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Moderne Landwirtschaft
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Stellen Sie sich einen Bauernhof oder einen Garten vor, und Sie werden sich wahrscheinlich in Reihen gepflanzte Feldfrüchte vorstellen. Lassen Sie Wasser zwischen den Reihen laufen und Sie haben die Furchenbewässerung, eine der ältesten Methoden der Menschheit, um Nahrung anzubauen.
Es wird noch heute auf der ganzen Welt und in den Vereinigten Staaten verwendet, wo mehr als ein Drittel aller bewässerten Felder, die 56 Millionen Morgen ausmachen, Furchenbewässerung verwenden. In Gebieten des amerikanischen Südens macht die Furchenbewässerung etwa 80 % der gesamten Bewässerung aus.
Aber wenn die Furchenbewässerung nicht richtig gehandhabt wird, ist sie keine sehr effiziente Wassernutzung. Es ist schwierig, das Wasser gleichmäßig auf ein ganzes Feld zu verteilen. Da die Furchenbewässerung im Vergleich zu mechanischen Sprinkleranlagen oder Tröpfchenbewässerung jedoch relativ kostengünstig ist, wird sie sicherlich weiterhin weltweit eingesetzt werden.
In einer Welt, in der die durch den Klimawandel verursachte Wasserknappheit sowohl die Lebensfähigkeit von Ökosystemen als auch die Ernährungssicherheit von Milliarden von Menschen bedroht, ist es wichtig, Wege zur Verbesserung seiner Effizienz zu finden.
Die Furchen- (oder Rillenfurchen-) Bewässerung funktioniert durch die einfache Nutzung der Schwerkraft. Mit Kämmen und Furchen fließt Wasser zwischen Reihen von angehäuften Feldfrüchten abfallende Kanäle hinab. Furchensysteme funktionieren am besten auf relativ ebenem Land, das eingeebnet werden kann, um den idealen Wasserfluss durch die Furche zu ermöglichen. Es ist keine Praxis, die für hügelige Felder oder steile Hänge empfohlen wird. Das Anheben von Pflanzen auf Kämmen hält das Wasser in seinen Kanälen und fern von Pflanzenstängeln und Blättern, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Fäulnis oder Krankheiten verringert wird.
Reihenkulturen wie Mais, Sonnenblumen, Zuckerrohr und Sojabohnen eignen sich gut für die Furchenbewässerung, ebenso Obstbäume wie Zitrusfrüchte und Weintrauben sowie Pflanzen, die durch stehendes Wasser beschädigt würden, wie Tomaten, Gemüse, Kartoffeln und Bohnen.
Weltweit verbraucht die Landwirtschaft schätzungsweise 70 % des weltweiten Süßwassers – mehr als nachhaltig ist, da mehr als die Hälfte des weltweiten Grundwassers erschöpft ist. In den Vereinigten Staaten werden jeden Tag 4,5 Milliarden Gallonen Wasser aufgrund ineffizienter Bewässerung verschwendet. Weltweit ist die Furchenbewässerung im Durchschnitt nur zu 60 % effizient, verglichen mit Systemen mit Sprinkler mit Drehpunkt (95 %) und Tröpfchenbewässerung (97 %).
Ob durch Verdunstung, Abfluss oder Versickerung in den Boden unterhalb der Wurzelebene, 40 % des verteilten Wassers finden nie sein beabsichtigtes Ziel. Wasser, das nicht von den Pflanzen aufgenommen wird, kann Düngemittel, Herbizide, Pestizide und sogar Antibiotika ins Grundwasser auslaugen oder in Gewässer spülen. Zusammen mit dem häufigen Erosionsproblem kann Wasserverschwendung das Trinkwasser verschmutzen oder tote Zonen und Algenblüten in Seen und Ozeanen erzeugen.
Die Furchenbewässerung kann jedoch effizienter gestaltet werden, je nachdem, wie die Furchen angelegt und verwaltet werden. Eine Schätzung besagt, dass sich der weltweite Grundwasserbedarf halbieren würde, wenn die Bewässerung eine Effizienz von 100 % erreichen würde. Auch die Furchenbewässerung reduziert nachweislich die Treibhausgasemissionen, insbesondere die von Stickoxiden.
Wasserverschwendung kann in drei Formen auftreten:Verdunstung aus stehendem Wasser, Abfluss am Ende der Reihen und ungleichmäßiges Eindringen von Wasser, bei dem mehr Wasser in den Boden sickert, als für das Pflanzenwachstum erforderlich ist. Der Umgang mit dieser Verschwendung kann verschiedene Formen annehmen.
Je nach Bodenart sind unterschiedliche Gefälle erforderlich, um einen idealen Wasserfluss zu erzeugen. Kurz gesagt, je schneller der Boden entwässert wird (seine Infiltrationsrate), desto steiler ist der Hang.
Schnell entwässernder Sandboden hat ein optimales Gefälle von 0,5 %, während das ideale Gefälle für weniger porösen Lehmboden ein Gefälle von 0,1 % ist. Da Lehmboden weniger durchdringbar ist, bedeutet eine breitere, flachere und längere Furche, dass mehr Erde mit Wasser in Kontakt kommt, die Aufnahme langsamer ist und am Ende der Reihe weniger Wasser abfließt. Auf sandigen Böden hingegen sorgen tiefere, schmalere und kürzere Furchen für eine gleichmäßigere Wasserverteilung über die gesamte Reihenlänge und reduzieren so den Wasserbedarf für die gesamte Reihenbewässerung.
Nach Angaben der U.S. EPA ist landwirtschaftlicher Abfluss die Hauptursache für die Beeinträchtigung der Wasserqualität. Zusammen mit regenerativer Landwirtschaft und Bodenschutzpraktiken kann die Reduzierung und Wiederverwendung von Abflüssen aus der Furchenbewässerung zu einer Verbesserung der Wasserqualität und einer Reduzierung sowohl des Wasserverbrauchs als auch des Düngemitteleinsatzes führen. Abfluss am Ende einer Furche kann in Sammelbecken umgeleitet und dann wiederverwendet werden. Die Wiederverwendung von Abflüssen kann den Wasserverbrauch um bis zu 25 % reduzieren.
Auf Feldern, auf denen überschüssiges Wasser nicht wiederverwendet wird, ist das Blockieren oder Eindeichen des unteren Endes einer Reihe eine gängige Praxis, insbesondere an Hängen mit niedrigem Gefälle. Dies kann jedoch zu einer ungleichmäßigen Wasserverteilung an beiden Enden des Feldes sowie zur Auswaschung von Nährstoffen am unteren Ende der Reihe führen.
Die Reduzierung oder Eliminierung der Bodenbearbeitung hat viele Vorteile, einschließlich der Bindung von Kohlenstoff und der Verringerung der Emission von Treibhausgasen, die den Planeten erwärmen. Wassersparen wird dabei nicht immer erwähnt.
Die Reduzierung der Bodenbearbeitung kann den Wasserverbrauch reduzieren und gleichzeitig die Ernteerträge erhöhen. Da der Boden nicht in einer Furche umgewälzt wird, bleiben Bodendecker an Ort und Stelle, verlangsamen den Wasserfluss durch die Furche, erhöhen die Infiltrationsrate um bis zu 50 % und reduzieren den Abfluss um bis zu 93 %.
Bei der Stoßstrombewässerung wird der Wasserfluss abwechselnd durchgeführt, z. B. eine Stunde an, eine Stunde aus. Wenn die bewässerten Furchen trocknen, verfestigt und versiegelt die oberste Erdschicht die Oberfläche, sodass die nächste Bewässerungsrunde gleichmäßiger über die gesamte Reihe verteilt werden kann. Dadurch kann der Wasserverbrauch in einer Studie um bis zu 24 % und in einer anderen um bis zu 51 % gesenkt werden.
Der Ökonom William Stanley Jevons entdeckte im 19. Jahrhundert, dass Effizienzsteigerungen nicht zwangsläufig zu einer Verringerung des Verbrauchs einer natürlichen Ressource führen, sondern vielmehr zu deren Zunahme. Er beobachtete, dass die Verwendung von Kohle mit zunehmender Effizienz immer häufiger wurde, da sich ihre Verwendung auf ein breiteres Spektrum von Industrien ausdehnte.
Das gleiche Paradoxon geschah mit der breiteren Einführung effizienterer Tropfbewässerungssysteme in Kalifornien während einer ausgedehnten Dürre in den 1980er und 1990er Jahren, was zu einer noch größeren Erschöpfung der ohnehin schon knappen Grundwasservorräte des Staates führte. Da Regierungen auf der ganzen Welt Maßnahmen zum Wasserschutz ergreifen, zu denen auch die Verbesserung der Effizienz der Pflanzenbewässerung gehört, können schlecht ausgearbeitete Programme die unbeabsichtigte Folge haben, die globale Wasserkrise zu verschlimmern, anstatt sie zu lösen.
Sowohl die Furchen- als auch die Flutbewässerung sind Oberflächenbewässerungsmethoden, bei denen Wasser durch Schwerkraft über eine Fläche verteilt wird. Der Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass bei der Hochwasserbewässerung ein ganzes Feld geflutet und das Wasser dadurch gleichmäßig verteilt wird, während bei der Furchenbewässerung nur die Reihen zwischen den Pflanzen geflutet werden.
Es wird angenommen, dass die Tröpfchenbewässerung die wassereffizienteste Art der Bewässerung von Pflanzen ist. Bei dieser Methode der „Mikrobewässerung“ tropft Wasser langsam direkt auf die Pflanzenwurzeln über ein dünnes Rohr, das entweder vergraben ist oder direkt über der Erde schwebt.
Schätzungsweise 40 % des Wassers werden verschwendet, wenn Furchenbewässerungssysteme verwendet werden, im Gegensatz zu den 3 %, die bei Tropfbewässerungssystemen verschwendet werden.
