Einfluss von Bodenhilfsstoffen auf die Wasserhaltekapazität bewässerter Böden

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Dissertation war es, den Einfluss von Bodenhilfsstoffen auf die Wasserhaltekapazität (WHK) von Böden mit unterschiedlichen Bewässerungssystemen zu untersuchen. Um die Wirkung dieser Stoffe in der Kombination mit einer unterirdischen Tropfbewässerung ("Hydrip"-System) zu testen, wurden unterschiedliche Labor- und Pflanzenversuche durchgeführt. Darüber hinaus wurde in weiteren Versuchen eine Auswahl an flüssigen BHS eingesetzt, um ihre Wirkung auf das Pflanzenwachstum zu untersuchen. Des Weiteren wurde bei zwei unterschiedlichen Unterflur-Tropfbewässerungssystemen das Wurzeleinwachsen, das die Funktionalität des Tropfers einschränken kann, getestet.<br /> Um die WHK zu ermitteln, wurde eine Methode nach "Bundesgütegemeinschaft Kompost e.V." (kurz BGK) leicht modifiziert. Die Bestimmung erfolgte für die reinen Substrate und für vier unterschiedliche Aufwandmengen der BHS (30, 10, 3 Gew.-% und Herstellerempfehlung) in drei unterschiedlichen Bodengemischen. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass bei mineralischen Substraten signifikante Erhöhungen der WHK nur mit sehr hohen Aufwandsmengen erreicht wurden. Organische Substrate konnten bereits mit geringeren Mengen eine Steigerung erzielen. In unseren Versuchen zeigten Axis, Geohumus, Kokosfaser und Torf die stärkste Steigerung der WHK. Es muss aber darauf hingewiesen werden, dass diese Zunahme in Bodensystemen viel geringer ist als die Wasseraufnahmefähigkeit der Stoffe bei destilliertem Wasser. <br /> Die Kombination aus festen Hilfsstoffen und unterirdischer Tropfbewässerung wurde auf die Wasser- und Nährstoffversorgung bei Welschem Weidelgras (Lolium multiflorum) in einem Gefäßversuch (Kick-Brauckmann), in Bodensystemen mit Spargel in einem Treibhaus und einem Weinbauversuch in Portugal untersucht. <br /> Sowohl im Spargel als auch im Weinbau konnte mit Hilfe des "Hydrip"-Systems eine Verringerung der Sickerwasserbildung gegenüber einer konventionellen oberirdischen Tropfbewässerung erzielt werden. Trotz einer reduzierten Bewässerungswassermenge von ca. 30 % beim Spargel und 70 % beim Wein wurden erhöhte Wassergehalte in den umliegenden Bodenschichten mit dem verlegten Schlauch eingebettet in Alginit gemessen. Beim Spargel wirkte sich die gute Wasserversorgung in der Wurzelzone negativ auf den Ertrag aus (20 % weniger Stangenspargel). Beim Wein hingegen konnten weder in Bezug auf den Ertrag noch auf die Qualität Unterschiede gegenüber der oberirdisch bewässerten Variante festgestellt werden.<br /> In Rhizoboxen konnte gezeigt werden, dass die Wurzeln von Maispflanzen in Richtung der Wasseraustrittslöcher der unterirdisch verlegten Tropfschläuche wachsen. Ein Einwachsen von Weidelgraswurzeln in unterschiedlichen Tropfbewässerungssystemen konnte ebenfalls beobachtet. Tropfer mit und ohne Wurzelschutzbarriere zeigten ein ähnlich starkes Einwachsen. Eine totale Einschränkung der Funktionalität der Tropfer konnte während der Versuchsdauer von 20 Wochen nicht nachgewiesen werden. Ein vollständiger Funktionsverlust der Tropfer konnte nur bei Weinrebenwurzeln erfasst werden.<br /> In einer weiteren Versuchsreihe wurden flüssige BHS auf ihre vom Hersteller behaupteten positiven Effekte auf das Pflanzenwachstum untersucht. Es konnten keine signifikanten Unterschiede für die Nährstoffverfügbarkeit und den Ertrag zwischen den Behandlungen und der Kontrolle unter den experimentellen Bedingungen feststellen werden.<br /> Die Verwendung des "Hydrip"-Bewässerungssystems kann den Einsatz von Bewässerungswasser, zumindest im Weinbau, signifikant reduzieren. Wir können keine Aussage über die Beständigkeit dieses Systems über mehrere Jahre machen. BHS können helfen, die WHK unter bestimmten Bodenbedingungen zu steigern und in Kombination mit einem wassersparenden, unterirdischen Bewässerungssystem dazu beitragen, die Nachfrage an Bewässerungswasser deutlich zu reduzieren. Weitere Versuche im Gewächshaus und im Feld sind erforderlich, um die Langlebigkeit dieser kombinierten Systeme zu bewerten.

<strong>Influence of soil conditioners on the water holding capacity of irrigated soils</strong><br /> The objective of this thesis was to investigate the influence of soil conditioners (BHS) on the water holding capacity (WHC) of soils in combination with different irrigation systems. To test the effect of these compounds with sub-surface drip irrigation ("Hydrip"-System), different laboratory and plant tests were carried out. In addition, further experiments were carried with a variety of liquid BHS to test their effects on plant growth. Furthermore, two different sub-surface drip irrigation systems were tested for the ingrowth of roots which could negatively affect its functionality.<br /> To assess the WHC, we slightly modified a method acc.to the "Bundesgütegemeinschaft Kompost e.V." (2006). The determination was carried out for the pure substrates and for three different application rates of the BHS (30, 10 and 3 wt.-%) in three different soil mixtures. The results showed that mineral substrates increase the WHC significantly only at very high application rates. Organic substrates may increase the WHC at lower ratios. In our experiments, Axis, Geohumus, coconut fiber and peat showed the strongest increase of WHC. It has to be pointed out, though, that the increase in soil systems is much lower than the water absorption capacity of the compounds for distilled water. <br /> The combination of solid BHS and subsurface drip irrigation were examined for water and nutrient supply on Italian ryegrass (Lolium multiflorum) in a pot experiment (Kick-Brauckmann), and in soil systems with asparagus in a greenhouse and an experimental vineyard in Portugal.<br /> For both, asparagus and grape wine the hydrip system reduced leaching compared to conventional above-ground drip irrigation. Despite a reduction of the irrigation by approximately 30 % for asparagus and 70 % in the vineyard, water contents around the drip system with Alginit were higher in the surrounding soil layers. The good water supply in the root zone, though, had a negative effect on the yield of the asparagus (20 % less asparagus spears), whereas there was no measurable effect, neither on grape yield nor quality compared to the above-ground irrigation.<br /> It was shown in rhizoboxes, that root growth of maize plants was oriented towards the water outlet of the subsurface irrigation tube. There was an ingrowth of ryegrass roots into the different drip irrigation systems. Dripper with and without root barrier showed a similarly strong ingrowth. A total reduction in dripper functionality was not observed during the experimental period of one year. A complete blockage of the drippers was only monitored for grape roots.<br /> In a further set of experiments, liquid BHS were tested for the claimed positive effects on plant growth. We could not detect any significant differences for nutrient availability and yield between treatments and control under our experimental conditions. <br /> The use of hydrip-irrigation system can significantly reduce the need for irrigation water, at least in viniculture. We cannot, though, make statements on the long term stability of the system over several years. BHS may help to increase the WHC under certain soil conditions, and in combination with water saving subsurface irrigation systems, these may help to significantly reduce the demand for irrigation water. Further tests in the greenhouse and field are required to assess the long term stability of these combined systems.