Wie AQUA4D® die Wassernutzungseffizienz durch präzise Bewässerung steigert

„Die prognostizierten Auswirkungen des Klimawandels werden voraussichtlich zu einer Verringerung der Wasservorräte und einem Anstieg des Wasserbedarfs führen. Die wirtschaftliche Gesundheit und Nachhaltigkeit der bewässerten Landwirtschaft wird davon abhängen, inwieweit sich die Erzeuger an die zunehmenden Wasserengpässe anpassen können, insbesondere durch eine verbesserte Wassernutzungseffizienz.“ – Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten

„Obwohl die Bodenfeuchte nur etwa 0,005 % der globalen Wasserressourcen ausmacht, ist sie ein wichtiger Bestandteil des Wasserkreislaufs und eine Schlüsselvariable, die zahlreiche Prozesse und Rückkopplungsschleifen innerhalb des Klimasystems steuert.“ – Europäische Umweltagentur

Angesichts des Klimawandels und der wachsenden Weltbevölkerung, die eine „perfekte Sturmkonstellation“ für die weltweite Nahrungsmittelversorgung schaffen, liegt der Fokus derzeit darauf, wie mehr Menschen mit weniger Ressourcen ernährt werden können. Wasserknappheit ist eines der größten Probleme, und eine effizientere Wassernutzung steht im Vordergrund eines der 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen – Ziel 6: Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen, in dem es heißt: „Es wird davon ausgegangen, dass die Wasserknappheit mit dem Anstieg der globalen Temperaturen infolge des Klimawandels zunehmen wird. Es bedarf einer verstärkten internationalen Zusammenarbeit, um die Wassereffizienz zu fördern und Aufbereitungstechnologien in Entwicklungsländern zu unterstützen.“

Der Schlüssel dazu liegt nicht nur in der Verbesserung des Zugangs zu Wasser, sondern auch darin, durch eine effizientere Wassernutzung viel mehr aus dem vorhandenen Wasser herauszuholen. Die Wasserversorgung ist nur die eine Seite des Problems – ebenso wichtig ist es, dafür zu sorgen, dass diese Feuchtigkeit lange genug im Boden verbleibt, damit die Pflanzen sie nutzen können.

Daher wird intensiv daran geforscht, wie man das Beste aus der Bewässerungslandwirtschaft herausholen und die Bodenfeuchtigkeit dort erhalten kann, wo sie am dringendsten benötigt wird. Dazu gehört alles von der Verwendung von Torfmoos, Perlit (einem vulkanischen Glas) und Membranen bis hin zu anderen Mitteln, um die Absorptionseigenschaften zu verbessern. Angesichts der zunehmenden Wüstenbildung wird auch intensiv daran geforscht, wie man in Wüstenumgebungen Nahrungsmittel anbauen kann. Gerade in diesem Jahr baut ein Team in Chongqing Lebensmittel in chinesischen Wüsten an, indem es eine Paste aus einer Substanz in Pflanzenzellwänden hinzufügt, und eine norwegische Innovation versieht Sandpartikel mit einer Tonbeschichtung, die es ihnen ermöglicht, Wasser zu binden.

Ein Großteil dieser Innovation konzentriert sich jedoch auf den Boden selbst. Das Geniale an der AQUA4D®-Technologie – und ihrer inhärenten Anpassungsfähigkeit, egal ob im Gewächshaus oder auf freiem Feld – ist, dass der Fokus ganz auf dem Bewässerungswasser selbst liegt, was bedeutet, dass sie bei allen denkbaren Bodenarten wirksam ist. Besser noch: Die besten Ergebnisse wurden bei Böden und Bewässerungswasser von sehr geringer Qualität erzielt. Eine subtile Veränderung des Wassers kann enorme Auswirkungen auf den Boden, die Pflanzen und damit auf die gesamte Wassernutzungseffizienz haben.

WUE: Wassernutzungseffizienz

Die FAO (Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen) definiert die Wassernutzungseffizienz (WUE) als „das Verhältnis zwischen effektiver Wassernutzung und tatsächlicher Entnahme“[1]. Sie ist für eine effektive landwirtschaftliche Produktion absolut unerlässlich, wie der Agrarwissenschaftler Gerald Stanhill in einer renommierten Veröffentlichung aus dem Jahr 1986 feststellte: „Es hat sich gezeigt, dass dort, wo Wasser der wichtigste Faktor ist, der das Pflanzenwachstum begrenzt, jede Steigerung der WUE, die durch die Eliminierung oder Reduzierung unproduktiver Wassernutzung erreicht wird, zu einer Erhöhung der Transpiration und des Ertrags führt.“[2] Mit anderen Worten: Die Verbesserung der WUE spart nicht nur Wasser, sondern führt auch zu besseren Erträgen. Diese Korrelation wurde durch mehrere Feldstudien mit Landwirten, die mit dem AQUA4D®-System arbeiten, bestätigt. Schauen wir uns einige dieser Ergebnisse genauer an.

Agadir, Marokko, 2012: Zusammenarbeit mit dem Hassan II Institute of Agronomy zur Untersuchung der Auswirkungen von AQUA4D® auf Tomatenkulturen in Gewächshäusern. Die Ergebnisse zeigten, dass der Ertrag pro Pflanze um mehr als ein Drittel stieg, bei einer Wasserverwertungsrate (WUE) von 41 %:

Palästinensisches Gebiet, 2012–2013: Zusammenarbeit zwischen USAID und der Al-Quds-Universität zur Untersuchung der Auswirkungen der Verwendung von aufbereitetem Brackwasser auf Paprikapflanzen (veröffentlicht im Journal of Agricultural Science and Technology im Jahr 2014). Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass „es möglich ist, die Quantität und Qualität des Ertrags durch den Einsatz elektromagnetischer Wassertechnologie vor Ort zu verbessern“, und stellten gleichzeitig eine „deutliche Steigerung der Wasserproduktivität“ fest – 8,7 kg/m3 für die Kontrollpflanzen und 10 kg/m3 für die behandelten Pflanzen.

Spanien, 2015-16: Untersuchung des Einflusses der AQUA4D®-Behandlung auf das Pflanzenwachstum, den Wasserverbrauch und die Wassernutzungseffizienz in Gewächshäusern und bei bewässerten Freilandkulturen. Die Kulturen wurden in randomisierten Blöcken angeordnet, wobei die Hälfte mit unbehandeltem Wasser und die andere Hälfte mit AQUA4D®-behandeltem Wasser versorgt wurde. Einmal pro Woche wurden die Pflanzenhöhe, die Anzahl der Blätter und die Anzahl der Tomaten gemessen. Die Wassernutzungseffizienz wurde anhand des Verhältnisses von Gesamtbiomasse/Wasserverbrauch und Gesamtertrag/Wasserverbrauch berechnet. Bei den behandelten Pflanzen wurde eine höhere Wassernutzungseffizienz sowie eine höhere Fruchtqualität gemessen: „Tomaten von mit Aqua4D behandelten Pflanzen wiesen einen deutlich höheren Säuregehalt und eine höhere Festigkeit auf, beides Indikatoren für gute Qualität.“

Ecuador, 2018: Aktuelle Studie von Februar bis August während der Trockenzeit bei einer Kultur von Gypsophilia-Nelken in Alabuela, die auf sandigen Böden wachsen. Die Installation des AQUA4D®-Systems auf einer Parzelle zeigte 27 % mehr verfügbares Wasser im Boden bei einer Verringerung von Salzen und Chlor.

Kalifornien, 2017–2018: Bei einem Mandelproduzenten im Central Valley. Die Ergebnisse zeigten deutlich höhere Erträge im Vergleich zur Kontrollgruppe, während die endgültigen Tensiometerergebnisse im August 2018 einen um 31,5 % höheren Feuchtigkeitsgehalt im Boden ergaben.

Bild: Turlock Fruit Co., Kalifornien, und ihre AQUA4D®-Anlage

So funktioniert es: die Wissenschaft
Es ist wichtig zu betonen, dass in vielen dieser Fälle und darüber hinaus eine bessere WUE in den Ergebnissen zum Vorschein kam, obwohl das ursprüngliche Ziel der Studie darin bestand, eine Reihe anderer Probleme zu untersuchen, die mit dem AQUA4D®-System gelöst werden können, darunter Verstopfungen/Kalkablagerungen, Bodenversalzung oder Bewässerung mit Brackwasser. Viele Landwirte haben festgestellt, dass die Installation eines Systems nicht nur ihr Problem beseitigt, sondern auch zu Wassereinsparungen und höheren Erträgen führt. Dies erklärt den schnellen ROI, da sich das System um ein Vielfaches amortisiert.

Die proprietäre Schweizer Technologie, die erstmals Anfang der 2000er Jahre eingesetzt wurde, behandelt das Wasser mit einer Technologie, die auf einem schwachen Resonanzfeld basiert. Dies hat einen subtilen Einfluss auf die Struktur des Wassers selbst und seine Oberflächenspannung.

Wie wirkt sich das auf den Boden und die Pflanzen aus? Auf molekularer Ebene können die Wassermolekülcluster in kleinere Bestandteile zerlegt werden, wodurch sie leichter in die Mikroporen des Bodens eindringen können. Dies führt zu einer besseren Wasserspeicherung, sodass weniger Bewässerungswasser benötigt wird, was zu den in den oben genannten Fällen beobachteten erheblichen Wassereinsparungen und einer besseren Wasserverwertungsrate führt.

Schlussfolgerung

Wie Walter Thut, Mitbegründer von AQUA4D, kürzlich in einem Interview sagte, ist diese Technologie wirklich bahnbrechend, und die wissenschaftlich validierten Ergebnisse zur Wassernutzungseffizienz und der zunehmende Einsatz des Systems in wasserarmen Gebieten sind ein Beweis dafür. Angesichts der Schätzung der FAO, dass 40 % der Weltbevölkerung von Wasserknappheit betroffen sind, war die Bedeutung noch nie so groß und der Ruf nach einer Innovation, die die Bewässerung weltweit auf eine effizientere Wassernutzung umstellt, noch nie so laut.

[1] http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/agwa/docs/bari2017/Session2/Efficiency_introduction_I.pdf

[2] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0065211308604654#!