Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Geisenheim University, Zentrum für Angewandte Biologie, Institut für Bodenkunde und Pflanzenernährung durchgeführt. Umweltverträglichkeit und Effizienz verschiedener integrierter Anbausysteme, i.e. Futterpflanzen-Monokulturen und an Agroforestry/Intercropping angelehnte Verfahren werden evaluiert. Ziel ist die Identifizierung der optimalen Kombinationen aus Ertragsleistung und Umweltverträglichkeit. Im Fokus stehen die Entwicklung eines robusten Niederdruck-Bewässerungssystems, die Minimierung der Wasserverluste, agronomische und technische Maßnahmen zur Vermeidung von Bodenversalzung und die Ertragsoptimierung. Dazu werden u.a. pflanzen- und bodenbezogene Parameter analysiert und die Ergebnisse an die lokalen Akteure vermittelt. Auf Grundlage der Ist-Zustandsanalyse (Wasser, Boden, technische Infrastruktur) wird das Bewässerungssystem dimensioniert, konzeptioniert und entwickelt. Dies beinhaltet Technik, Steuerung und Effizienz der Bewässerung. Zur Leistungsvalidierung wird ein Bewässerungsversuch angelegt. Das neue System unter Einsatz des vorgeklärten Pondwassers wird der etablierten Furchenbewässerung gegenübergestellt. Für eine Mais-betonte Monokultur werden Ertrag, Qualität, Wasser- und Nährstoffnutzungseffizienz ermittelt. Die Wasserverteilungshomogenität und Wasserverluste sowie der Versalzungsgrad und die Schadstoffanreicherung werden erfasst. Zur Untersuchung der Eignung des Pondwassers, der Klärschlämme und verschiedener Kultursysteme werden die Kulturansätze in Feldversuchen auf Kleinparzellen verglichen. Dazu werden regelmäßig Daten zur Pflanzenphysiologie und -leistung, Ernährungsstatus, phänotypische Merkmale, Schädlingsbefall und Qualitätsparameter erhoben. In mehreren iterativen Optimierungsschritten soll eine 'best practice' für die Bewässerung mit Pondwasser identifiziert werden. Um die verfügbaren Ressourcen (Wasser & Nährelemente) möglichst vollständig zu nutzen und Austräge in die Umwelt auszuschließen wird ein großflächiger Anbau durchgeführt. Entlang des Gefälles erfolgt eine Staffelung der Kultursysteme nach Wasserstresstoleranz.
Das Projekt "Hydraulische Modellversuche zu transienten ober- und unterirdischen Strömungsvorgängen bei Oberflächenbewässerungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. In diesem Forschungsvorhaben werden die ober- und unterirdischen transienten Strömungsvorgänge bei einer Furchenbewässerung in einem hydraulischen Modell untersucht. Das Modell besteht aus einer 1,0 m breiten und 26 m langen Rinne, in der ein ca. 50 cm dicker Boden mit einer Furche eingebracht werden kann. Die geplanten Untersuchungen können damit naturähnlich (ohne Maßstabsverzerrung) erfolgen. Es werden erstmalig die ober- und unterirdischen Strömungsvorgänge in der Anlauf-, der Speicher-, der Absenkphase und der Rückzugsphase simultan in zeitlicher und räumlicher Auflösung registriert. Die Experimente sollen u.a. physikalisch bzw. chemisch interpretierbare und modelltechnisch umsetzbare Hinweise zur Stabilität des Furchenquerschnittes (Erosion) und vor allem auch zur Umverteilung von Feinteilen liefern, die die Oberflächenrauhigkeit und die Infiltrationseigenschaften nach mehreren Bewässerungsvorgängen verändern. Die Ergebnisse der Versuchsreihen dienen auch dazu, bestehende Rechenansätze bezüglich der sich ausbildenden Wellenverformungen in der Furche in Abhängigkeit von den unterirdischen Strömungsvorgängen zu überprüfen und ggf. zu verbessern sowie Eingangsparameter für ein am Institut für Hydrologie und Meteorologie zu entwickelndes Programmsystem zur optimalen Steuerung von Oberflächenbewässerungen unter Einsatz neuronaler Netze bereitzustellen. Der Entwurf, die Überprüfung der Submodule und das zweckgerichtete iterative Verknüpfen des modulartig aufgebauten Programmsystems orientieren sich an den Ergebnissen des hydraulischen Modells.