DSpace
KOBRA
KOBRA

KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 11 / Ökologische Agrarwissenschaften  → Boden- und Pflanzenbauwissenschaften  → Fachgebiet Agrartechnik  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2017020151995

Title: Konstruktive und funktionale Entwicklung eines selbststeuernden Unterflurbewässerungsverfahrens
Authors: Dührkoop, Andrea
???metadata.dc.subject.swd???: BewässerungSelbststeuerungUnterflurbewässerungSchlauch
???metadata.dc.subject.ddc???: 630 - Landwirtschaft, Veterinärmedizin (Agriculture)
Issue Date: 1-Feb-2017
Series/Report no.: Forschungsbericht Agrartechnik des Fachausschusses Forschung und Lehre der Max-Eyth-Gesellschaft Agrartechnik im VDI (VDI-MEG)570
Abstract: Unter Einfluss des gegenwärtigen Klimawandels sowie dem Anstieg der Erdbevölkerung ist der effiziente Umgang mit den vorhandenen Wasserressourcen ein zentrales Thema in der Bewässerungslandwirtschaft. Die Unterflurbewässerung ist ein seit Jahrtausenden bekanntes Verfahren, bei dem das Bewässerungswasser unterhalb der Erdoberfläche aufgebracht wird und der Pflanze direkt im Wurzelraum zur Verfügung steht. Die Gefäßbewässerung ist ein selbststeuerndes Verfahren wobei die Wassergabe aus dem unglasierten Tongefäß aufgrund der im umgebenden Boden anliegenden Saugspannung erfolgt. Diese wassersparende und dem Wasserbedarf der Pflanze angepasste Bewässerungsweise ist Grundlage der Überlegungen und Untersuchungen der vorliegenden Arbeit. Ausgehend von dem Gedanken der Kombination der Vorteile der Gefäßbewässerung mit denen moderner Materialien, die eine maschinelle Installation ermöglichen und eine lange Lebensdauer aufweisen, wurde die Entwicklung einer selbststeuernden Bewässerung verfolgt. Materialrecherchen und eine Auswahl als geeignet identifizierter Materialien führten zu Laboruntersuchungen an Hand derer die Darcy-Eigenschaften (linearer Zusammenhang zwischen Volumenstrom und anliegendem Druck) überprüft wurden. Membranen erwiesen sich danach als geeignet, so dass an einer ausgewählten Schlauchmembran weitergehende Untersuchungen zum Einsatz für die Bewässerung vorgenommen wurden. Diese umfassten Langzeitlaborversuche im Boden zur Untersuchung der Entwicklung der Durchlässigkeit der Schlauchmembran über die Zeit, sowie zum Nachweis der Selbststeuerung des Systems. Mit den gewonnenen Ergebnissen war es möglich großmaßstäbliche Versuche im Gewächshaus zu realisieren, bei der die Schlauchmembran im Vergleich zur Tropfbewässerung hinsichtlich Wasserverbrauch und Ernteertrag an Standorten in Deutschland und Algerien getestet wurde. Diese Gewächshausversuche zeigten vielversprechende Ergebnisse für die Membranschlauchbewässerung mit im Vergleich zur Tropfbewässerung erhöhten Erträgen bei gleichzeitig geringerem Wasserverbrauch. Dies wurde besonders bei Verwendung von Bewässerungswasser mit erhöhtem Salzgehalt deutlich. Sorgfältiger Beachtung bedarf die Wasserqualität, da die Membranschlauchbewässerung auf Wasserverunreinigungen mit Durchflussverminderung reagiert, die sich nachteilig auf die Pflanzenentwicklung auswirkt. Aufgabe weiterer Forschungen muss es demnach sein, technische Verfahren zu entwickeln, die die langfristige Leistungsfähigkeit der Membran im Bewässerungsbetrieb aufrechterhalten.Due to climate change and population growth an efficient use of available water resources in irrigated agriculture is an important issue. Subsurface irrigation is known since thousand years and characterized by water supply underneath the soil surface directly in the plant rooting zone. Pot irrigation in particular is characterized by its auto-regulative operation with water supply via the porous wall of an unglazed clay pot, driven by the soil water tension around the pot. This water efficient irrigation method was at the origin of the investigations of this dissertation. Objectives comprised combining the advantages of pot irrigation with modern materials to allow for mechanized installation and a long lifecycle, in order to develop an economic and water-saving auto-regulative irrigation technique. Literature reviews for a selection of appropriate pipe materials was followed by laboratory analysis to proof their Darcy-properties (linear relation between volume flow rate and applied pressure). Membranes gave the best results, subsequently a tube membrane investigated for irrigation in detail. These investigations comprised long-term experiments for analysis of permeability over time and extensive testing to proof the system’s auto-regulative operation. The results allowed for large scale experiments in greenhouses in Germany and Algeria, where drip irrigation was compared to the tube membrane system with regard to water consumption and yield. The greenhouse experiments showed promising results for the membrane irrigation with higher yields and less water consumption as compared to drip irrigation, especially when using irrigation water with elevated salt content. The membrane irrigation system requires careful operation in terms of water quality because the membrane permeability is sensitive to water pollution, with negative impact on plant development. According to this finding, further research should focus on the development of procedures to maintain and rehabilitate the long-term performance of the membrane.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2017020151995
Appears in Collections:Dissertationen

Files in This Item:

File Description SizeFormat
DissertationAndreaDuehrkoop.pdf26.24 MBAdobe PDFView/Open

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.