räumlich sehr heterogen sind. Auch die Modellierung ist standort- und kulturbezogen. Zur Extrapolation auf grössere Gebiete bedarf es vieler Annahmen, die zu unsicheren Resultaten führen und damit für die Bewässerungssteuerung zu ungenau sind.
Nichtsdestotrotz konnte an den Pilotstationen exemplarisch aufgezeigt werden, dass mit geeigneter Online- Messtechnik, allenfalls ergänzt mit Prognosemodellen, die Bewässerung optimiert werden kann. Bedarf nach derartigen Daten besteht bei Landwirten, Gemüse- und Obstproduzenten. In den Interviews und an den Pilotstationen kam allerdings zum Ausdruck, dass den Produzenten teilweise noch die nötige Erfahrung fehlt, um die Messwerte gezielt zu nutzen.
Projektträger: Zentralschweizer Umweltdirektionen
Pilotgebiet: Zentralschweiz (Kantone Luzern, Zug, Schwyz, Uri, Obwalden und Nidwalden)
Laufzeit: 2014 - 2016
Begleitung: Bundesamt für Umwelt
Letzte Änderung 13.10.2017
Kontakt
Umwelt und Energie Luzern
David Widmer
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Bundesamt für Umwelt BAFU
Klimaberichterstattung und –Anpassung
Papiermühlestr. 172
3063 Ittigen