Schlagwort: Fertigation

Obwohl Dünger in der Landwirtschaft stark eingesetzt werden, können ihre traditionellen Auftragungsmethoden verschwenderisch sein und ihre damit verbundenen Oberflächenabflüsse haben oft negative Folgen für das lokale Ökosystem.

Eine der vielen Praktiken der Präzisionslandwirtschaft ist die Fertigation, eine äußerst anpassungsfähige und skalierbare Methode, die weit verbreitet ist, da sie die Ausbringung von Dünger und die Bewässerung von Pflanzen vereinfacht, indem sie diese in einem abfallarmen System kombiniert.

Seit Jahrzehnten ist es eine beliebte Praxis unter Landwirten und Agrarfachleuten, und seine Effizienz und Wirksamkeit nehmen nur noch zu, da es in moderne Technologien integriert wird, die den Prozess weiterhin rationalisieren und automatisieren.

Definition von Fertigation

Fertigation ist die Ausbringung von Düngern oder Nährstoffen in ein landwirtschaftliches System über das Bewässerungsnetz, wobei die nahrhaften Einträge im Wasser gelöst und dann direkt von den Pflanzen aufgenommen werden, wenn sie Wasser aufnehmen.

Der Begriff kombiniert die Begriffe ‘Düngemittel’ und ‘Bewässerung’ und existiert seit Jahrhunderten als Konzept, wo Bauern im antiken Rom tatsächlich Abwasser zur Bewässerung ihrer Feldfrüchte verwendeten, obwohl er sich seit dieser Zeit erheblich weiterentwickelt hat.

Es kann in Verbindung mit verschiedenen Bewässerungsmethoden verwendet werden, darunter Sprinkler-, Tropf- und Sickerschläuche, obwohl die Tropfbewässerung die kompatibelste und vorteilhafteste Bewässerungsart ist.

Im Vergleich zu Band- oder Broadcast-Methoden der Düngerausbringung gilt diese als die präziseste und am besten kontrollierbare Methode und benötigt typischerweise ein geringeres Gesamtvolumen an Dünger im Vergleich zu anderen Techniken.

Es ist auch eine gängige Praxis in Hydrokultur- oder erdlosen Anbausystemen, da es bei weitem die einfachste Technik ist, um die von den Pflanzen in diesen Systemen benötigten Nährstoffe in genauen Dosen zu verabreichen.

Obwohl eine Reihe von Verbindungen in Fertigationssystemen verwendet werden, sind Phosphor, Kalium und Stickstoff aufgrund ihrer Bedeutung für das Wachstum und die Entwicklung vieler Kulturpflanzen am häufigsten anzutreffen.

Wie Fertigationssysteme funktionieren

Das Hauptprinzip der Fertigation besteht darin, wasserlösliche Düngemittel im zur Bewässerung verwendeten Wasser aufzulösen, so dass ihre Ausbringung kombiniert wird. Da feuchte Wurzeln für eine effektive Düngeraufnahme notwendig sind, erhöht dies die Effizienz der Düngerausbringung erheblich, indem sichergestellt wird, dass sie den Wurzeln in bereits befeuchtetem Boden zugeführt werden.

Die Art und Weise, wie Düngemittel gelagert werden, kann von System zu System variieren, aber sie werden oft in flüssiger Form aufbewahrt, die sich leichter mit Wasser vermischen lässt als Teilchen, die aufgelöst werden müssen. Die Einzelheiten jedes Fertigationsnetzes hängen vom Umfang des landwirtschaftlichen Betriebs und der Art des Bewässerungssystems ab, und fortgeschrittenere Betriebe arbeiten möglicherweise mit automatischen Zeitplänen, während einfachere, kleinere Betriebe dies manuell tun.

Üblicherweise wird eine flüssige Form von Dünger in einem großen Tank gelagert, und dann wird ein Tropfer oder Injektor das Bewässerungswasser mit präzisen Mengen des Düngers versetzen.

Die meisten regionalen landwirtschaftlichen Satzungen schreiben vor, dass Fertigationssysteme auch mit einer Rückflussverhinderungsvorrichtung ausgestattet sein müssen, um eine Verunreinigung der ursprünglichen Bewässerungswasserversorgung mit bewässertem Wasser zu vermeiden, da dies eine Gefahr der Verunreinigung von Trinkwasserquellen mit scharfen Chemikalien darstellen könnte.

Nährstoffaufnahme-Muster bei der Fertigation

Fertigationssysteme werden seit Jahren von Agrarfachleuten wegen der gesteigerten Effizienz, mit der sie Pflanzen mit Nährstoffen versorgen können, eingesetzt.

Die Auflösung von Düngemitteln in Wasser und die Zufuhr in flüssiger Form ermöglicht deren schnellere Aufnahme und Nutzung durch Pflanzen als bei herkömmlichen Düngerverfahren, insbesondere wenn die Anwendung auf Wurzelhöhe über eine Tropfbewässerung erfolgt.

Obwohl es schon seit Jahrzehnten existiert, hat die moderne Innovation in der Präzisionslandwirtschaft die Möglichkeit geschaffen, präzise Mengen an gedüngter Bewässerung auf bestimmte Kulturen anzuwenden und automatisierte Systeme mit fortschrittlichen Sensor-, Ventil- und Injektionsnetzwerken entwickelt.

Die Verteilung von beregnetem Wasser unterscheidet sich je nach System und der einzigartigen Bodenbiogeochemie jedes Geländes, aber bei einer Tropfbewässerung breitet es sich typischerweise von der Austrittsstelle nach außen und unten aus und bewegt sich mit der Schwerkraft. Schwere Lehmböden sind keine idealen Partner für Fertigationssysteme, da sich Düngemittel im Wurzelbereich ansammeln und aufstauen können.

Erfolgreiche Fertigationssysteme erstellen

Effiziente und erfolgreiche Fertigationssysteme hängen von der Wahl des Düngers und der Auslegung des ursprünglichen Bewässerungsnetzes ab. Tropfbewässerungssysteme sind die gebräuchlichsten und vorteilhaftesten Systeme für die Umwandlung in Fertigationssysteme, da sie Wasser und Nährstoffe direkt in die Wurzelzone der Pflanze liefern und somit eine schnelle Aufnahme und Verwertung ermöglichen.

Die wichtigsten Überlegungen bei der Schaffung eines erfolgreichen Systems sind die Art des verwendeten Düngers und wie gut er löslich, sauer und mit den Zielkulturen kompatibel ist. Die verwendete Verbindung sollte auf dem Nährstoffbedarf der angebauten Pflanzen basieren, und Systeme mit variabler Ausbringung von Dünger (VRF) können spezifische Nährstoffbedürfnisse im Boden ermitteln.

Tabelle 1 zeigt einige der gängigsten Verbindungen, die in der Fertigation verwendet werden, und deren chemische Zusammensetzung sowie wie ihre Löslichkeit in Wasser mit höheren Temperaturen variiert. Die Mehrheit der Bewässerungsnetze wird heute aus Kunststoff oder ähnlichen Materialien gebaut, was wichtig ist, da bestimmte Düngemittel sehr stark und korrosiv gegenüber Metallrohren sein können.

Bei der Planung von Bodeneinsätzen und der Düngung im Allgemeinen müssen die Art und der Säuregehalt des Bodens berücksichtigt werden. Es ist wichtig, die richtigen Verbindungen mit der Bodenart abzugleichen, um zu verhindern, dass er zu sauer oder alkalisch wird.

Die Auswahl von Verbindungen mit Nährstoffen, deren Löslichkeit gut an die Boden- und Wassertemperatur Ihrer Region angepasst ist, ist ein weiterer wichtiger Faktor für eine erfolgreiche Fertigation. Für eine optimale Fertigationsplanung sollte Geoinformationssoftware verwendet werden, um eine mehrschichtige Karte zu erstellen, die die Unterschiede zwischen verschiedenen Faktoren wie elektrische Leitfähigkeit des Bodens, pH-Wert, Nährstoffdichte und Entwässerungsmuster widerspiegelt, damit die entsprechenden Nährstoffe in der richtigen Menge in Ihr Bewässerungssystem eingeleitet werden können.

Tabelle 1: Aufschlüsselung der gängigen Verbindungen für die Fertigation

Verbindung	Elektrisch Leitfähigkeit       (dS/m)	pH	Nährstoff	Löslichkeitskapazität
				Bei 0℃	Bei 20℃
Ammoniumnitrat	0.7	5.5	Stickstoff	1183	1950
Ammoniumsulfat	1.4	4.5	Stickstoff	706	750
Calciumnitrat	2.0	6.9	Stickstoff	1020	1294
Diammoniumphosphat	0.6	7.8	Stickstoff Phosphor	429	692
Magnesiumchlorid	2.0	6.8	Magnesium	528	546
Magnesiumsulfat	2.2	6.9	Magnesium	260	356
Monokaliumphosphat	0.7	4.6	Kalium Phosphor	142	225
Kaliumchlorid	0.7	7.0	Kalium	280	340
Kaliumnitrat	0.7	7.0	Stickstoff Kalium	130	320
Harnstoff	2.7	7.0	Stickstoff	680	850

Düngemittelanwendung mit verschiedenen Bewässerungssystemen

Die besten Fertigationssysteme sind diejenigen, die in Tropfbewässerungsleitungen integriert sind, damit Wasser und Nährstoffe direkt an die Wurzel geliefert werden können Fruchtzone – obwohl es technisch über jedes Bewässerungssystem gemacht werden kann.

Bewässerungssysteme haben mehrere erhebliche Nachteile, da ein Großteil des gedüngten Wassers auf den Blättern und dem Laub von Pflanzen landet, was wertvolle Ressourcen verschwendet und zerbrechliche Blätter verbrennen oder durch stehende Feuchtigkeit zur Ausbreitung von Pilzkrankheiten beitragen kann.

Wind kann auch versprühte Wolken aus bewässerter Flüssigdünger auf benachbarte Felder oder Wasserquellen wehen, was schwer zu kontrollieren ist und Wasserquellen mit potenziell gefährlichen Folgen verschmutzen kann.

Die Versorgung mit Wasser und Nährstoffen durch unterirdische Tröpfchenbewässerung ist die beste Technik, da nur wenig Wasser verschwendet wird und die Pflanzenwurzeln das Wasser nach der Abgabe schnell aufnehmen können. Darüber hinaus ermöglicht die Tropfbewässerung im Vergleich zu Sprinklern eine kontrolliertere und präzisere Freisetzung von Düngemitteln an bestimmten Stellen im Boden, um den Bedürfnissen der einzelnen Pflanzen gerecht zu werden.

Tropfbewässerung benötigt ebenfalls weniger Druck als Sprinklersysteme, was auch für Saugwasserschlauch-Bewässerungssysteme gilt. Diese sind jedoch weniger ideal als die unterirdische Tropfbewässerung, da sie das Wasser immer noch auf Bodenniveau abgeben und nicht die gleiche Präzision aufweisen, da das Wasser über die gesamte Oberfläche des Schlauchs abgegeben wird.

Vorteile der Fertigation

Ordnungsgemäß installierte Fertigationssysteme können sich für Landwirte aus mehreren Gründen als äußerst vorteilhaft erweisen. Erstens ist dies eine äußerst effiziente Methode, um Dünger nach dem Prinzip ‘zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen’ auszubringen, indem Pflanzen gleichzeitig bewässert und gedüngt werden.

Dies bedeutet auch, dass dieselbe Rohrleitungsausrüstung und Infrastruktur für zwei wesentliche Zufuhren genutzt werden kann, was dies zu einem kostengünstigen Ansatz macht. Es ist auch wirtschaftlich vorteilhaft, da die präzise Ausbringung von Dünger durch ein bereits effizientes System wie die Tropfbewässerung bedeutet, dass Ressourcen geschont werden und nur exakte Mengen verwendet werden müssen.

Im Vergleich zum traditionellen Ansatz des flächendeckenden Ausbringens einer monotonen Düngerdichte über mehrere Felder hinweg ist die Verschwendung minimal. Da Dünger seltener auf Kulturen ausgebracht werden muss als Wasser, kann er nach Bedarf skaliert werden, ohne auf ein anderes System umsteigen zu müssen, da selbst Starkzehrer keine häufigere Düngung als die Bewässerung benötigen.

Kleinere, aber häufigere Düngergaben für Pflanzen sind ebenfalls vorteilhaft, da sie im Allgemeinen das Risiko einer Salzansammlung im Vergleich zu größeren, aber selteneren Breit- oder Bandapplikationen verringern.

Es wurde in ariden Klimazonen mit Wasserknappheit eingesetzt, um das Potenzial jedes Tropfens Wassers zu verbessern und sicherzustellen, dass jede feuchte Bodenstelle genutzt wird, indem gleichzeitig die notwendigen Düngemittel bereitgestellt werden.

Nicht nur die Düngerkonzentrationen sind stark kontrolliert, sondern bei Tropfbewässerungssystemen ist auch die Position der Wasserfreisetzungspunkte genauer, wodurch die Pflanzenwurzeln die Nährstoffe bei der Ausbringung schnell aufnehmen können, anstatt dass sie einfach in leere und trockene Bodenstellen eindringen, wo sie verschwendet werden.

Außerdem sind die Wurzeln bereits feucht, wenn sie den Dünger erhalten, was die Wurzelverbrennung verringert und die Aufnahmefähigkeit erhöht.

Diese Technik der direkten Zufuhr von Dünger in die Wurzeln verringert die Wahrscheinlichkeit der Auswaschung von Nährstoffen, da die Zeitspanne von der Ausbringung bis zur Aufnahme des Düngers sehr kurz ist, wodurch das Risiko von Abfluss durch Regen oder ähnliche Wetterereignisse geringer ist.

Studien zeigen, dass mit der richtigen Ausrüstung und korrekten Installation die Tropfbewässerungsdüngung die Erträge erheblich steigern kann Ernteerträge, die Wassernutzungseffizienz verbessern und die Verschwendung von Düngemitteln drastisch reduzieren.

Nachteile der Fertigation

Die Nachteile von Fertigationssystemen sind hauptsächlich mit wirtschaftlichen Nachteilen verbunden, da Systeme mit minimalen Investitionen eher Infrastruktur- und Leckagenprobleme aufweisen. Ohne ein sehr hochwertiges präventives Rückflussverhinderungsgerät besteht ein erhebliches Risiko, dass die zur Bewässerung verwendete Frischwasserquelle mit Fertigationswasser kontaminiert werden könnte.

Dies birgt offensichtliche Gefahren für die menschliche Gesundheit, aber auch für die Gesundheit lokaler Wassereinzugsgebiete, Flora und Fauna und kann zur allgemeinen Verschmutzung des lokalen Bioms beitragen.

Schlechtere oder ältere Ausrüstung oder Rohrleitungen, die sich über eine lange Distanz erstrecken, können inkonsistente Lösungen aufweisen, da der Dünger im Wasser verdünnt wird, während er durch die Bewässerungsleitungen fließt, was die Wirksamkeit des Systems verringert und potenziell zu einer Überdüngung bestimmter Kulturen und einer unzureichenden Düngung anderer führen kann.

Abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Bewässerungswassers besteht auch die Möglichkeit von Reaktionen zwischen magnesium- oder kalziumbasierten Düngemitteln und vorhandenen Bikarbonaten im Wasser.

Dies tritt häufiger auf, wenn die Wasserquelle aus einem Brunnen oder Grundwasser stammt und möglicherweise geringfügig höhere Konzentrationen von Kalk oder Eisen im Wasser gelöst sind, die mit Düngemitteln reagieren oder sich einfach ablagern und ausfallen.

Chemische Verstopfungen können Probleme mit inkonsistenten Nährstoffanwendungen auf Pflanzen verschärfen, indem sie Auslasspunkte im Bewässerungssystem blockieren. Lösungen umfassen die Manipulation des Wasser-pH-Werts oder die Injektion geringer Phosphonatkonzentrationen in das Wasser, oder das Pumpen in einen separaten Tank oder Vorratsbehälter, wo sich die Niederschläge absetzen können, bevor Düngemittel ausgebracht werden.

Eine wertvolle Praxis der Präzisionslandwirtschaft

Insgesamt hat es sich als Schlüsselkomponente moderner Agrarsysteme erwiesen und wird weiterhin eine wichtige Rolle bei der Verbreitung der Präzisionslandwirtschaft spielen.

Fertigation überwindet die Grenzen herkömmlicher Düngemittelanwendungen, indem es ein höheres Maß an Kontrolle über die genauen Volumina und Raten ermöglicht, mit denen Düngemittel den Pflanzen zugeführt werden. Dies geschieht nach einem präzisen Zeitplan mit hoher Nährstoffaufnahme und minimaler Verschwendung.

Insbesondere bei der Verwendung in einem Tropfbewässerungssystem verkörpert diese Praxis viele der Grundlagen der Präzisionslandwirtschaft und unterstützt Landwirte bei wirtschaftlichen und nachhaltigen Entscheidungen über Düngerausbringung, die nicht nur die Erträge steigern, sondern auch zur Langlebigkeit des landwirtschaftlichen Betriebs beitragen.

---

Häufig gestellte Fragen

---

Wie funktioniert Tropfbewässerung?

Tropfbewässerung ist eine wassersparende Methode, um Feuchtigkeit direkt zu den Pflanzenwurzeln zu liefern. Sie umfasst ein Netzwerk von Schläuchen oder Rohren mit kleinen Löchern oder Tropfern, die in der Nähe der Pflanzenbasis platziert werden. Durch diese Tropfer tropft Wasser langsam und gleichmäßig, sodass die Pflanzen es effizient und ohne Verschwendung aufnehmen können.

Dieser gezielte Ansatz minimiert Verdunstung und Oberflächenabfluss, während er die Wasseraufnahme maximiert, gesunde Pflanzen fördert und den Wasserverbrauch in der Landwirtschaft und in Gärten reduziert. Die Tropfbewässerung stellt sicher, dass Pflanzen die richtige Menge Wasser erhalten, spart Ressourcen und unterstützt nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken.

2. Was ermöglicht die Fertigation dem Produzenten? Was wird dadurch auf Feldfrüchte und Böden aufgebracht?

Es ermöglicht Erzeugern, die Vorteile von Bewässerung und Düngung in einer einzigen Anwendung zu kombinieren.

Es ermöglicht ihnen, Düngemittel über das Bewässerungssystem direkt zu den Pflanzenwurzeln zu liefern. Diese Methode stellt sicher, dass die Pflanzen die benötigten Nährstoffe genau dann erhalten, wenn sie sie brauchen, was die Nährstoffaufnahme verbessert und ein gesundes Wachstum fördert.

Es bietet auch eine bessere Kontrolle über die Nährstoffverteilung, reduziert Düngemittelverschwendung und ermöglicht ein gezieltes und effizientes Nährstoffmanagement, was zu höheren Ernteerträgen und einer insgesamt gesteigerten Produktivität für die Erzeuger führt.

3. Unterschied zwischen Bewässerung und Fertigation?

Bewässerung ist der Prozess der Wasserversorgung von Pflanzen, um ihren Feuchtigkeitsbedarf zu decken. Dabei wird Wasser durch verschiedene Methoden wie Sprinkleranlagen, Flutbewässerung oder Tropfbewässerungssysteme dem Boden zugeführt. Düngung hingegen ist die Praxis, Pflanzen durch das Bewässerungssystem Dünger zuzuführen.

4. Wie funktioniert Dünger? Warum verwenden Landwirte Dünger?

Düngemittel sind Substanzen, die dem Boden oder den Pflanzen zugeführt werden, um wichtige Nährstoffe bereitzustellen, die in der natürlichen Umgebung fehlen könnten. Düngemittel enthalten konzentrierte Mengen wichtiger Elemente wie Stickstoff, Phosphor und Kalium, die für das Pflanzenwachstum unerlässlich sind.

Wenn sie auf Böden oder Pflanzen aufgebracht werden, lösen sich Düngemittel in Wasser auf und setzen diese Nährstoffe frei. Pflanzen nehmen die Nährstoffe über ihre Wurzeln auf und nutzen sie für lebenswichtige Prozesse wie die Photosynthese und die Proteinsynthese, was zu gesünderem und produktiverem Wachstum führt.

Dünger helfen, Nährstoffmängel zu beheben, die Bodenfruchtbarkeit zu erhöhen und eine kräftige Pflanzenentwicklung zu fördern.

5. Wie bewässern Landwirte ihre Pflanzen?

Landwirte bewässern ihre Pflanzen mit verschiedenen Methoden, abhängig von Faktoren wie Pflanzenart, Bodenbedingungen und Wasserverfügbarkeit. Gängige Techniken sind unter anderem Oberkopfbewässerung mit Sprinklern, Furchenbewässerung, Flächenbewässerung und Tropfbewässerung.

Überkopfregner verteilen Wasser tröpfchenförmig über die Anbaufläche, ähnlich einem Regen. Bei der Furchenbewässerung werden flache Kanäle zwischen den Feldreihen angelegt und mit Wasser gefüllt.

Die Überflutungsbewässerung lässt das gesamte Feld mit Wasser volllaufen, wodurch es in den Boden einsickern kann. Die Tropfbewässerung liefert Wasser durch ein Netzwerk von Schläuchen oder Rohren mit kleinen Tropfern direkt zu den Pflanzenwurzeln, wodurch Wasserverschwendung minimiert und die Effizienz maximiert wird. Landwirte wählen die am besten geeignete Methode basierend auf ihren spezifischen Bedürfnissen und Ressourcen.