Wasserbedarf von Mais und Bewässerungssysteme

Wie erstellt man einen Bewässerungsplan für Mais, und welche Bewässerungssysteme gibt es?

Um Stress für die Pflanze zu vermeiden, müssen Landwirte einen geeigneten Bewässerungsplan erstellen, der den Wasserbedarf von Mais in verschiedenen Entwicklungsstadien während der Saison deckt. Ständiger Wasserstress beeinträchtigt das Wachstum, die Robustheit und die Widerstandsfähigkeit der Pflanze gegenüber anderen abiotischen und biotischen Stressfaktoren und führt letztendlich zu einer Verringerung des Ernteertrags.

Eine bewässerte Kultur benötigt in der Trockenzeit zwischen 5 und 7 Tonnen Wasser pro Hektar, während der gesamten Vegetationsperiode schwankt die Gesamtmenge zwischen 6 und 9 Tonnen Wasser pro Hektar.  

Bewässerungsplanung für Mais

Die Wassermenge, die über das Bewässerungssystem an die Pflanzen abgegeben wird, hängt von folgenden Faktoren ab:

– Bodenart (Wasserhaltevermögen des Bodens, Feuchtigkeitsgehalt des Bodens)

Die Bodenart sollte bei der Berechnung der benötigten Wassermengen nicht vernachlässigt werden. Sandige Böden benötigen beispielsweise bis zu 8-mal mehr Wasser als andere Bodentypen (1)

– Umweltbedingungen und Niederschläge wirken sich auf die Intensität der Verdunstung aus und sorgen für ein Gleichgewicht zwischen der benötigten Wassermenge und der Bewässerung

– Sorte und erwartete Erträge

– Pflanzdatum (früher gesäte Pflanzen benötigen weniger Wasser durch Bewässerung)

– Die Effizienz der Bewässerung. Im Allgemeinen ist es besser, eine mittlere bis geringe Wassermenge pro Anwendung zu verwenden, insbesondere bei leichteren Böden. In den Leitlinien für Maisanbauer weist die australische Regierung darauf hin, dass eine Bewässerungsmenge von 25 mm effektiver ist als eine große Bewässerung mit mehr als 33 mm Wasser. (2)

In Monaten mit hohen Temperaturen und geringen oder gar keinen Niederschlägen kann der Wasserbedarf gut gewachsener Maispflanzen 60 mm pro Woche (etwa 2-3 Gaben pro Tag) erreichen. Mit Hilfe der Bewässerungsbilanz kann der Landwirt die richtige Wassermenge für die Bewässerung ermitteln und den am besten geeigneten Zeitplan für jedes Feld erstellen (mehr dazu hier) (2).

Um die mit der oben genannten Methode erhaltenen Berechnungsergebnisse zu untermauern und zu korrigieren, kann der Landwirt Bodenfeuchtesensoren verwenden. Die Tensiometer sind dabei die preiswerteste, aber auch zuverlässigste Option (Kosten: einige hundert Dollar). Natürlich sollte man bedenken, dass die Installation und Wartung solcher Sensoren bis zu 110 Dollar pro Jahr kosten kann (3).

Wachstumsstadien und Wasserbedarf von Mais

Für den Landwirt ist es sehr wichtig zu wissen, wie der Wasserbedarf der Pflanze während der Wachstumsperiode schwankt und welches die wichtigsten Zeiträume sind, in denen der Wasserbedarf ausreichend gedeckt werden muss. Je nach Wasserverfügbarkeit kann der Landwirt während der Maisanbauzeit zwischen 3 und 9 (bzw. 11 bei leichten Böden) Bewässerungen durchführen. Die erste Bewässerung muss vor oder direkt nach der Aussaat erfolgen, um den Wassergehalt des Bodens zu verbessern und die Keimung der Samen zu fördern. In jedem Fall sollten 1 bis 3 weitere Bewässerungen den Bedarf der Pflanze am Ende der Vegetationsperiode und während der Blütezeit decken, wobei die Bodenfeuchtigkeit bei bis zu 60 % gehalten werden sollte. In der Regel wird die Wasserversorgung nach der Blüte eingestellt. Es ist wichtig zu bedenken, dass jeder Bewässerungsplan, der den Bedarf der Pflanze nicht in jedem Wachstumsstadium vollständig deckt, zu einem gewissen Ertragsverlust führt (1).

Der Wasserbedarf der Pflanzen ändert sich im Laufe der Vegetationsperiode. Wenn die Pflanzen eine größere Blattoberfläche entwickeln, steigt auch der Wasserbedarf und nähert sich dem maximalen Wasserverbrauch, wenn das Blätterdach ausgewachsen ist (40-60 Tage nach der Pflanzung). Mais erreicht seinen höchsten Wasserbedarf und reagiert sehr empfindlich auf Wasserknappheit während der Blüte und der frühen Kornfüllungsphase (60-95 Tage nach der Aussaat). Das bedeutet, dass sich ein starkes Wasserdefizit in dieser Phase negativ auf die Befruchtung, die Anzahl der Körner pro Kolben und damit auf den endgültigen Ertrag von Mais auswirkt (4). Bleibt die Bodenfeuchtigkeit in diesem Zeitraum 1 bis 2 Tage lang am Verwelkungspunkt, kann der endgültige Ertrag um bis zu 20 % sinken. Bei 6 bis 8 Tagen kann der endgültige Ertrag um mehr als 50 % sinken. Im Gegensatz dazu ist Mais in den frühen vegetativen Wachstumsstadien (bis 40 Tage nach der Aussaat) und in den Stadien der späten Kornfüllung und Reife (nach 110 Tagen nach der Aussaat) toleranter gegenüber Wassermangel.

Auch eine Überwässerung (Staunässe) kann erhebliche Probleme verursachen und den endgültigen Maisertrag negativ beeinflussen. Vor allem während der Blüte kann dies den Ertrag einer Pflanze um über 50 % verringern (4).

Bewässerungsmethoden für Mais

– Furchen- und Muldenbewässerung

Diese beiden Methoden werden in Gebieten mit ausreichenden Wasserressourcen und nur in Feldern mit einem Gefälle von weniger als 0,5 % angewandt. Besteht eine große Gefahr der Bodenverschlechterung und Erosion, sollten beide Methoden vermieden werden. Besondere Aufmerksamkeit ist auf schweren Böden mit schlechter Drainage und auf Feldern mit hohem Salzgehalt (Mais ist sehr empfindlich) erforderlich. In den wärmsten Monaten des Jahres kommt es zu einem hohen Wasserverlust durch Verdunstung.

– Bewässerung mit Sprinklern (Beregnung)

Dies ist eine der am weitesten verbreiteten Bewässerungsmethoden für Mais, vor allem auf großen Feldern. Solche Systeme erfordern Rohre, die mit hohem Druck (mehr als 8 bar) arbeiten können. Die Sprinkler liefern in der Regel Wasser mit einer Durchflussmenge von 18 bis 30 m3 pro Stunde (30.000 Liter pro Stunde). Die Bewässerung mit Sprinklern verändert die mikroklimatischen Bedingungen rund um das Blätterdach der Pflanze und kann die Transpiration und Temperatur der Blätter verringern (Cavero, 2016). Versuchsergebnissen zufolge kann die Bewässerung mit Sprinklern während der Nacht den endgültigen Ertrag der Pflanzen um 10 % erhöhen (Cavero, 2018).

Diese Technik hat drei Hauptprobleme. Zunächst gibt es einen großen Wasserverlust durch Windverwehung und Verdunstung. Außerdem wird es mit zunehmendem Wachstum der Maispflanze für die Geräte schwieriger, sich durch das Feld zu bewegen, ohne die Pflanzen zu beschädigen, wenn die Sprinkler nicht fest auf der Feldoberfläche installiert sind. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass eine solche permanente Installation mit recht hohen Kosten verbunden ist, was der Landwirt bei seiner Entscheidung berücksichtigen sollte. Schließlich erhöht diese Methode die Wasser- und Feuchtigkeitsmenge in den Kronen der Maispflanzen, was günstige Bedingungen für Pilzinfektionen schafft.

Darüber hinaus kann die Beregnung von Maispflanzen in der Blütezeit (der wichtigsten Periode mit dem höchsten Wasserbedarf) zu Problemen bei der Bestäubung und Düngung führen. Um einige dieser Schwierigkeiten zu überwinden, können die Landwirte diese Methode mit der Oberflächenbewässerung kombinieren. Sie verwenden in der Anfangsphase, wenn die Pflanzen noch jung sind, Sprinkleranlagen und wechseln in späteren Phasen zur Oberflächenbewässerung.

– Tröpfchenbewässerung

Immer mehr Landwirte entscheiden sich für die Bewässerung ihrer Maisfelder mit oberirdischer Tröpfchenbewässerung, da diese Methode eine höhere Wassereinsparung (25-55 %), eine effizientere Wassernutzung durch den Mais und schließlich auch höhere Erträge (10-50 %) ermöglicht (5, 2, Lamm & Trooien, 2003.). Im Vergleich zur Beregnung hat die Tropfbewässerung den zusätzlichen Vorteil, dass sie die Blätter der Pflanzen nicht benetzt und somit das Risiko von Pilzkrankheiten verringert. Das System wird seit über einem Jahrzehnt in verschiedenen Klimazonen (gemäßigte und subhumide Zonen) erfolgreich getestet und eingesetzt.

Darüber hinaus bietet die Tropfbewässerung dem Landwirt die Möglichkeit der Fertigation (Düngung über das Bewässerungssystem). Die verwendeten Tropfsysteme haben in der Regel eine Durchflussrate von 1 Liter pro Stunde. Die Bewässerungsrohre werden meist in jeder zweiten Maisreihe verlegt, und die Tropfschläuche haben einen Abstand von 1,4 bis 1,6 Metern zueinander. In einigen Regionen Italiens setzen Landwirte erfolgreich eine Version des herkömmlichen Tröpfchenbewässerungssystems namens LPS (Low-Pressure System) ein, die die Bewässerung größerer Felder (30 Hektar) ermöglicht. Die Durchflussmenge der Tropfschläuche in einem LPS-System beträgt 0,6 Liter pro Stunde (6). 

Um die beste Entscheidung zu treffen, sollte ein Landwirt die Effizienz, die Nachhaltigkeit, aber auch die Kosten eines jeden Bewässerungssystems in Betracht ziehen. In jedem Fall ist es sinnvoll, einen zugelassenen Agronomen vor Ort zu konsultieren und die Effizienz des jährlich angewandten Bewässerungsplans zu dokumentieren. Es ist wichtig zu bedenken, dass es keine goldene Regel oder ein festes Erfolgsrezept gibt, das auf alle Felder passt, und dass Landwirte möglicherweise einige Versuche durchführen müssen, um herauszufinden, was für das Feld und die Kultur am besten geeignet ist.

Verweise

1. https://www.nature.com/articles/s41598-019-41447-z
2. https://industry.nt.gov.au/data/assets/pdf_file/0016/233413/tb326.pdf
3. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frwa.2021.627551/full
4. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/crop-information/maize/en/
5. https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2095311917618331?token=F1966E1077C2EA9878013C02E8B0280162EA4494CDD736C3EFC81D008A7849E2B728BB0B3E1D7248B1109B9614770EC2&originRegion=eu-west-1&originCreation=20220405075809
6. https://irrigazette.com/en/news/drip-irrigation-maize-corn-france-and-italy

Lamm F R, Trooien T P. 2003. Subsurface drip irrigation for corn production: A review of 10 years of research in Kansas. Irrigation Science, 22, 195–200

Cavero Campo, J., Faci González, J. M., & Martínez-Cob, A. (2016). Relevance of sprinkler irrigation time of the day on alfalfa forage production.

Cavero, J., Medina, E. T., & Montoya, F. (2018). Sprinkler irrigation frequency affects maize yield depending on irrigation time. Agronomy Journal, 110(5), 1862-1873.

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