Aktuelle Ausgabe 01/2024

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Geregelte Drainage: Effektive Nutzung von Drainagewasser

Drainagen beseitigen schädliche Staunässe in Böden und tragen so zur Verbesserung der Boden­durchlüftung, der Aktivität des Bodenlebens und der Nährstoffsituation bei. Phänomene wie häufige, lang andauernde Trockenperioden, fehlende Grundwasserneubildung, aber auch z. B. die Eutrophierung offener Gewässer bringen Drainagen zunehmend in Diskussion. Dabei kann eine geregelte Drainagierung der landwirtschaftlichen Nutzflächen zur Lösung der Probleme beitragen, wie Jan Geiger, GEIGER agri solutions, ausführt.


Die geregelte Drainage beschreibt dabei die Regulierung des Durchflusses am Dränauslauf: Das Wasser wird aus dem Sammler kurz vor der Vorflut kontrolliert angestaut (s. Abb. 1).

Die Ziele sind dabei sehr vielfältig:

  • Bei längeren Trockenperioden wird durch die gesteuerte Wasserhaltung in der Fläche eine ausreichende Wasserversorgung der Pflanzenbestände sichergestellt.
  • Zugleich kann durch die Reduzierung der Abflüsse eine zu tiefe Entwässerung verhindert werden und Grundwasser kann sich besser neu bilden.
  • Maßnahmen zur Bewässerung können reduziert werden bzw. wird beregnet, geht weniger Wasser durch die Drainagen verloren.
  • In vegetationsarmen Phasen wie z. B. im Winter kann man durch höhere Bodenwassergehalte unterhalb des Wurzelbereiches reduktive Verhältnisse im Boden erzeugen. Dadurch kann man in tieferen, für die Pflanzen unerreichbaren Bereichen den Abbau des Nitrats zu elementarem Stickstoff fördern, welches ansonsten unter Umständen über Drainagen in offene Gewässer gelangt wäre.

konventionelle va. gesteuerte Drainage; Quelle: Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH, zum Vergrößern bitte anklicken

konventionelle va. gesteuerte Drainage; Quelle: Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH, zum Vergrößern bitte anklicken


Regulierung des Durchflusses im Jahresverlauf

In der landwirtschaftlichen Praxis muss die Anstauhöhe der Drainagen über den Jahresverlauf an die Bedingungen und die Kulturart angepasst werden.

Nach der Ernte bzw. über den Winter sollte man möglichst viel Wasser anstauen, da in den letzten Jahren eine Zunahme der Niederschläge in den Wintermonaten zu beobachten war. Dieses angestaute Wasser kann man dann weiter Richtung Frühjahr nutzen. Gleichzeitig schaffen hohe Wasserstände im Winter günstige Bedingungen für Denitrifikationsprozesse, da im Winter weniger Nährstoffe von den Pflanzen aufgenommen werden können. Diese Nährstoffe sind somit höherer Auswaschgefahr ausgesetzt.

Im Frühjahr muss man dann den Oberboden wieder entwässern, um ihn maschinell bearbeiten zu können oder anstehende Pflege- und Düngemaßnahmen durchzuführen. Je nach Standort und Bedingungen braucht dabei häufig gar nicht der gesamte Horizont über der Drainage entwässert zu werden. Denn jeder Zentimeter, den man nicht ablässt, muss während der weiteren Vegetationsperiode auch nicht wieder aufgefüllt werden. Nach der letzten Überfahrt im Frühjahr und im weiteren Vegetationsverlauf sollte man wieder höhere Anstauhöhen anpeilen, um möglichst viel der Niederschläge zurückzuhalten und in der ertragsbildenden Phase für die Pflanzen nutzbar zu machen. Die Anstauhöhe richtet sich hier stark nach der angebauten Frucht und dem Bodentyp, da es gilt, Staunässe im Wurzelbereich der Pflanzen zu vermeiden.


Versandungen effektiv vorbeugen

Einmal jährlich sollte die Drainage kurzzeitig komplett freilaufen, um durchzuspülen (sprich: keine Rückstauung von Drainagewasser). Am besten eignet sich hier die Phase nach dem Winter, da in dieser Zeit der höchste Druck auf die Drainage vorherrscht. Der Gefahr von Versandungen in Drainagen kann damit effektiv entgegengewirkt werden. Dieses Verfahren kann eine manuelle Spülung der Drainage mit einem Spülgerät zwar nicht verhindern, jedoch verzögern.


Regelungsschacht; Quelle: Geiger
Regelungsschacht; Quelle: Geiger
Einstellbare Anstauhöhe über Regelungsschächte

Kurz vor der Vorflut wird im Sammler ein sogenannter Regelungsschacht gesetzt (Bild unten). Dieser funktioniert dabei als zentrale Steuereinheit und steuert das komplette angeschlossene System. Laufen mehrere Sammler in einem Schacht zusammen, empfiehlt es sich, den Regelungsschacht kurz hinter dem Schacht im Auslauf zu montieren. So lassen sich alle Sammler zeitgleich regeln. Im Regelungsschacht befinden sich 15 cm hohe Schieberelemente, durch die sich die Wassersäule einstellen lässt. Zieht man alle Elemente hoch, entspricht das einer normalen, ungesteuerten Drainage. Mit einem teleskopierbaren Regulierstab lassen sich die Schieberelemente verstellen. Die Funktion erinnert an einen Siphon: Überschüssiges Wasser kann weiterhin ablaufen und es bildet sich entsprechend der eingestellten Höhe der Schieberelemente ein neuer Wasserhorizont im Boden. Den Regelungsschacht gibt es dabei in verschiedenen Längen und Anschlussgrößen, um sich an die örtlichen Gegebenheiten anzupassen. Das System kann nicht nur in neue, sondern auch in bestehende Drainagen installiert werden.


Ebene Flächen mit höchstem Potenzial

Die beste Funktionalität ist in ebenen Feldern (unter 1 % Steigung) gegeben, da hier gleiche Bedingungen für die Pflanzen durch eine einheitliche Entfernung der Bodenoberfläche zur Wassersäule gegeben sind. Wasser lässt sich zwar auch in Flächen mit Steigungen anstauen, jedoch ist der Effekt der geregelten Drainage durch die zunehmende Entfernung der Wurzeln zum Wasserhorizont geringer. Abhilfe können hier hintereinander geschaltete Regelungsschächte oder unterirdische automatische Anstauventile leisten. Dadurch wird das Wasser stufenweise angestaut und wieder in die Wurzelnähe gebracht. Das wird jedoch mit steigendem Gefälle immer aufwendiger und teurer. Man sollte sich gut überlegen, bis zu welcher Steigung der Einsatz der geregelten Drainage dann noch wirtschaftlich ist.


Studien zeigen weltweit ähnliche positive Effekte

Die geregelte Drainage ist keine neue Errungenschaft: Insbesondere in den USA gibt es seit vielen Jahrzehnten derartige Produkte zu kaufen und dementsprechend viele wissenschaftliche Veröffentlichungen sind verfügbar. In Europa ist die litauische Firma EkoDrena seit 2018 mit einem erwerbbaren Produkt am Markt (Vertrieb in Deutschland über GEIGER agri solutions), wobei das Produkt aus zahlreichen wissenschaftlichen Arbeiten des Gründers Andrius Marinas zu der Thematik hervorgegangen ist. Egal in welcher Region der Welt Versuche und Studien gemacht wurden: Meist wird von einer Ertragssteigerung im Mittel von 5–10 % berichtet. In sehr trockenen Jahren kann diese sogar auf 20–25 % ansteigen, da die Pflanzen im gesteuerten Drainagen-Bereich länger Wasser zur Verfügung haben. Bezüglich der Reduzierung der Auswaschung von Düngestoffen wie Ammonium, Nitrat und Phosphor ist die Höhe der Effekte stark abhängig u. a. von Bodentyp, Temperatur und Vegetation. Dementsprechend schwanken die Zahlen in einem sehr großen Bereich, zeigen aber fast immer positive Veränderungen der Wasserqualität am Drainagenauslauf.


Fazit

Eine Regulierung der Drainage ist vor allem für Flächen interessant – und wirtschaftlich –, die kaum Steigung aufweisen und sich in Regionen mit ausgeprägter Frühjahrs- oder Frühsommertrockenheit befinden. Zudem sind die Effekte auf Böden mit einer geringen Wasserhaltefähigkeit besonders positiv zu bewerten. Hinzu kommt eine Reduzierung des Ertragsrisikos durch lange Trockenperioden.

Stand: 09.10.2023