Anforderungen und Methoden für die Bewässerung von Weizen

Wasserbedarf von Weizen

Wann braucht Weizen eine Bewässerung? 

Je nach Weizensorte können sowohl die Jahreszeit, zu der der Weizen angebaut wird, als auch die Länge der Anbauzeit stark variieren. Es gibt diverse Sommer- und Winterweizensorten. Insbesondere Hartweizen und Durum werden hauptsächlich im Winter angebaut, während Brotweizensorten sowohl im Winter als auch im Frühjahr angebaut werden können. Die Anbauzeit ist sehr wichtig, da sie bestimmt, ob eine Bewässerung erforderlich ist oder nicht. 

Winterweizen wird meist zu Beginn des Herbstes gesät und am Ende des Frühjahrs geerntet, während Sommerweizen im Frühjahr gesät und im Spätsommer oder Frühherbst geerntet wird.  Viele Landwirte bevorzugen den Anbau von Winterweizen, weil er im Vergleich zu Sommerweizen ein bis zu 30 % höheres Ertragspotenzial hat und weniger bewässert werden muss (1). Weizen wird in der Regel als Trockenfeldfrucht angebaut, allerdings erzielen die Pflanzen unter Bewässerung bessere Leistungen und höhere Erträge. Gleichzeitig zwingen Dürreperioden und Hitzewellen, die immer häufiger am Ende des Sommers (oder im Frühherbst) auftreten – und in einigen Fällen mit den Phasen des höchsten Wasserverbrauchs der Pflanzen zusammenfallen – die Landwirte zur Bewässerung. 

Wie bewässert man Weizen?

Im Weizenanbau bewässern Landwirte häufig mit Sprinklern (künstlicher Regen), da die sehr geringen Pflanzabstände eine Furchenbewässerung nicht zulassen. Nach Angaben der University of California Davis bringen Tropf- und Sprinklerbewässerungssysteme geringere Wassermengen aus als Oberflächenbewässerungssysteme, so dass auch weniger Wasser an der Wurzelzone des Weizens vorbeifließt. Häufige Bewässerung mit Sprinklersystemen kann zu einer schnellen Krankheitsentwicklung bei Weizen führen. Oberflächenbewässerungssysteme sind effizienter bei der Auswaschung von Salzen, was von Bedeutung ist, wenn Salze ein Problem für die Weizenernte darstellen. Die Überflutungsbewässerung im Weizenanbau ist in den Regionen Central Valley und Low Desert in Kalifornien am weitesten verbreitet, während in der Intermountain Region eher Beregnungsanlagen eingesetzt werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei optimaler Bewässerung durch steigende Tröpfchenbewässerungsmenge, sich die Wurzellänge und das Wurzelgewicht des Weizens sowie die Akkumulation oberirdischer Biomasse erhöhen und damit den Ertrag und die Wassernutzungseffizienz verbessern.

Achtung! Wenn Sie Sprinkleranlagen verwenden, sollten diese so eingestellt werden, dass das Wasser nicht zum Umknicken der Pflanzen führt. Außerdem sollten die Landwirte bei Temperaturen, die die Ausbreitung von Pilzkrankheiten begünstigen, ihre Pflanzen häufig kontrollieren, um gegebenenfalls Maßnahmen zur Krankheitsbekämpfung zu ergreifen. 

Der Bedarf und die Häufigkeit der Bewässerung werden anhand der folgenden Faktoren bestimmt:

– der Anzahl der Niederschläge 

– der Sorte 

– der Bodenart (sandige Böden erfordern häufigere Bewässerungen mit geringerer Wassermenge)

– der Temperatur 

– der Wasserverfügbarkeit im Bewässerungssystem und im Boden 

Die Wasserverfügbarkeit kann sich auf die Menge und die Qualität des endgültigen Kornertrags auswirken. Ein einfacher Weg zur Berechnung ist die Anwendung der folgenden mathematischen Formel, die von der Montana State University (2) vorgeschlagen wurde.

Geschätzter Ertrag (in Scheffel/acre) = 5,8 (SM + R/I – 4,1) Scheffel/acre wobei:

SM = Bodenfeuchtigkeit (Zoll)

R = Niederschlag (Zoll)

I = Bewässerung (Zoll)

1 Scheffel Weizen = 60lbs =27,216kg

1 Acre = 0,405 Hektar

Wasserbedarf in verschiedenen Wachstumsstadien von Weizen

Damit der Weizen seine physiologische Reife und seinen potenziellen Ertrag erreicht, benötigt er im Durchschnitt etwa 350 bis 600 mm Wasser. In vielen Gebieten decken die Niederschläge während der Wintersaison diesen Bedarf. Neben der Deckung des Gesamtwasserbedarfs ist jedoch auch die Verteilung des Wassers für hohe Erträge wichtig. Wasserstress und Wasserüberschuss führen in empfindlichen Phasen unweigerlich zu Ertragseinbußen. Mäßiger Wasserstress liegt vor, wenn der Boden zu mehr als 70 % ausgetrocknet ist. Um dies zu vermeiden, können Landwirte zum richtigen Zeitpunkt und mit der angemessenen Wassermenge beregnen. Weizen, der für die Getreideproduktion angebaut wird, hat einen größeren Wasserbedarf, gefolgt von Futtersorten, die während der Teigreife geerntet werden (28 % weniger Wasserbedarf), oder während des Ährenschiebens (60 % weniger Wasserbedarf) (3).

In Gebieten, in denen die Niederschläge nicht ausreichen, wird empfohlen, während der Anbauperiode 4–6-mal zu bewässern, insbesondere wenn die Landwirte ertragreiche Winterweizensorten verwenden. Ziel dieser Bewässerungen ist es, den Bedarf der Pflanzen in kritischen Wachstumsphasen wie Wurzelhalsbildung, Bestockung, Verzweigung, Blüte, Milchreife und Teigreife zu decken (4). In Trockengebieten, in denen Wasser über Bewässerungssysteme bereitgestellt wird, kann die Bewässerung alle 12-18 Tage bis zum Stadium der Teigreife erfolgen (3).

In der Phase der Aussaat und des Auflaufens

Wassermangel während der Auflaufphase kann zu Ernteausfällen führen, während ein Wasserdefizit kurz vor der Anthese die Anzahl und Qualität der Weizenkörner drastisch verringern kann. 

Bei Winterweizen trägt eine frühzeitige Bewässerung (oder Regenfälle) zum schnellen und gleichmäßigen Auflaufen der Pflanzen, zur guten Etablierung der Pflanze und zur Erhöhung der Ährenanzahl pro m2 bei. Eine Bewässerung mit 150 mm Wasser kann von Vorteil sein. Unter Umständen kann aber auch eine tiefere Aussaat erforderlich sein, um einen unerwünschten Austrieb zu vermeiden. Die Pflanzen sollten mit dem Austrieb beginnen, wenn die oberen 10 cm des Bodens ausreichend feucht sind. Die Wurzelentwicklung wird sowohl bei Winter- als auch bei Sommerweizen erheblich begünstigt, wenn sich die Durchwurzelung während des Auflaufens in der Feldkapazität befindet. Die Wurzel von Weizenpflanzen kann 1,2 bis 2 m tief wachsen, doch 70 bis 80 % der gesamten Wasseraufnahme erfolgt in den ersten 0,6 m des Bodens, wo mehr als 80 % der Pflanzenwurzel wachsen (Cutforth et al., 2013, 5).  Die zusätzliche Wassermenge durch Bewässerung sollte daher ausreichen, um diese Bodenschicht hinreichend feucht zu halten. 

Während der vegetativen Wachstumsphase (Auflaufen bis zum Schossen)

Wenn die Pflanzen wachsen und mehr aktive Blattfläche produzieren, steigt der Wasserbedarf. Um die Photosyntheseaktivität der Pflanzen aufrechtzuerhalten, können die Landwirte die Bewässerung entsprechend anpassen, um die Spaltöffnungen stets offen zu halten (Blattwasserpotenziale höher als -1,5 MPa) (Palta et al., 1994).  

Das kritische Stadium vom Schossen bis zur Anthese

Dieses Stadium gilt als das kritischste und wasserbedürftigste Wachstumsstadium des Weizens. Selbst leichter bis mäßiger Wasserstress in diesem Stadium führt zu einer Verringerung des Endertrags der Pflanzen (Körnerzahl m2) infolge einer eingeschränkten Photosynthese und eines verringerten Zell- und Blattwachstums. Bis zu 70 % des gesamten Wasserbedarfs einer Pflanze entfallen auf die Zeit von der Bestockung bis zur Blüte. In vielen Regionen wird diese Menge durch Regenfälle gedeckt. Dennoch kann auch in diesen Gebieten eine zusätzliche Bewässerung von 90-150 mm Wasser in der Blütephase sinnvoll sein. Im Mittelmeerraum, in den südlichen und mittleren Bundesstaaten der USA oder in Nordindien (bei Sommerweizen) kann dagegen mehr als eine Bewässerung in diesem Zeitraum erforderlich sein. 

Ertragseinbußen aufgrund von Wasserüberschuss

Dieses Stadium ist nicht nur im Hinblick auf Wasserknappheit, sondern auch auf Staunässe besonders empfindlich. Nach wissenschaftlichen Erkenntnissen sind Ertragsverluste von bis zu 92 % die Folge eines Wasserüberschusses in der Zeit von der Entwicklung der ersten 7 Blätter bis zum Anthesestadium (de San Celedonio et al., 2014). 

Abgesehen von der Staunässe, die einfach zu erkennen ist, sollte ein Landwirt Vorkehrungen treffen, um einen Anstieg des Grundwasserspiegels zu vermeiden. Länger andauernde anaerobe Bedingungen im Wurzelsystem (Anstieg des Grundwasserspiegels auf 0,5 m oder 19,7 in) und das Umknicken der Pflanzen können zu einem Ertragsrückgang von 20-40 % führen. (5, 2). Das Risiko des Umknickens ist bei hochwachsenden und Sommerweizensorten größer. 

Bis zur Erntereife – Ernte

Wasserdefizite bleiben auch kurz nach der Blüte ein Problem, da sie die Dauer der Kornfüllung, die Kornzahl und das Gewicht verringern (6). Nach der Blüte gilt die Kornfüllungsphase als eine der drei Phasen, die am empfindlichsten auf Wasserstress reagieren und zu erheblichen Ertragseinbußen führen. Experimentelle Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass ein Wasserdefizit die Proteine im Korn (Glutenin) und die Brotbackqualität des erzeugten Weizenmehls erhöhen kann (Zhou et al., 2018). Weitere wissenschaftliche Erkenntnisse weisen jedoch darauf hin, dass Wasserknappheit während der Milch- und Teigreife die Stickstoffaufnahme verringert und die Anreicherung von Getreideproteinen die Qualität des Endprodukts negativ beeinflusst (Ali und Akmal, 2022). 

Tipp:

Unabhängig von der Region oder dem Zeitraum, in dem sie Weizen anbauen, sollten alle Landwirte wissen, dass die Pflanzen generell produktiver sind, wenn das Wasser im Boden verfügbar ist, als wenn saisonale Bewässerungen durchgeführt werden. Deshalb ist es sehr wichtig, Maßnahmen zur Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit und der Wasserspeicherkapazität zu ergreifen.  

Verweise:

1. https://www.ers.usda.gov/webdocs/publications/43783/39923_eib116.pdf
2. https://waterquality.montana.edu/farm-ranch/irrigation/wheat/wheat-irrigation.html
3. https://alfalfa.ucdavis.edu/+symposium/proceedings/2012/12-109.pdf
4. https://iiwbr.icar.gov.in/wp-content/uploads/2018/02/EB-52-Wheat-Cultivation-in-India-Pocket-Guide.pdf
5. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/crop-information/wheat/en/
6. https://www.fao.org/3/Y4011E/y4011e06.htm
7. https://www.nature.com/articles/s41598-021-84208-7#:~:text=We%20found%20that%20with%20the,yield%20and%20water%20use%20efficiency.
8. https://alfalfa.ucdavis.edu/+symposium/proceedings/2012/12-109.pdf

Ali, N., & Akmal, M. (2022). Wheat Growth, Yield, and Quality Under Water Deficit and Reduced Nitrogen Supply. A Review. Gesunde Pflanzen, 1-13.

Cutforth, H. W., Angadi, S. V., McConkey, B. G., Miller, P. R., Ulrich, D., Gulden, R., … & Brandt, S. A. (2013). Comparing rooting characteristics and soil water withdrawal patterns of wheat with alternative oilseed and pulse crops grown in the semiarid Canadian prairie. Canadian Journal of Soil Science, 93(2), 147-160.

de San Celedonio, R. P., Abeledo, L. G., & Miralles, D. J. (2014). Identifying the critical period for waterlogging on yield and its components in wheat and barley. Plant and Soil, 378(1), 265-277.

Palta, J.A., Kobata, T., Turner, N.C. & Fillery, I.R. 1994. Remobilization of carbon and nitrogen in wheat as influenced by post-anthesis water deficits. Crop Sci., 34: 118-124.

Zhou, J., Liu, D., Deng, X., Zhen, S., Wang, Z., & Yan, Y. (2018). Effects of water deficit on breadmaking quality and storage protein compositions in bread wheat (Triticum aestivum L.). Journal of the Science of Food and Agriculture, 98(11), 4357-4368.

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