4 Phytomonitoring und Bewässerung nach Bestands-transpirationssummen

4.1  Ableitung des Vorhabens

Es gibt derzeit keine Methode, mit der die Bestimmung des Wasserumsatzes in Pflanzenbeständen so präzise erfolgt, dass ein eingriffsfreier automatischer Betrieb einer Bewässerungsanlage über längere Zeitabschnitte möglich ist. Besonders in Perioden extrem hoher Einstrahlung und den daraus folgenden erhöhten Wasser-umsätzen ist eine bedarfsgerechte Bewässerung ohne Überschuss kaum möglich.

Dementsprechend werden aus Sicherheitsgründen Bewässerungssysteme mit Überschuss betrieben, was zu den bekannten ökonomischen und ökologischen Nachteilen führt.

Auch bei geschlossenen Verfahren der Nährlösungsrezirkulation ist die Bestimmung der Wasserumsätze wichtig, um eine exakte Dosierung der Nähr-lösungskomponenten vornehmen zu können.

Mit der Phytomonitoringtechnologie bzw. mit Ansätzen wie dem „Speaking Plant“-Konzept soll versucht werden, durch direkte Messung an der Pflanze, Informationen über den Stoff- und Wasserumsatz zu bekommen.

Auf Grund der komplexen Beziehungen zwischen den Stell- und Störgrößen im Gewächshaus und pflanzenphysiologischen Abläufen sind prädiktive Modelle zur Steuerung der Pflanzenversorgung sehr aufwendig und stark von den speziellen Bedingungen abhängig. Die Integration gemessener Zustandswerte des Pflanzen-bestands in vorhandene Modelle bzw. die Erfassung von Stoffströmen mittels Sensoren ergeben neue Möglichkeiten zur Bewässerungssteuerung.

Eine interessante Alternative stellen Kombinationsmethoden, wie sie von BECK (2000) aufgezeigt wurden, dar. Dabei werden entweder Klimamodelle durch online-Messungen adaptiert oder es werden Sensoren durch gleichzeitig stattfindende Modellierungsberechnungen überwacht. In jedem Fall müssen für diese Zwecke die Unsicherheiten des Modells und der direkten Messung abgeschätzt werden.

Die gemessenen Pflanzendaten können, als Rückkopplung der automatischen Adaption von Modellen, in dem Steuerungsalgorithmus eingesetzt werden (BAILEY et al., 1999). Dieser wird ebenso stark von den Bodenfeuchtigkeitsmessungen unterstützt. Forschungsergebnisse zeigen, dass Bodenfeuchtigkeitszustand, Blatt-temperatur und Transpirationsrate miteinander verknüpft sind (QIU et al., 2000). Plausibilität und Präzision der Informationsgewinnung und der Mengenkalkula-tion im Bestandesniveau sind Voraussetzung für eine akkurate Wasserbilanzbildung.

Ziel der experimentellen Untersuchungen ist, anhand von direkten Messungen an Pflanzen oder Pflanzenteilen eine neue Steuerungsmethode zur Bewässerung von gartenbaulichen Kulturen zu entwickeln. Zur Erreichung dieses Zieles werden die folgenden Teilaspekte unter Versuch gestellt:

• ► Test von Sensoren zur Messung von Wasserumsätzen in Pflanzenbeständen:
• Tensiometrie,
• Gaswechselmessung,
• Saftstrommessung.
• ► Erfassung von Transpirationssummen in Pflanzenbeständen mit Hilfe der Gaswechselmessung an einer Vielfalt von Kulturen mit hohen Wasserumsätzen (Gemüse- und Zierpflanzen) und auf Substraten mit unterschiedlichem Pufferungs-vermögen:
• Erstellung von Wasserbilanzen an offenen hydroponischen Systemen,
• Erstellung der Wasserbilanz eines offenen hydroponischen Systems unter hohen Einstrahlungsbedingungen.
• ► Automatische Bewässerungssteuerung mit gemessenen Transpirationssummen bei hohen Wasserumsätzen:
• Steuerung der Bewässerung mit definiertem Überschuss,
• Steuerung der Bewässerung ohne Überschuss.
• ► Analysen zur Stickstoffdynamik im Substrat und im Überschusswasser der transpirationssummengesteuerten Bewässerung ohne Drainage.
• ► Überprüfung des effizienten Wassereinsatzes in der neuen Steuerungsmethode.

4.3.1  Auswahl der Messverfahren zur Erfassung von Wasserbilanzen

• Tensiometrie

Das Tensiometer „T3“ der Fa. UMS wurde zur Messung der Saugspannung im Substrat, wie auch zur Bewässerungsregelung, eingesetzt. Es sind elektronische Druckaufnehmertensiometer, die das Wasserpotenzial im Substrat über Diaphrag-ma, Wasser und Druckumformer messen.

Der Kerzendurchmesser beträgt ca. 20 mm und die Kerzenlänge ca. 50 mm. Der Messkopf hat eine Höhe von ca. 40 mm und einen unteren Durchmesser von 14 mm. Das Tensiometer „T3“ hat einen Messbereich von 0 bis 850 hPa = pF 2,9 - abzüglich Schaftlänge (1 cm = 1 hPa) (Tab. 29, Abb. 67 b)).

Die Sensoren wurden über die potentialfreien Eingänge (acht) des PTF-Mess-gerätes an der Ringleitung angeschlossen (Abb. 20).

• Saftstrommessung

Der LPS-05MD Phytomonitor wurde von der Fa. PHYTECH Ltd. entwickelt. Das Gerät beinhaltet verschiedene Sensoren zur Ermittlung wichtiger Pflanzendaten. Folgende Pflanzendaten und andere Messgrößen können durch die Sensoren erfasst werden:

• Lufttemperatur und Luftfeuchte,
• Grenzschichtwiderstand,
• Fruchtwachstum,
• Blatt- und Fruchttemperatur,
• Blütentemperatur,
• Stängeldurchmesser,
• Substratfeuchte und Substrattemperatur.

Die Sensoren SF-4 und SF-5 wurden entwickelt, um eine kontinuierliche Messung der Saftflussratevariationen in den axialen Organen der Pflanze zu ermöglichen (Tab. 31, Abb. 68). Ihre Funktion basiert auf dem Prinzip der Wärme-bilanzmessung des Saftstroms (Abb. 15).

	Abb. 15: Generelle Ansicht der SF-Stängelflusssensoren (PHYTECH Ltd., 1998)

Ein kleiner Heizapparat erwärmt einen Teil des Stängels auf 2-3°C über der Umgebungstemperatur. Bei gleichem Abstand über und unter dem Heizapparat wird die Temperatur gemessen (Thermoelemente). Wenn kein Fluss im Stängel existiert, erfolgt eine symmetrische Temperaturverteilung und der Output des Thermoele-ments ist fast Null. Aus dem nach oben gerichteten Xylemfluss resultiert eine Tem-peraturerhöhung und aus dem entgegengesetzten Fluss eine Temperaturminde-rung. Der Output des Sensors folgt diesem Temperaturgradienten.

• Gaswechselmessung

Im Wissenschaftsbereich Gartenbautechnik der Ingenieurhochschule Berlin-Wartenberg wurde ein Porometer zur Transpirationsmassenstrommessung ent-wickelt: der Plantputer-Phytomonitor „EPM“. Das Messprinzip basiert auf einer offe-nen Gaswechselmessung mit Hilfe von Blattküvetten. Mit dem Messgerät besteht die Möglichkeit, die Mikroklimadaten im Pflanzenbestand (Temperatur, Feuchte, CO₂-Gehalt) sowie Momentanwerte der pflanzlichen Transpiration einzelner Blätter, online zu bestimmen (FÖRTSCH und SCHMIDT, 1990). Es werden physiologische Größen im zeitlichen Raster von 1 s erfasst. Dabei wird bei mehreren Pflanzen gleichzeitig gemessen. Zur Messung kommen mehrere Pflanzenblätter (acht) in Be-tracht. Die Geräte „EPM 2005“ und „EPM 2006“ unterscheiden sich durch die jeweilige Gasführung.

	Abb. 16: Technische und sensorische Ausstattung des Plantputer-Phytomonitor „EPM 2005“ (IBS, 2003)

Im „EPM 2005“ (Abb. 16) werden durch die Doppelmembranpumpe in den Dewargefäßen Unterdrücke erzeugt, die zum Antrieb zweier Luftströme dienen. Der erste Luftstrom wird durch die acht Küvetten, die mit flexiblen Schlauchleitungen am Zentralgehäuse angeschlossen sind, gesaugt und im ersten Gefäß vermischt. Der zweite Luftstrom wird aus der Umgebungsluft gesaugt. Aus der gemessenen Feuchtdifferenz wird die von der Blattoberfläche abgegebene Wasserdampfmenge (Transpirationsmenge) berechnet. Die Transpirationsrate der eingeschlossenen Blätter m_t wird aus der Förderleistung der Pumpe m_l, der Luftdichte ρ_l, die in den Küvetten eingeschlossene Blattfläche F_k und der Differenz der absoluten Feuchte der Küvettenluft x_k, sowie der Referenzluft x_r, berechnet:

Aus der Gl. 37 ist zu ersehen, dass durch Erhöhung der in den Küvetten eingeschlossenen Blattflächen oder durch Minderung der Pumpenförderleistung die Auflösung der Messung erhöht werden kann. Dabei kann es bei hoch transpi-rierenden Pflanzen zu Kondensationsbildungen in den Küvetten oder in der Dewar-kammer kommen. In solchen Fällen ist die Einschränkung der gemessenen Flä-chengröße, wie auch die Erhöhung der Gasströmungsgeschwindigkeit, vorteilhaft. Beim Einsatz verschiedener Blattküvetten mit unterschiedlicher Gasströmung kön-nen weniger Küvetten am Messgerät angeschlossen werden (d.h. mehr Luftströ-mung durch weniger Küvetten und eingeschränkter Blattfläche). Bei konstant bleibender Pumpenförderleistung ist die Anzahl der angeschlossenen Küvetten wichtig für die Berechnung der Messfläche (SCHMIDT, 1998).

Um bei hoher relativer Feuchtigkeit (über 95 %) die Kondensationsbildung am kapazitiven Feuchtesensor auszuschließen, werden die Messgasströme im Gerät aufgeheizt. Die Luftströme werden vor dem Ansaugen oder auf dem Weg zur Dewarkammer erwärmt.

	Abb. 17: Entweichung der Kondensationsbildung im Gaswechselmessgerät durch Erwärmung der Referenzluft auf dem Weg zur Dewarkammer - Graphische Erklärung im h,x- Mollier Diagramm (SCHMIDT, 1998)

Durch die Erwärmung des Luftstroms wird die relative Feuchte des Messgasstroms abgesunken, ohne die absolute Feuchte zu verändern. Bei gleich bleibender absoluter Luftfeuchte nimmt die relative Luftfeuchte ab. Über die Erfassung der Lufttemperatur vor und nach der Erwärmung kann die relative Feuchte des Luftstromes wie folgt zurückberechnet werden (Abb. 17):

Somit können die Luftströmungen (Referenz- und Küvettenluft) im Bereich zwischen 0 % und 85 % aufgezeichnet werden (SCHMIDT, 1998).

Die Gasströme werden nach der Feuchtedifferenzmessung zu einem opto-akustischen Gassensor (Fa. Siemens) geleitet, der die CO₂-Konzentrationsdifferenz der beiden Gasströme ermittelt. Aus dieser Differenz kann die Photosynthese- bzw. Atmungsrate bestimmt werden. Problematisch wird die gleichzeitige Messung der Transpiration und der Photosynthese. Um eine hohe Auflösung der CO₂-Differenzen zwischen dem Küvetten- und Referenzluftstrom zu erreichen, sollte die Pumpenför-derungsleistung niedrig bleiben. Bei zu geringen Förderleistungen kann der in den Blattküvetten entstehende Wasserdampf jedoch nicht abtransportiert werden. Es kommt zur Kondensation. Auch die CO₂-Konzentration in den Blattküvetten steigt erheblich an, und führt zur Verfälschung der Messergebnisse. Für eine Küvetten-messfläche von 360 cm² (8 Küvetten) wurde eine Luftstromgeschwindigkeit zwi-schen 90 und 110 cm³/s als optimal ermittelt (Abb. 18).

	Abb. 18: Optimale Luftstromgeschwindigkeit im EPM 2006 bei einer Küvettenmessfläche von 360 cm²

Im Einkanalmessverfahren (Abb. 19) wird durch das Umschalten der Ventilpumpe abwechselnd Küvettenluft und Referenzluft in die Dewarkammer geleitet. Mit Hilfe der in den Dewargefäßen vorhandenen Sensoren wird der Wasserdampfgehalt der beiden Luftströme bestimmt. Dadurch können systematische Messabweichungen zwischen den Sensorblöcken vermieden werden, die sonst oft eine Nullpunktkon-trolle erfordern.

	Abb. 19: Technische und sensorische Ausstattung des Plantputer-Phytomonitor „EPM 2006“ (IBS, 2003)

Eine weitere Ausführung des Messgerätes, mit einem integrierten CO₂-Miniatur-sensor, kann zusätzlich zur Gaswechselmessung auch Messungen der Photosyn-these und Atmung vornehmen.

Folgende Messwerte (Ausgangsparameter) werden als Momentanwerte erfasst oder aus der Datenverarbeitung mittels Modelle berechnet:

• Aktuelle Transpirationsmenge einer Pflanzen bzw. die mittlere Transpirationsmenge eines Bestands,
• Temperatur einer Pflanze bzw. eines Bestands,
• Dampfdruckdifferenz,
• Stomataleitwert,
• Aktuelle Nettophotosyntheseleistung,
• Aktuelle Atmungsrate und
• Dampfkonzentrationsdifferenz.

Die Versuche wurden am Institut für Gartenbauwissenschaften - Fachgebiet Technik im Gartenbau der Humboldt Universität zu Berlin - durchgeführt. Es wurde eine 200 m² Gewächshauskabine mit Doppelverglasung, Pflanzentische (16 m²) mit Unter-tischheizung und einem frei programmierbaren Automatisierungssystem zur Einbindung des Phytomonitorings benötigt. Die Klimasteuerung erfolgte automatisch nach dem „Plantputer“-Prozessleitsystem von SCHMIDT (1996).

Zur Erprobung der Gaswechselmessmethode unter mediterranen Klimabedin-gungen wurden Versuche in einer mit Glas bedeckten 70 m² Gewächshauskabine am Versuchsstandort der Aristoteles-Universität zu Thessaloniki (Griechenland) durchgeführt. Es wurden Pflanzentische (3,8 m²) mit separaten Druckstationen benutzt. Die Klimasteuerung erfolgte über ein Computerprogramm. Zur Ventilation der Kabine diente eine Mattenkühlung.

Eine Wetterstation, die direkt mit dem Prozessrechner in Verbindung stand, diente zur Messung der klimatischen Bedingungen außerhalb des Gewächshauses: der Luftfeuchte, Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Einstrahlung usw. (Abb. 20).

Zur Bestimmung der Pflanzentemperatur aus den Energieströmen wurde die Globalstrahlung gemessen. Dazu diente das Pyranometer CM 5 bzw. CM 6 der Fa. KIPP und ZONEN, das am EPM-Messgerät angeschlossen wurde (Abb. 20 und 66).

Zur Ermittlung der im Gewächshaus herrschenden Luftfeuchte und -temperatur wurde das P-TF 30 Messgerät der Fa. POSITRONIK in unmittelbarer Nähe der Pflanzen (ca. 20-30 cm über den Pflanzenbestand) eingerichtet (Abb. 63). Das Messgerät besitzt in einem belüfteten Kanal einen Molybdänfühler zur Temperaturmessung (°C) und einen kapazitiven Luftfeuchtesensor (%). Der Sensor wurde direkt an der Ringleitung angeschlossen (Abb. 20).

	Abb. 20: Aufbau der Messtechnik in der Versuchsstation-Berlin

Das System der Klima- und Bewässerungsteuerung ist nach dem Prinzip des Leit-rechners (Prozessrechner) aufgebaut. Durch Nutzung eines leistungsfähigen Rech-ners und durch Aufgaben-Splitting durch Multitasking, wird die Koordination zwi-schen Klima- und Bewässerungsteuerung erreicht.

Daten werden kontinuierlich von Messsensoren erfasst und zu einer sich im Gewächshaus befindenden, Input-Multiplexer-Station (I-Unterstation) weitergeleitet. Die Input-Station beinhaltet eine Analogmesskarte (P-AM-08), die aus einem 10 bit A/D-Wandler mit 8 Kanalumschaltungen besteht. An jeder Station können bis zu 8 Messwertgeber angeschlossen werden. Die Stellbefehle werden über eine Output-Multiplexer-Station (O-Unterstation) übernommen, welche Laufzeitroutinen selbst-ständig ausführen können. Durch diese Hardwarekonfiguration wird einerseits der Verkabelungsaufwand minimiert (kurze Kabelwege zwischen Sensoren und Unterstationen) und andererseits der Prozessrechner von zeitaufwendigen Routinen entlastet. Die Datenübertragung zwischen den Sensoren, dem Prozessrechner und den Aktoren (z.B. Ventile) erfolgt über eine Zweidrahtleitung (Ringleitung). An den Unterstationen kann jeder Kanal manuell ein- oder ausgeschaltet werden.

Ein Sicherheitsmodul zur Selbstkontrolle des Leitsystems ist direkt in die Ringleitung eingeschaltet und in der Nähe des Rechners angebracht. Das Modul besteht aus einer Warnkarte, die zur Überwachung der Versorgungsspannung, der Funktionsfähigkeit des Leitrechners und von vier wahlweise belegbaren Digital-eingängen dient. Stellt sich eine Störung ein, so kommt es zu einem Alarm, der sich durch das Ausschalten der blinkenden Leuchtedioden an der Warnkarte bemerkbar macht (Abb. 20).

4.4.1  Räumliche und zeitliche Repräsentativität der Saugspannungsmesswerte

Die Aussagekraft der mit Hilfe der Tensiometer erfasste Saugspannung über den Wasserzustand eines gesamten Bestands wurde durch Langzeitbeobachtungen der Substratsaugspannung getestet. Stark transpirierende Kulturen, auch unter hohen Einstrahlungsbedingungen, wurden unter Versuch gestellt.

Capsicum anuum, Sorte „Delgado“, wurden als Dünnschichtkultur (Einheitserde ED 73) auf zwei Betontische angebaut. Drei Kunststoffrinnen (4,5 m x 0,3 m) wurden auf jedem Tisch verlegt. Pro Rinne wurden 14 Pflanzen in einer Dichte von 10,2 Pfl./m² gepflanzt (Tab. 22, Abb. 62). Zur Erfassung der Saugspannung wurden auf den Tischen jeweils zwei Analogtensiometer eingesetzt. Als Schaltgrenzen für die Bewässerungsregelung wurden praxisüblich 50 bzw. 60 hPa eingestellt. Mit Hilfe der digitalen Messwerterfassung konnte der Saugspannungsverlauf der zwei Messstandorte dargestellt werden. Aus den aufgezeichneten Saugspannungs-verläufen (Abb. 21) war festzustellen, dass sich die Saugspannung in zwei Stand-orten des Substrats unterscheidet, obwohl gleichmäßig bewässert wurde. Die Bewässerungsführung übernahm auf der 50 hPa-Variante das Tensiometer „8“ und entsprechend auf der 60 hPa-Variante das Tensiometer „5“. Das Substrat der Kulturrinnen, auf den sich Tensiometer „7“ und „6“ befanden, war eindeutig feuchter als in den restlichen Rinnen.

	Abb. 21: Abweichungen zwischen einzelnen Tensiometer bei 50 und 60 hPa-Steuerung bei Capsicum anuum

Lycopersicon esculentum, Sorte „Rondello“, wurden in mit Einheitserde (ED 73) gefüllten Containern auf zwei Tischen kultiviert. 36 Pflanzen wurden in zwei Reihen pro Tisch in einer Dichte von 2,2 Pfl./m² aufgestellt (Tab. 23). Über vier Analogtensiometer wurde der Bewässerungsvorgang bei 50 hPa gestartet. Es wurde nach dem Mittelwert aller Saugspannungswerte bewässert. Aus den einzelnen Messwerten wurde der Verlauf an unterschiedlichen Messstandorten dargestellt.

	Abb. 22: Abweichungen der Saugspannung bei einer saugspannungsgeregelten Bewässerung (50 hPa) - Lycopersicon esculentum

Bei den Versuchen wurden teilweise drastische Abweichungen zwischen den Messwerten der einzelnen Tensiometer registriert (Abb. 22). Insbesondere der aus Tensiometer „4“ aufgezeichnete Saugspannungsverlauf bewegte sich in einem sehr trockenen Bereich. Die Saugspannung dieser Messstelle überschritt die 200 hPa-Grenze, während bei gleicher Wasserversorgung an den Messstellen „3“, „7“ und „8“ moderate Versorgungszustände registriert wurden.

Tomatenpflanzen wurden nach dem gleichen Verfahren wie zuvor und unter hohen Einstrahlungsbedingungen unter Versuch gestellt. Die Bewässerung erfolgte bei einer Schaltschwelle von 50 hPa, als Mittelwert der Messwerte aus den drei zur Verfügung stehenden Tensiometer.

	Abb. 23: Abweichungen der Saugspannung in einer einstrahlungsreichen Periode bei einer saugspannungsgeregelten Bewässerung (50 hPa) - Lycopersicon esculentum

Die durchschnittliche Saugspannung verlief in der vorbestimmten Schaltschwelle von 50 hPa. Die Saugspannung des Messstandorts von Tensiometer „7“ hielt sich in einem trockneren Bereich als die der Messstelle von Tensiometer „8“. Im Gegen-satz dazu herrschte Nässe im Messstandort des Tensiometer „6“ (Abb. 23).

Die Messunsicherheit des Gaswechselmessgerätes „EPM“ wurde getestet. Zur Bestimmung des aus einer Messung resultierenden Messfehlers wurden zwei Kali-brierungsmethoden durchgeführt. Der systematische Fehler wurde durch Ver-dunstungstests (messen und kumulieren der Verdunstung von definierten Wassermengen) erfasst. Die Verteilung der Transpirationsleistung an unterschied-lichen Messstellen (zufälliger Fehler) wurde durch eine Vergleichsmessung mit zwei Geräteeinheiten und je 8 Messstellen bestimmt.

Systematischer Fehler:

Der systematische Messfehler der offenen Gaswechselmessung wurde durch „Phantommessungen“ getestet. Als Prüflinge wurden mit definierten Wassermengen befeuchtete Fließpapierblätter verwendet. Diese wurden mit einer vorbestimmten Wassermenge mittels Tropfpipette befeuchtet und anschließend in die Küvetten eingelegt. Die Verdunstungsmassenstromdichte der Prüflinge wurde im Sekunden-abstand gemessen und als Mittelwert aller 8 Blattküvetten gespeichert.

	Abb. 24: Verlauf der Verdunstungsmassenstromdichte des in einer Küvette eingeschlossenen Fließpapiers und der kumulative Verdunstungsverlauf bei 8 ml Tropfmenge (blau: die Massen-stromdichte, rot: die kumulative Menge)

Aus den gespeicherten Mittelwerten der gemessenen Fließpapierverdunstung wurde die kumulative Verdunstungsmenge berechnet (Abb. 24). Der Verdunstungs-test wurde mit 10 ml Eintropfmenge wiederholt. Zur Sicherstellung der Reproduzier-barkeit der Messwerte wurden 19 Wiederholungen vorgenommen.

Bei 10 ml eingetropfter Wassermenge wurden aus dem Fließpapier im Durchschnitt 9,97 ml verdunstet. Die Standartabweichung der gebildeten Verdunstungsmengen war 0,58 ml, was als Fehlerindikator der Messgenauigkeit angenommen wird (Abb. 25).

	Abb. 25: Die gemessenen Verdunstungsmengen und der Fehlerindikator zur Bestimmung des systematischen Messfehlers des EPM 2005

Zufälliger Fehler:

Zur Ermittlung des zufälligen Messfehlers wurden zwei Gaswechselmessgeräte an zwei unterschiedlichen Standorten des Gewächshauses aufgestellt. Lycopersicon esculentum Pflanzen, Sorte „Pannovy“, wurden als Steinwollmattenkultur auf Betontischen unter Versuch gestellt. Der Standort des Messgerätes 1 wurde als „Position 1“ bezeichnet und des Messgerätes 2 als „Position 2“. Zusätzlich zur Erfassung der Verdunstungsmengen wurden über einen optoakustischen CO₂-Scanner (Fa. SIEMENS) die Nettophotosynthese durch Differenzenbildung der CO₂-Gehalte der Blattküvettenströme zur Umgebungskonzentration ermittelt (Abb. 26).

Die gemessenen Nettophotosyntheseraten wie auch die Transpirationsraten an den beiden Messorten wichen kaum von einander ab. Der Korrelationskoeffizient der Regressionsfunktion der Transpirationsrate von „Position 2“ in Abhängigkeit der Transpirationsrate von „Position 1“ war 0,95 (Abb. 27). Der entsprechende Korrela-tionskoeffizient der Nettophotosyntheseraten war 0,99 (Abb. 28).

	Abb. 26: Verlauf der momentanen Nettophotosynthese und der Transpirationsmassenstromdichte von zwei EPM 2006 Messgeräten an zwei unterschiedlichen Messorten der gleichen Bedingungen

	Abb. 27: Korrelation der an zwei Messorten der gleichen Klimabedingungen und durch zwei EPM-Messgeräte gemessenen Bestandstranspirationsraten

	Abb. 28: Korrelation der an zwei Messorten der gleichen Klimabedingungen und durch zwei EPM-Messgeräte gemessenen Nettophotosyntheseraten

Zur experimentellen Ermittlung der Messunterschiede zwischen an Blättern gemessenen Transpirationsmengen und Saftstromgeschwindigkeiten an einzelnen Blattstilen wurden beide Messverfahren parallel durchgeführt.

Eine Lycopersicon esculentum Kultur, Sorte „Clarance F1“, als Steinwollkultur (Grodanwürfel) wurde unter Versuch gestellt. Die Bewässerung wurde nach der Substratsaugspannung praxisüblich (60 hPa) gesteuert.

Relative Messungen der Saftstromgeschwindigkeit wurden durch den Sensor SF-05 der Fa. PHYTECH Ltd. (Abb. 68) an einem zufällig ausgewählten Blattstängel durchgeführt. Die Transpirationsmessung erfolgte durch das EPM 2006. Die acht Küvetten des Messgerätes wurden an zufällig ausgewählten Blättern der oberen Blattschicht, unterschiedlichen Alters, angebracht. Die Messdaten der Messgeräte werden über eine längere Zeitperiode dargestellt (Abb. 29).

	Abb. 29: Verlauf der gemessenen Transpirationsmassenstromdichte und der Saftflussrate über mehrere Tagen - Lycopersicon esculentum

Aus den Abb. 29 und 30 ist zu erkennen, dass insbesondere in den Mittagsperioden mit hohen VPd_l-b, und damit auch hohen Blatttranspirationsraten, die Saftstromgeschwindigkeit nicht erwartungsgemäß abnimmt. Korrelative Zusammenhänge zwischen Blatttranspiration und Saftstromgeschwindigkeit konnten nicht gefunden werden.

	Abb. 30: Verlauf des Saftstroms und des VPdl-b - Lycopersicon esculentum

	Abb. 31: Verlauf des Saftstroms, der Globalstrahlung und der Temperaturdifferenz zwischen Blatt und Luft- Lycopersicon esculentum

Negative Werte der Saftsromgeschwindigkeit wurden in der Tageszeit zwischen 10.00 Uhr und 12.00 Uhr, trotz der steigenden Globalstrahlung (Ab. 31) und der ho-hen Sättigungsdampfdruckdifferenz VPd_l-b, registriert (Abb. 30).

4.5.1  Bestandstranspirationssummen von Capsicum anuum

4.5.1.a  Versuchsaufbau

Capsicum anuum, Sorte „Delgado“, wurden als Dünnschichtkultur auf zwei Tischen (33 m²) unter Versuch gestellt (Sollwerte: 27/18°C und 75/60 %). Drei mit Ein-heitserde (ED 73) gefüllte Kunststoffrinnen (80 l/Rinne) wurden je Tisch verteilt. Je Rinne wurden 14 Paprikapflanzen eingepflanzt, mit einer Dichte von 10,2 Pfl./m². Ein Tropfsystem wurde zur Bewässerung der Pflanzen eingesetzt. An jeder Pflanzenstelle wurden vier Tropfer verteilt. Das System wurde offen geführt. Jede Rinne wurde mit Mulchfolie abgedeckt, um evaporative Verluste aus dem Substrat zu verhindern (Tab. 22, Abb. 62).

Die Küvetten des EPM 2005 wurden an acht zufällig ausgewählten Pflanzenblättern angeschlossen. Um eventuelle Schäden an den eingeschlossenen Blättern zu vermeiden, wurde die Position der Küvetten regelmäßig alle drei Tage geändert. Als Messstandorte wurden Blätter unterschiedlichen Alters, im oberen und mittleren Bestandsbereich, gewählt. Zwei zufällig positionierte Tensiometer wurden auf den Tischen verteilt.

Die mit Hilfe der in Kap. 4.3.1. beschriebenen Geräte - und mit dem EPM 2005 - erfassten Daten wurden in einem Mess-PC registriert. Die Daten vom EPM, dem CO₂-Messgerät, dem P-TF 30 und den Tensiometern wurden zyklisch alle 30 s ab-gefragt und in 5 min Intervallen gemittelt. Die Messdaten wie auch die berechneten Größen waren als Verlaufsdiagramm am PC-Monitor sichtbar.

Am Anfang des Versuchs wurde der Bestand nach einem Saugspannungssollwert bewässert. Zum Bewässerungsstart wurde die Schaltschwelle S´ von 50 hPa ausgewählt. Die Gießzeit t_G wurde auf 45 s, mit einer Ausbringmenge von 5 l/Takt, festgelegt. Durch regelmäßige Kontrolle der Tropfer konnte eine ungleichmäßige Wasserverteilung ausgeschlossen werden. Jeder Bewässerungsvorgang wurde automatisch nach dem Tag und der Uhrzeit im Prozessleitrechner protokolliert. Wenn die Saugspannung S (als Mittelwert der aus den zwei Tensiometern eingelesenen Daten) die Schaltschwelle S´ überschritten hat (1), wurde abgefragt, ob die vorgegebene Sperrzeit t_s (Zeit nach dem Abschluss eines Gießtaktes zur Verteilung der ausgebrachten Wassermenge) abgelaufen war (2). Wenn diese Abfrageanzahl überschritten wurde und trotzdem Bewässerungen ausgelöst werden sollten, wurde ein Alarm im Protokoll registriert. Die Bewässerung wurde abgebrochen (Abb. 32).

	Abb. 32: Flussdiagramm zur saugspannungsgeregelten Bewässerung mit Hilfe von Tensio-metern - (* : Die Routine wird fünfmal abgefragt)

Die Erfassungsmöglichkeit von Transpirationssummen an stark transpirierenden Pflanzen mit hohem LAI-Wert, kultiviert in einem gut puffernden Substrat, wurde durch die Wasserbilanzbildungsmethode überprüft. Die Schaltschwelle M´ des Bewässerungsstartswurde bei 7,5 l Bestandstranspirationssumme festgelegt. Der Algorithmus dieser Steuerungsmethode erfolgte in drei Schritten: die Primär-datenerfassung, die Transpirationsberechnung und die zeitliche Integration und Bestandsanpassung der berechneten Transpiration (Abb. 33).

	Abb. 33: Flussdiagramm zur transpirationssummengesteuerten Bewässerung mit Hilfe der Gaswechselmessmethode

Pro Gießtakt wurden 5 l Gießmenge B´_W beiden Tischen zugeführt. War die aktuelle Transpirationssumme M größer als die Schaltschwelle M´, so wurde ein Bewäs-serungszyklus gestartet. Wie im Algorithmus der Saugspannungssteuerung (Abb. 33) wurde auch hier eine Sperrzeit t_s eingesetzt, bis M auf Null zurückgesetzt wurde.

Die tägliche Wasserbilanz des Bestands wurde über eine längere Periode beobachtet und ausgewertet. Am Morgen wurde die Drainagemenge gemessen und registriert. Die zwischen zwei fortlaufenden Registrierungen gemessene Über-schusswassersumme wurde als tägliche Überschusswassermenge „A“ registriert. Aus den Tagesprotokollen wurde für jeden Kulturtag die täglich zugeführte Wassermenge „ΣB“ berechnet. Durch Integration und Interpolation der gemes-senen Transpirationsmassenstromdichte wurde die tägliche Bestandstranspirations-summe „ΣT“ berechnet.

Technische Störungen, die Einwirkung auf die Bewässerungsführung hatten, wurden im Tagesprotokoll lokalisiert und konnten rechtzeitig aufgehoben werden. Eine manuelle Blattflächenmessung erfolgte wöchentlich bei zufällig ausgewählten Pflanzen. Die Breite und Länge der Pflanzenblätter jeder ausgewählten Pflanze wurde gemessen und die berechnete Blattfläche (Breite x Länge) auf den ganzen Bestand hochgerechnet. Die gemessene Bestandsblattfläche wurde wöchentlich in der Berechnungsformel der Bestandstranspiration im Steuerungsalgorithmus aktualisiert.

Aus den Messdaten der Transpirationsmassenstromdichte wurden die Bestandstranspirationssummen zwischen zwei fortlaufenden Bewässerungstakten berechnet.

	Abb. 34: Transpirationssummen und Zeitdauer zwischen zwei Gießtakten bei einer tensio-metergeregelten Bewässerung auf zwei Kulturtischen - Capsicum anuum - Schaltwert: 50 hPa

An Tisch 1 wurde zwischen 17.00 Uhr und 08.00 Uhr am folgenden Morgen keine Bewässerung durchgeführt, so dass hohe Transpirationssummen berechnet wurden (ca. 13 l). In den Mittagszeiten wurden kürzere Bewässerungszyklen beobachtet. Die dabei gemessenen Transpirationssummen wichen kaum ab. Die gleichen Beobachtungen wurden auch auf Tisch 2 festgestellt. Zwischen 17.00 Uhr und 06.00 Uhr am folgenden Morgen bildete sich eine Transpirationssumme von ca. 12 l (Abb. 34).

In einer 15-tägigen Auswerteperiode waren die an den zwei Tischen täglich zugeführten Wassermengen nicht signifikant verschieden. Dabei wurden die zwi-schen den Gießtakten gebildeten Transpirationsmengen (ΣT) ausgerechnet (N=84 pro Tisch). Das prozentuale Verhältnis der Gießmenge/Takt B´W (5 l) zu der in dem Gießtakt gebildeten Transpirationssumme (ΣT) wurde berechnet. An Tisch 1 war der Durchschnitt dieser Rate 39,8 %/Gießtakt und an Tisch 2 38,6 %/Gießtakt (Tab. 7).

Tab. 7: Statistische Werte des prozentualen Verhältnis der Gießmenge zur gemessenen Transpi-rationssumme im Gießtakt (B´_W/ΣT) bei einer saugspannungsgeregelten Bewässerung - Capsicum anuum – Schaltschwelle: 50 hPa (Tukey´s Test, 5%)

Zur Bewertung der Erfassungsmöglichkeit von Transpirationssummen wurde das Verhältnis der täglich zugeführten Wassermenge (ΣB) zur täglichen Transpirations-summe (ΣT) über einen längeren Zeitraum dargestellt (Abb. 35). Da die Gießmengen/Takt niedriger als der Bewässerungsschaltpunkt lag, haben sich keine Drainagemengen gebildet.

	Abb. 35: Das tägliche Verhältnis der zugeführten Wassermenge (ΣB) zu der Transpira-tionssumme (ΣT) einer nach Transpirationssummen gesteuerten Kultur - Capsicum anuum - Schaltschwelle: 7,5 l Transpirationssumme

Tab. 8: Statistische Werte der täglichen Wasserumsätze einer nach den gemessenen Transpira-tionssummen gesteuerten Kultur - Capsicum anuum - Schaltschwelle: 7,5 l Transpirationssumme

Im Durchschnitt wurden vom Pflanzenbestand 27,8 l Wasser pro Tag transpiriert. Bei einer Schaltschwelle von 7,5 l Bestandstranspirationssumme wurden täglich im Durchschnitt 24,5 % weniger Wasser zugeführt, als die verdunstete Transpirations-summe. Die ΣB/ΣT-Rate hatte einen Mittelwert von 75,6 % (Tab. 8).

4.5.2.a  Versuchsaufbau

Lycopersicon esculentum, Sorte „Rondello“, wurden in Container als Tischkultur (Tischgröße: 16 m²) unter Versuch gestellt (Sollwerte: 21/15 °C und 75/60 %). Das Fassungsvermögen der Container war 5 l und wurde mit Einheitserde (ED 73) gefüllt. Die Container wurden auf gesonderten Metallschienen aufgestellt. 36 Pflanzen wurden in 2 Reihen aufgestellt. Die Pflanzendichte war 2,2 Pfl./m² (Tab. 23, Abb. 64 a) und b)).

Die Bewässerung erfolgte über ein Mikrokanaltropfsystem. Die Ausbringleistung der Tropfer betrug 2 l/h. An jedem Container wurden zwei Tropfer verteilt. Das System wurde offen geführt. Zur Aufnahme der Überschussmengen wurden Metallschüsseln unter jedem Container angebracht. Um die Evaporation zu verhindern, wurde das gesamte System der Container-Schüsseln mit einer weißen Mulchfolie abgedeckt.

Die acht Küvetten des EPM 2005 wurden an den Blättern zufällig ausgewählter Pflanzen befestigt, um die pflanzlichen Wasserumsätze zu erfassen. Als Mess-standort wurden Blätter unterschiedlichen Alters, im oberen und mittleren Be-standsbereich, gewählt. Um eventuelle Schäden an den eingeschlossenen Blättern zu vermeiden, wurde die Position der Küvetten regelmäßig verändert. Die Erfas-sung und Registrierung der Daten erfolgte wie im Paprikaversuch (vgl. Kap. 4.5.1.a.).

Um zu überprüfen, inwieweit die gemessenen Daten der Transpirationsmassen-stromdichte, der Bewässerungssteuerung dienen können, wurden die täglichen Bestandswasserbilanzen über eine längere Zeitperiode gebildet (vgl. Kap. 4.5.1.b.). Als Schaltschwelle der Bewässerung wurde die Bestandstranspirationssumme von 7 l gewählt. Pro Bewässerungstakt wurden 10 l Nährlösung zugeführt. Zur Verhin-derung von ungleichmäßiger Wasserverteilung wurden auch bei diesem Versuch die Tropfer regelmäßig kontrolliert.

Gebildet wurden die täglichen Wasserbilanzen an 13 Kulturtagen. Ein guter Aus-gleich der täglichen Wasserbilanzen wurde festgestellt (Abb. 36).

	Abb. 36: Die täglichen Wasserbilanzen (ΣB = ΣT + A) einer nach Transpirationssummen gesteuertenKultur - Lycopersicon esculentum - Schaltschwelle: 7l Transpirationssumme

Tab. 9: Statistische Werte der täglichen Wasserumsätze einer nach der gemessenen Transpira-tionssumme gesteuerten Kultur - Lycopersicon esculentum - Schaltschwelle: 7l Transpirations-summe

Im Durchschnitt wurden vom Pflanzenbestand 14,4 l Wasser pro Tag transpiriert. Die an einem Tag registrierten Bewässerungstakte lagen zwischen 1 und 3, mit einem täglich zugeführten Wassermengendurchschnitt von 18,3 l. Der prozentuale Anteil der täglichen Überschusswassermenge zu der zugeführten Menge hatte einen Mittelwert von 26,0 %. Aus den 240,0 l zugeführten Wassermengen ent-sprachen 78,2 % der gesamten Bestandstranspirationsumsätze und 25,3 % der gesamten Überschusswassermenge. Der Bilanzfehler schwankte zwischen –5,3 und 1,5 l, mit einem Durchschnitt von –0,6 l/Tag. Der Bilanzfehler über die gesamte Auswerteperiode war –8,4 l bzw. -3,5 % (Tab. 9). Der WUE_T betrug im Durchschnitt 0,8, mit einem Variationskoeffizient von 13,0 %.

	Abb. 37: Die Abhängigkeit der gemessenen täglichen Transpirationssummen von den aus der täglichen Bilanzberechnung ermittelten Transpirationssummen einer transpirationssummen-gesteuerten Kultur - Lycopersicon esculentum (p<0,001)

Der Korrelationskoeffizient der durch das EPM 2005 gemessenen Transpirations-summen in Abhängigkeit der aus den täglich zugeführten und abgeführten Wasser-mengen ermittelten Transpirationssummen (ΣT= ΣB - A) betrug 0,7 (Abb. 37).

4.5.3  Bestandstranspirationssummen von Gerbera jamensonii

4.5.3.a  Versuchsaufbau

Gerbera jamensonii, Sorten „Molina“ und „Lilabella“, wurden zur Messung von Pflan-zentranspirationssummen unter Versuch gestellt (Sollwerte: 22/15°C und 60/80 %). Die Experimente wurden in Thessaloniki (Griechenland) durchgeführt, um möglichst hohe Wasserumsätze zu erzielen.

Die Pflanzen wurden als Containerkultur auf einen Metallgittertisch (3,82 m²) an-gebaut. Die Container hatten ein Fassungsvermögen von 12 l und wurden mit Perlit gefüllt. Die zwei Sorten wurden jeweils auf den zwei Seiten des Tisches verteilt. 16 Pflanzen von jeder Sorte standen unter Versuch. Die Pflanzendichte betrug 8,4 Pfl./m². Auch hier wurden die Container mit Mulchfolie abgedeckt (Tab. 26, Abb. 65 und 66). Die Klimasteuerung erfolgte automatisch.

Ein Mikrokanal-Tropfsystem der Fa. NETAFIM wurde zur Bewässerung der Pflanzen eingesetzt. Die Tropfleistung betrug 2 l/h. An jeder Pflanzenstelle wurde ein Tropfer verteilt. Das System wurde offen geführt. Das Überschusswasser aus dem Container floss tischweise in eine Kunststoffrinne, die 30 cm unterhalb des Gitternetzes angeordnet wurde. Die Drainagewassermengen wurden in zwei großen Containern aufgefangen. Die Erfassung der Transpirationsmassenstromdichte er-folgte wie in Kap. 4.5.1.a.

Im Rahmen der optimalen Bewässerungssteuerung nach gemessenen Bestands-transpirationswerten ist die Frage, ob die Methode der Gaswechselmessung auch in Gewächshäusern mit eingeschränkter technischer Ausrüstung und demzufolge niedriger Klimaführungseffizienz, einsetzbar ist. Zur Überprüfung der Erfassungs-möglichkeit von Transpirationssummen durch die Gaswechselmessmethode unter hohen Einstrahlungs- und niedrigen Feuchtigkeitsbedingungen wurden wie im Tomatenversuch (vgl. Kap. 4.5.2.b) auch hier Langzeitbeobachtungen durchgeführt. Dabei wurden die täglichen Wasserbilanzen des Gerbera jamensonii Bestands gebildet (vgl. Kap. 4.5.2.c). Als Schaltschwelle der Bewässerung wurde die Bestandstranspirationssumme von 1,5 l eingestellt. Pro Bewässerungstakt wurden 2,5 l Wasser zugeführt. Zur Verhinderung von ungleichmäßiger Wasserverteilung wurden auch in diesem Versuch die Tropfer regelmäßig kontrolliert.

Zur Bildung der täglichen Wasserbilanzen des Gerberabestands wurden 28 Kulturtage ausgewertet. Die gebildeten Wasserbilanzen der einzelnen Tage waren ausgeglichen (Abb. 38).

	Abb. 38: Die tägliche Wasserbilanzen (ΣB = ΣT + A) einer nach Transpirationssummen gesteuertenKultur - Gerbera jamensonii - Schaltschwelle: 1,5 l Transpirationssumme

Tab. 10: Statistische Werte der täglichen Wasserumsätze einer nach der gemessenen Transpira-tionssumme gesteuerten Kultur - Gerbera jamensonii - Schaltschwelle: 1,5 l Transpirations-summe

Im Durchschnitt wurden vom Pflanzenbestand 3,9 l Wasser pro Tag transpiriert. Es wurde täglich zwischen 1 und 10 Bewässerungstakte ausgelöst. Durchschnittlich wurden täglich 10,6 l zugeführt. Der prozentuale Anteil der Überschusswasser-menge zu der zugeführten Menge hatte einen Mittelwert von 58,9 %/Tag. Aus den in der gesamten Auswerteperiode 297,5 l zugeführten Wassermenge entsprachen 36,2 % den gesamten Bestandstranspirationsumsätzen und 58,7 % den gesamten Überschusswassermengen. Der Fehler der Bilanz variierte zwischen –3,9 und 1,7 l, mit einem Durchschnittswert von 0,5 l/Tag. Der Bilanzfehler über die gesamte Auswerteperiode war 13,3 l bzw. 4,5 % (Tab. 10). Der WUE_T betrug im Durchschnitt 0,4 mit einem Variationskoeffizient von 14,8 %.

Für Gerbera jamensonii lag der Korrelationskoeffizient der durch das EPM 2005 gemessenen Transpirationssummen in Abhängigkeit der aus den täglich zugeführten und abgeführten Wassermengen ermittelten Transpirationssummen (ΣT= ΣB – A), bei 0,8 (Abb. 39).

	Abb. 39: Die Abhängigkeit der gemessenen täglichen Transpirationssummen einer transpirationssummengesteuerten Kultur von dem aus der täglichen Bilanzberechnung ermittelten Transpirationssummen - Gerbera jamensonii (p<0,001)

4.6.1  Kurzzeitanalysen von Lycopersicon esculentum

4.6.1.a  Versuchsaufbau

Lycopersicon esculentum, Sorten „Rondello“ und „Bolero“, wurden in Containern als Tischkultur unter Versuch gestellt (Sollwerte: 27/16 °C und 75/60 %). Der Versuch wurde am gleichen Standort und ähnlich wie im Kap. 4.5.2.a. aufgebaut (Tab. 24).

Die Mikrokanaltropfer des Bewässerungssystems hatten eine Leistung von 2 l/h. Es wurde ein Tropfer pro Container verteilt. 18 Pflanzen der Sorte „Rondello“ wurden auf der rechten und 18 Pflanzen der zweiten Sorte auf der linken Tischseite verteilt.

Zur Kontrolle der Substratsaugspannung wurden drei Tensiometer (Nr. 3, 4, 5) in beliebig ausgewählten Containern platziert. Parallel zur transpirationssummen-gesteuerten Variante wurde eine zweite Steuerungsvariante nach dem gleichen Kultur- und Tröpfchensystem geführt. Die Bewässerung erfolgte nach dem Tensio-meterprinzip. Dafür dienten drei zufällig platzierte Tensiometer (Nr. 6, 7, 8).

Die kurzzeitigen Änderungen der Pflanzenwasseraufnahme aus dem Boden werden stark durch die Substratsaugspannung geprägt. Eventuelle Wasserstresssituationen sind rechzeitig im Saugspannungsverlauf zu erkennen. Besonders unter hohen Verdunstungsbedingungen (Sommerperiode) kommen solche Stresssituationen oft vor. Ziel des Versuches war die Einstellung eines gleich bleibenden Mittelwertes der Saugspannung über mehrere Bewässerungszyklen.

Als Schaltschwelle der Bewässerung wurde die Bestandstranspirationssumme von 3 l vorbestimmt. Pro Bewässerungstakt wurden 4 l Nährlösung zugeführt. Die zweite Steuerungsvariante wurde nach dem gleichen Prinzip wie in Abschnitt Kap. 4.5.1.b. (vgl. Abb. 32) bewässert. Die Schaltschwelle der Bewässerungssteuerung wurde bei 50 hPa festgelegt. Eingelesen wurde der Mittelwert der drei Tensiometerdaten. Pro Bewässerungstakt wurden 3 l Nährlösung zugeführt.

Die Berechnung der täglichen Wasserbilanzen in der transpirationssummen-gesteuerten Variante wurde wie in Kap. 4.5.1.b. durchgeführt. Parallel wurden nach dem gleichen Prinzip und für die gleiche Kulturperiode die täglich zugeführten und überschüssigen Wassermengen der saugspannungsgesteuerten Variante be-rechnet.

Zur Bildung der täglichen Wasserbilanzen bei Lycopersicon esculentum wurden 25 Kulturtage ausgewertet. Es wurden 196 Bewässerungstakte registriert. Die gebil-deten Wasserbilanzen der einzelnen Tage waren ausgeglichen (Abb. 40).

	Abb. 40: Die täglichen Wasserbilanzen (ΣB = ΣT + A) einer nach Transpirationssummen gesteuertenKultur - Lycopersicon esculentum - Schaltschwelle: 3 l Transpirationssumme

Tab. 11: Statistische Werte der täglichen Wasserumsätze einer nach der gemessenen Transpira-tionssumme gesteuerten Kultur - Lycopersicon esculentum - Schaltschwelle: 3 l Transpirations-summe

Die durchschnittlichen Verdunstungsmengen des Bestands waren 23,4 l/Tag. Es wurde täglich zwischen 4 und 22mal bewässert. Durchschnittlich wurde täglich 32,6 l Wasser den Pflanzen zugeführt. Der Überschusswassermengendurchschnitt betrug 11,1 l/Tag (32,2%). Aus der 784,0 l zugeführten Wassermenge entsprachen 71,6 % den gesamten Bestandstranspirationsumsätzen und 34,1 % den gesamten Überschusswassermengen. Der Fehler der Bilanz variierte zwischen –10,1 und 2,2 l, mit einem Durchschnitt von -2 l/Tag. Der Bilanzfehler über die gesamte Aus-werteperiode war –47,8 l bzw. -6,1 % (Tab. 11). Der WUE_T betrug im Durchschnitt 0,7 mit einem Variationskoeffizient von 11,5 %.

Der Korrelationskoeffizient, der durch das EPM 2005 gemessenen Transpirationssummen in Abhängigkeit der aus den täglich zugeführten und abge-führten Wassermengen ermittelten Transpirationssummen (ΣT=ΣB – A), betrug 0,9 (Abb. 41).

	Abb. 41: Die Abhängigkeit der gemessenen täglichen Transpirationssummen einer transpirationssummengesteuerten Kultur von den aus der täglichen Bilanzberechnung ermit-telten Transpirationssummen - Lycopersicon esculentum (p<0,001)

Im gleichen Kulturzeitraum wurden für die Saugspannungsvariante 211 Bewäs-serungstakte registriert. Im Durchschnitt wurden täglich 24,2 l Nährlösung zugeführt und 3,4 l als Überschusswasser aufgenommen. In der gesamten Auswerteperiode wurde 13,9 % der gesamten Bewässerungsmenge wieder aufgefangen (Tab. 12).

Tab. 12: Statistische Werte der täglichen Wasserumsätze einer nach der Saugspannung geregelten Bewässerung - Lycopersicon esculentum – Schaltschwelle: 50 hPa

Die Substratsaugspannung am Standort „2“ und „3“ (Tensio 2,3) hatten einen ähn-lichen Verlauf. Der über 24 h gleitende Durchschnitt des Saugspannungsmittel-werts verblieb in der Wochenperiode um die 30 hPa. Eine leichte Absenkung der Saugspannung wurde an den letzten zwei Kulturtagen beobachtet. Um 20 hPa trockener verlief der Saugspannungsdurchschnitt über 24 h am Standort „1“. Auch hier wurde an den gleichen Tagen eine leichte Saugspannungsabsenkung beo-bachtet (Abb. 42).

	Abb. 42: Saugspannungsverlauf des Substrates in drei zufällig ausgewählten Standorten in einer transpirationssummengesteuerten Bewässerung - Lycopersicon esculentum – Schaltschwelle: 3 l

Der aus den drei Tensiometerdaten (Abb. 42) gebildete Mittelwert wird in Abb. 43 dargestellt. Der gleitende Durchschnitt dieses Mittelwertes über 24 h (270 Daten) variierte im Bereich zwischen 35 und 45 hPa.

	Abb. 43: Der Verlauf der Transpirationsmassenstromdichte und des aus drei Tensiometer gebil-deten Mittelwertes der Substratsaugspannung bei einer transpirationssummengesteuerten Bewässerung - Lycopersicon esculentum – Schaltschwelle: 3 l

Im Vergleich zu der saugspannungsgesteuerten Variante verlief die Saugspannung der transpirationssummengesteuerten Variante relativ gleich, mit einer leichten Absenkung an den letzten Tagen der Wochenperiode (Abb. 44).

	Abb. 44: Saugspannungsverlauf und gleitender Durchschnitt (144 Perioden. = 12 h) unter Transpirationssummen - und Saugspannungsteuerung der Bewässerung - Lycopersicon esculentum

4.6.2.a  Versuchsaufbau

Der im Kap. 4.5.3. beschriebene Versuch von Gerbera jamensonii wurde im Herbst beendet. Die Versuchspflanzen wurden unter einer zeitgesteuerten Bewäs-serungsmethode bis zum Frühjahr weiterkultiviert. Der Aufbau der transpirations-summengesteuerten Variante von Kap. 4.5.3.a. wurde nicht geändert (Tab. 27). Die Gewächshaustemperatur und –luftfeuchte wurden automatisch gesteuert (Sollwerte: 28/23°C und 80/60 %).

Parallel zur transpirationssummengesteuerten Variante wurde eine zweite Steuerungsvariante nach dem gleichen Kultur- und Tröpfchensystem geführt. Das Bewässerungssystem der Fa. RAINBIRD (Zeitsteuerung) wurde zur Steuerung der Vergleichsvariante eingesetzt. Die für die zeitgesteuerte Variante eingesetzten Kulturpflanzen waren im gleichem Wachstumsstadium und gleichem Alter wie die der Transpirationsvariante.

Ziel des Versuches war es, eine praxisübliche Bewässerungsführung mit 30 % Überschusswasser durch gemessene Transpirationssummen, besonders unter ho-hen Einstrahlungsbedingungen, zu steuern. Dafür wurden Langzeitanalysen (Tages-summen) der Wasserumsätze durchgeführt.

Als Schaltschwelle der Bewässerung wurde die Bestandstranspirationssumme von 700 ml vorgegeben. Um eine angestrebte Überschusswassermenge von 30 % zu erreichen, wurde die Bewässerungsmenge pro Takt mit 900 ml bestimmt. Die Be-rechnung der täglichen Wasserbilanzen in der transpirationssummengesteuerten Variante wurde wie in Kap. 4.5.1.b. durchgeführt.

Die Bewässerungszeiten der zeitgesteuerten Variante wurden wie folgt vorbestimmt: 09:00, 12:00, 14:00, 15:00, 17:00, 19:00, 21:00, 01:00 Uhr. Für die Mittagsperiode wurden kürzere Bewässerungszyklen ausgewählt. Bei dieser Vari-ante wurden pro Takt 1200 ml Nährlösung zugeführt. Nach dem gleichen Prinzip und für die gleiche Kulturperiode wurden auch für diese Variante die täglich zugeführten und überschüssigen Wassermengen berechnet.

Es wurden 17 Kulturtage ausgewertet. Unter den hohen mediterranen Einstrah-lungsbedingungen der Sommerperiode waren die täglich gebildeten Wasserbilanzen der Gerbera jamensonii Kultur ausgeglichen (Abb. 45).

	Abb. 45: Die täglichen Wasserbilanzen (ΣB = ΣT + A) einer nach Transpirationssummen gesteu-ertenKultur - Gerbera jamensonii - Schaltschwelle: 700 ml Transpirationssumme

Es wurden 239 Bewässerungstakte gesteuert. Die durchschnittliche Transpirationssumme des Bestands war bei 7,4 l/Tag. Die an einem Tag registrierten Bewässerungstakte waren zwischen 4 und 26. Im Durchschnitt wurden den Pflanzen 11,2 l/Tag Wasser zugeführt. Der tägliche Überschusswassermengendurchschnitt betrug 3,9 l (34,8 %). Aus der 215,1 l zugeführten Wassermenge entsprach 58,5 % der gesamten Bestandstranspirationsumsätze und 36,2 % den gesamten Über-schusswassermengen. Der Bilanzfehler variierte zwischen –0,4 und 2,5 l, mit einem Durchschnitt von 0,7 l/Tag. Der Bilanzfehler über die gesamte Auswerteperiode war 11,3 l bzw. 5,2 % (Tab. 13). Der WUE_T betrug im Durchschnitt 0,7 mit einem Variationskoeffizient von 34,4 %.

Tab. 13: Statistische Werte der täglichen Wasserumsätze einer nach der gemessenen Transpira-tionssumme gesteuerten Kultur - Gerbera jamensonii - Schaltschwelle: 700 ml Transpirations-summe

Der Korrelationskoeffizient, der durch das EPM 2005 gemessenen Transpirationssummen in Abhängigkeit der aus den täglich zugeführten und abgeführten Wassermengen ermittelten Transpirationssummen (ΣT= ΣB-A), betrug 0,9 (Abb. 46).

	Abb. 46: Die Abhängigkeit der gemessenen täglichen Transpirationssummen einer transpirationssummengesteuerten Kultur von den aus der täglichen Bilanzberechnung ermittelten Transpirationssummen - Gerbera jamensonii (p<0,001)

In der zeitgesteuerten Variante wurden 139 Bewässerungstakte gesteuert. Die täglich zugeführte Wassermenge betrug 9,6 l/Tag. Die entsprechenden Überschuss-wassermengen differierten zwischen 1,0 und 5,8 l, mit einem täglichen Durchschnitt von 41,4 %. In der gesamten Auswerteperiode wurden 41,4 % der Wassergabe-menge als Überschusswasser abgeführt (Abb. 47, Tab. 14).

	Abb. 47: Die täglich zugeführten Wassermengen ΣB und die Überschusswassermengen A einer zeitgesteuerten Bewässerung - Gerbera jamensonii

Tab. 14: Statistische Werte der täglichen Wasserumsätze einer zeitgesteuerten Bewässerung - Gerbera jamensonii

4.6.3.a  Versuchsaufbau

Lycopersicon esculentum, Sorte „Prospero“, wurden in Containern als Tischkultur unter Versuch gestellt (Sollwerte: 21/15 °C und 75/60 %). Der Versuch wurde am gleichen Standort und ähnlich wie in Kap. 4.5.2.a. aufgebaut. Die Tropfer des Bewässerungssystems hatten eine Leistung von 2 l/h. Es wurde ein Tropfer pro Container verteilt (Tab. 25). Zur Kontrolle der Substratsaugspannung wurden zwei Tensiometer (Nr.1, 2) in beliebig ausgewählten Containern platziert.

Parallel zur transpirationssummengesteuerten Variante wurden zwei weitere Steuerungsvarianten nach dem gleichen Kultur- und Tröpfchensystem geführt. Auf der 60 hPa Variante wurden zwei Tensiometer (Nr. 4, 5) und auf der 30 hPa Varian-te drei Tensiometer (Nr. 6, 7, 8) zufällig auf die Bestände verteilt.

Das Ziel war, eine bedarfsgerechte Bewässerungsteuerung nach den gemessenen Transpirationssummen zu erreichen. Eine minimale Drainage aus dem Substrat wurde für Analysezwecke angestrebt. Als Schaltschwelle der Bewässerung wurde am Anfang die Bestandstranspirationssumme von 3 l vorbestimmt. Pro Bewässerungstakt wurden 3 l Nährlösung zugeführt. Die Substratsaugspannung wurde durch zwei Tensiometer kontinuierlich beobachtet.

Die Möglichkeit der Adaption des Saugspannungsverlaufes (als Trend über 24 h) im Steuerungsalgorithmus wurde untersucht. Dabei wurde im Steuerungs-algorithmus die Schaltschwelle entsprechend des Saugspannungstrends geändert. Die Schaltschwelle wurde im Laufe des Kulturzeitraums auf 2 l und zum Schluss auf 1 l Transpirationssumme reduziert.

Die zweite Steuerungsvariante wurde nach dem Mittelwert der drei Tensiometer bei 60 hPa bewässert. Pro Bewässerungstakt wurden 3 l Nährlösung zugeführt. Ent-sprechend wurde die dritte Variante bei 30 hPa mit der gleichen Gießmenge bewässert.

In der gesamten Kulturperiode wurden in der Transpirationsvariante 332 Bewäs-serungen durchgeführt, die 60 hPa Variante wurde 318mal bewässert. Wesentlich mehr wurde die 30 hPa Variante bewässert (459 Gießtakte). In der transpirations-gesteuerten Variante wurden insgesamt 4,5 % der zugeführten Wassermengen als Überschusswasser aufgenommen. Die 60 hPa Variante ergab einen gesamten Überschussanteil von 3,3 % und die der 30 hPa Variante von 21,7 % (Tab. 15).

Tab. 15: Zugeführte und abgeführte Wassermengen der drei Steuerungsvarianten der Bewässe-rung bei Lycopersicon esculentum (Tukey`s Test, 5%)

Am Beginn lag die Schaltschwelle der Bewässerung bei 2 l Transpirationssumme. Die Saugspannung des Substrates war ca. 60 hPa. Bei gleichbleibender Schalt-schwelle stieg die Saugspannung in höheren Bereichen. Erst nach Adaption der Schaltschwelle durch den veränderten LAI-Wert bewegte sich der Saugspannungstrend zum Nullpunkt. Bei einer Schaltschwelle von 1 l Transpirationssumme verlief die Saugspannung im Bereich von ca. 60 hPa, mit einer steigenden Tendenz im Laufe der Kulturperiode. Nach erneuter Reduzierung der Schaltschwelle bewegte sich der Trend auch zum Nullpunkt (Abb. 48)

	Abb. 48: Der Anstieg des gleitenden Saugspannungstrends über 24 h bei unterschiedlichen Schaltschwellen der transpirationssummengesteuerten Bewässerung und der Verlauf der Saugspannung an zwei Standorten - Lycopersicon esculentum

4.6.4.a  Versuchsaufbau

Cucumis sativus Pflanzen, Sorte „Stamm 8234, F1“, wurden in Containern als Tischkultur unter Versuch gestellt (Sollwerte: 23/16°C, 80/60 %). Der Versuch wurde am gleichen Standort und ähnlich wie in Kap. 4.5.2.a. aufgebaut. Die Tropfer des Bewässerungssystems hatten eine Leistung von 2 l/h. Es wurde ein Tropfer pro Container verteilt (Tab. 28, Abb. 67 a)). Zur Kontrolle der Substratsaugspannung wurden zwei Tensiometer (Nr.1, 2) in beliebig ausgewählten Containern platziert.

Parallel zur transpirationssummengesteuerten Variante wurden zwei weitere Steuerungsvarianten nach dem gleichen Kultur- und Tröpfchensystem geführt. Die Bewässerung erfolgte nach dem Tensiometerprinzip. Pro Variante wurden drei Ten-siometer nach dem Zufallsprinzip verteilt.

Eine exakte Bewässerungssteuerung wurde mit Cucumis sativus erprobt. Auch hier wurde ein minimaler Überschussanteil angestrebt. Als Schaltschwelle der Bewäs-serung wurde am Versuchsanfang die Bestandstranspirationssumme von 3 l festgesetzt. Pro Bewässerungstakt wurden 3 l Nährlösung zugeführt. Die Substrat-saugspannung wurde kontinuierlich beobachtet. Auch hier wie in Kap. 4.6.3.c. wurde die Schaltschwelle entsprechend des Saugspannungstrends geändert.

Die zweite Steuerungsvariante wurde aus dem Mittelwert der drei zur Verfügung stehenden Tensiometer bei 60 hPa bewässert. Pro Bewässerungstakt wurden 3 l Nährlösung zugeführt. Entsprechend wurde die dritte Variante bei 40 hPa bewässert. Die Berechnung der täglichen Wasserbilanzen wurde wie in Kap. 4.5.2.b. durchgeführt.

In der gesamten Kulturperiode wurden in der transpirationsgesteuerte Variante 96 Bewässerungen durchgeführt. Die 60 hPa Variante wurde 118mal und die 40 hPa Variante 248mal bewässert. Der Überschussanteil der Transpirationsvariante betrug insgesamt 2 % und der 60 hPa Variante 9,0 %. Die entsprechende Menge für die 40 hPa Variante war 51,0 % (Tab. 16).

Tab. 16: Zugeführte und abgeführte Wassermengen der drei Steuerungsvarianten der Bewäs-serung bei Cucumis sativus

Zu Beginn lag die Schaltschwelle der Bewässerung bei 1 l Transpirationssumme. Aufgrund der steigenden Tendenz der Substratsaugspannung wurde die Schaltschwelle auf 0,7 l und später auf 0,5 l Transpirationssumme herabgesetzt. Um die Saugspannung auf niedrigen Bereichen zu senken wurde daraufhin die Schalt-schwelle auf 0,3 l Transpirationssumme herabgesenkt. Auch hier wurde ein schwankender Saugspannungstrend beobachtet, der erst bei einer Schaltschwelle von 0,3 l Transpirationssumme sich dem Nullpunkt näherte (Abb. 49).

	Abb. 49: Der Anstieg des gleitenden Saugspannungstrends über 24 h bei unterschiedlicher Schaltschwelle der transpirationssummengesteuerten Bewässerung und der Verlauf der Saugspannung an zwei Standorten - Cucumis sativus

Um die Auswirkung einer bedarfsgerechten Bewässerungssteuerung auf die Stickstoffdynamik des Substrats zu untersuchen, wurde für die Versuche in den Kap. 4.6.3. und 4.6.4. der Substratstickstoffgehalt (N_min) ermittelt. Die Zusam-menstellung der Nährlösung war für den Lycopersicon esculentum Bestand: N 140, P 44, K 160, Ca 150 und Mg 60 ppm/l Nährlösung und für den Cucumis sativus Bestand: N 170, P 50, K 260, Ca 150 und Mg 60 ppm/l Nährlösung. Die EC- und pH-Werte der Nährlösungen wurden zwischen 1,5-2,5 mS/dm und pH 5,8-6,5 gehalten (Applikation von Phosphorsäure zur Korrektur des pH-Wertes).

Die Proben wurden in 15tägigen Perioden mit einem Stechzylinder aus unterschiedlichen Substrattiefen entnommen. Eine Mischprobe von je acht Substrat-standorten pro Bewässerungsvariante wurde zusammengestellt. Zur Bestimmung des Stickstoffgehaltes wurde die „Cotte-Kahane“ Methode angewandt. Die Unter-suchungen wurden im Labor des Instituts für Pflanzenernährung und Düngung der Humboldt Universität zu Berlin durchgeführt.

Parallel und nach dem gleichen Verfahren wurde der Stickstoffgehalt der Über-schusswassermengen ermittelt. Aus den einzelnen Überschussmengen wurde eine Mischprobe erstellt. Dies konnte erst dann erfolgen, wenn Überschussmengen auftraten. Der EC- und pH-Wert, wie auch die Temperatur der Nährlösung und der Mischprobe, wurden täglich gemessen und registriert.

4.7.1  N_min-Gehalt im Substrat und im Überschusswasser

Aus der Analyse der Stichproben des Substrats wurde der Verlauf des N_min-Gehalts im Substrat der drei Bewässerungsvarianten, während der Kulturperiode, darge-stellt.

Bei unterschiedlichen Bewässerungsmengen pro Variante kam es zu keinen unterschiedlichen Verläufen des Stickstoffgehaltes (N_min) in den Substraten, sowohl bei Lycopersicon esculentum (Abb. 50) als auch bei Cucumis sativus (Abb. 51). Im Tomatenversuch wurden am Anfang der Kulturperiode hohe Stickstoffgehalte im Substrat festgestellt. Ab den 17. Kulturtag folgte eine Einschränkung dieser Mengen über die folgenden Kulturwochen, mit einer leichten Erhöhung zum Versuchend. Im Gurkenversuch wurden eindeutig höhere NO₃-Mengen im Substrat festgestellt, die zu höheren N_min-Gehalten führten (Abb. 51).

	Abb. 50: Verlauf des Nmin-Gehaltes im Substrat bei unterschiedlichen Bewässerungssteuerungs-varianten bei Lycopersicon esculentum

	Abb. 51: Verlauf des Nmin-Gehaltes im Substrat bei unterschiedlichen Bewässerungssteuerungs-varianten bei Cucumis sativus

Nach der gleichen Methode zur Bestimmung des N_min-Gehaltes im Substrat wurde auch der N_min-Gehalt in den aufgefangenen Überschusswassermengen jeder Steuerungsvariante ermittelt. Wie im Substrat, wurden für beide Kulturen keine Unterschiede im N_min-Gehalt der Überschusswassermengen in den drei Steuerungsvarianten festgestellt (Abb. 52, 53). Die in den ersten Kulturwochen aufgefangenen Überschussmengen der Tomatenbestände hatten einen niedrigen Stickstoffgehalt, der sich später in höheren Bereichen stabilisierte und sich zum Versuchenden erhöhte. Der Stickstoffgehalt der Überschussmengen in den Gurkenbeständen war sehr hoch im Vergleich zu dem der Tomatenbestände, was durch die hohen NO₃-Gehalte verursacht wurde (Abb. 53).

	Abb. 52: Verlauf des Nmin-Gehaltes im Überschusswasser bei unterschiedlichen Steuerungsmethoden der Bewässerung bei Lycopersicon esculentum

	Abb. 53: Verlauf des Nmin-Gehaltes im Überschusswasser bei unterschiedlichen Steuerungsmethoden der Bewässerung bei Cucumis sativus

Anhand der täglich registrierten Temperatur-, pH- und EC-Werte der Nährlösung und der Überschusswassermengen wurden diese Werte für beide Kulturen darge-stellt. Die EC des Substrates wurde aus dem Mittelwert der EC der Nährlösung und der Drainage berechnet (SONNEVELD, 1981 in: KLÄRING et al., 1998).

Für den Lycopersicon esculentum Bestand war die EC- und der pH-Wert der Nährlösung bei einem Durchschnitt von 2,2 dS/m und 6,3.

Im Überschusswasser der transpirationsgesteuerte Variante war die EC im Durchschnitt 2,3 dS/m, im Bereich zwischen 1,4 und 4,3 dS/m. In der 60 hPa Variante lag die EC der Überschusswassermengen zwischen 1,3 dS/m und 3,7 dS/m, mit einem Durchschnitt von 2,1 dS/m. Ähnliche Werte wie bei der 60 hPa Variante zeigte sich für die EC der Drainage bei der 30 hPa Variante. Eine starke Erhöhung der EC im Drainagewasser aller Steuerungsvarianten wurde ab den 40. Kulturtag beobachtet (Abb. 54 a, Tab. 17).

In den drei Steuerungsvarianten wurde ein ähnlicher Verlauf der EC im Substrat beobachtet. Diese war relativ stabil bei 2,3 dS/m und hatte einen leichten Anstieg ab dem 40. Kulturtag bis auf 3,0 dS/m (Abb. 54 a).

Der pH-Wert der Überschussmengen der Transpirationsvariante lag zwischen 6,4 und 7,3, mit einem Durchschnitt von 6,9. Der durchschnittliche pH-Wert der Über-schussmengen der weiteren zwei Varianten betrug 6,8 und 7,0 entsprechend (Tab. 17). Eine leichte Erhöhung des pH im Drainagewasser der drei Steuerungsvarianten wurde ab dem 15. Kulturtag beobachtet (Abb. 54 b).

	Abb. 54: Verlauf a) der EC der Nährlösung, des Drainagewasser und des Substrates und b) des pH bei drei Bewässerungssteuerungsmethoden bei Lycopersicon esculentum

Tab. 17: EC- und pH-Werte des Überschusswassers in drei Steuerungsmethoden bei Lycopersicon esculentum – EC- und pH-Werte der Nährlösung

Im Cucumis sativus Bestand war der EC- und pH-Wert der Nährlösung im Durchschnitt 2,6 dS/m und 6,2.

Im Überschusswasser der transpirationsgesteuerten Variante war die EC im Durchschnitt 4,2 dS/m, in einem Bereich von 2,5 bis 5,9 dS/m. In der 60 hPa Variante lag die EC der Überschusswassermengen zwischen 1,8 dS/m und 6,9 dS/m, mit einem Durchschnitt von 4,8 dS/m. Die Drainagemengen der 40 hPa Variante hatten einen EC-Wert zwischen 2,4 dS/m und 4,7 dS/m, mit einem Durchschnitt von 3,4 dS/m. Eine leichte Erhöhung der EC der Drainage wurde ab dem 65. Kulturtag bei der Transpirations- und der 60 hPa Variante beobachtet (Abb. 55 a, Tab. 18).

Die EC des Substrats verlief am Anfang der Kulturperiode bei den drei Steue-rungsvarianten relativ stabil (im Durchschnitt 2,8 dS/m). Ab dem 65. Kulturtag lag diese bei der Transpirationsvariante und der 60 hPa Variante im Durchschnitt um 4,0 dS/m bzw. 4,2 dS/m. Ein niedriger Anstieg, im Durchschnitt 3,2 dS/m, wurde bei der 40 hPa Variante beobachtet (Abb. 55 a).

Der pH-Wert der Überschussmengen der Transpirationsvariante lag zwischen 5,2 und 7,6, mit einem Durchschnitt von 6,0. Der durchschnittliche pH-Wert der Über-schussmengen der weiteren zwei Varianten war 6,1 (Abb. 55 b, Tab. 18).

	Abb. 55: Verlauf a) der EC der Nährlösung, des Drainagewasser und des Substrates und b) des pH bei drei Bewässerungssteuerungsmethoden bei Cucumis sativus

Tab. 18: EC- und pH-Werte des Überschusswassers in drei Steuerungsmethoden bei Cucumis sativus– EC- und pH-Werte der Nährlösung

Am Ende des Versuchs wurden Pflanzen (Blätter und Stängel)- und Früchteproben, von zufällig ausgewählten Pflanzen der unterschiedlichen Varianten, entnommen. Dabei wurde das Gewicht jeder einzelnen Pflanze und Frucht registriert. Die Frischmasse wurde über 72 h in einem Ofen bei 60°C getrocknet. Das N_t der Trockenmasse der Pflanzen und der Früchte wurde im Labor bestimmt und auf den gesamten Pflanzenbestand und Fruchtgehalt jeder Variante entsprechend hochgerechnet.

	Abb. 56: Stickstoffgehalt in den Blättern, Stielen und Früchten bei a) Lycopersicon esculentum und b) Cucumis sativus Pflanzen unter drei Steuerungsvarianten der Bewässerung

Im Lycopersicon esculentum Bestand war der Stickstoffgehalt der Blätter und Früchte der Transpirationsvariante 458,1 mg N/Pflanze bzw. 139,7 mg N/Pflanze. In der 60 hPa Variante wurden entsprechend 385,3 mg N/Pflanze bzw. 149,2 mg N/Pflanze gemessen. Leicht höhere Werte wurden in den Blättern und Stängeln der 40 hPa Variante registriert: 485,1 mg N/Pflanze. Die Früchte dieser Variante enthielten 126,2 mg N/Pflanze (Abb. 56, a).

Im Cucumis sativus Bestand war der Stickstoffgehalt der Blätter und Früchte der Transpirationsvariante 179,2 mg N/Pflanze bzw. 58,3 mg N/Pflanze. In der 60 hPa Variante wurden entsprechend 216,7 mg N/Pflanze bzw. 58,3 mg N/Pflanze registriert. Leicht höhere Werte (263,9 mg N/Pflanze bzw. 77,8 mg N/Pflanze) wur-den bei der 40 hPa Variante gemessen (Abb. 56, b).

4.8.1  Effiziente Stoffproduktion in der transpirationssummengesteuerten Bewässerung

Der Wassernutzungskoeffizient der Produktivität WUE_P,bezogen auf den gesamten Pflanzenbestand, wurde für Lycopersicon esculentum (vgl. Kap. 4.6.1.) und Gerbera jamensonii (vgl. Kap. 4.6.2.) berechnet. Als organische Trockensubstanzproduktion wurde die Bestandsproduktionsleistung (CGR; crop growth rate) aus der laubbezogenen Assimilationsleistung der einzelnen Pflanzen (ULR) und dem LAI des Pflanzenbestands berechnet (LARCHER, 1999). Aus den gemessenen Photosyntheseleistungsdaten (mmol/m²s) wurden die wöchentlichen Photosynthesesummen berechnet und in Trockensubstanz (g) umgerechnet. Der WUE_P ist das Verhältnis der Bestandsproduktion zu den im gleichen Zeitraum pflanzlichen Wasserumsätzen des Bestands.

Die Produktionsleistung der beiden Kulturen war in den ersten Wochen der Kulturperiode höher (Abb. 57 a, b). Der durchschnittliche WUE_P für Lycopersicon esculentum betrug 2,3 g TS/kg H₂O. Ein hoher Wassernutzungskoeffizient der Pro-duktivität ergab sich in den ersten Kulturwochen bei Gerbera jamensonii, mit einem durchschnittlichen Wert von 15,4 g TS/kg H₂O. Bei der Blütenentwicklungsphase schränkte sich der WUE_P auf 3,2 g TS/kg H₂O im Durchschnitt ein.

	Abb. 57: Der Wassernutzungskoeffizient der Produktivität, die Transpiration und der LAI im Verlauf der Kulturperiode bei a) Lycopersicon esculentum und b) Gerbera jamensonii

Zur Beurteilung des effizienten Wassereinsatzes in einer nach gemessenen Tran-spirationssummen gesteuerten Bewässerung, wurden in der Versuchdurchführung (vgl. Kap. 4.6.1.; 6.2.; 6.3. und 6.4.) wöchentlich die Pflanzenhöhe und die Blattanzahl von acht zufällig ausgewählten Pflanzen in jeder Steuerungsvariante aufgenommen. Aus der Registrierung des Ertrags nach marktfähigen und nicht marktfähigen Früchten wurde für jede Steuerungsvariante der Wassernutzungskoeffizient des gesamten Ertrags WUE_Et (kg/l oder Stck./l) und des marktfähigen Ertrags WUE_Em (kg/l oder Stck./l) berechnet.

4.8.2.a  Bewässerung mit definierter Drainagemenge

In der Versuchsdurchführung von Lycopersicon esculentum (vgl. Kap. 4.6.1.) Pflanzen wurde das Ernteprodukt nach dem Gewicht der einzelnen Frucht, wie auch die Anzahl der Früchte/Pflanze, registriert. Die zweifaktorielle Varianzanalyse wurde für jede Pflanzengröße durchgeführt. Es wurden keine Wechselwirkungen zwischen der Steuerungsmethode und der Sorte festgestellt. Der gesamte Ertrag der Sorte „Bolero“ unter transpirationssummengesteuerter Bewässerung war 2,1 kg/m² und unter saugspannungsgesteuerter Bewässerung 2,5 kg/m². Entsprechend war der Ertrag der Sorte „Rondello“ 2,3 kg/m² bzw. 2,2 kg/m². Der gesamte Ertrag der Transpirationsvariante, unabhängig von der Tomatensorte, war 4,4 kg/m² und der der Saugspannungsvariante 4,7 kg/m². Der Anteil der marktfähigen Früchte war 77,9 % bzw. 78,9 %. Die saugspannungsgesteuerte Variante ergab einen WUE_Et von 0,15 kg/l im Vergleich zu 0,10 kg/l der transpirationssummengesteuerten. Entsprechend waren die Werte des WUE_Em 0,13 kg/l und 0,09 kg/l (Tab. 19).

Tab. 19: Ertrag und Pflanzenwachstum von zwei Steuerungsvarianten der Bewässerung bei zwei Lycopersicon esculentum Sorten (Mittelwerte in der gleichen Zeile mit dem gleichen Buchstaben differieren nicht signifikant bei 0,05 P nach der ANOVA Analyse)

Die Blüten der Gerbera jamensonii (vgl. Kap. 4.6.2.) Pflanzen wurden nach der Steuerungsvariante und der Sorte registriert. Zur Qualitätscharakterisierung wurden 5 Kategorien festgesetzt (1 bis 5). Die Blüten wurden nach dem Blütendurchmesser und dem Stängelbild (gerade/krumm, einfach/doppelt) in den Kategorien unterteilt. Als 1. Kategorie wurden die Blüten mit großem Diameter und geradem, einfachem Stiel charakterisiert. Als marktfähig stellten sich die Blüten der 1., 2., und 3. Kate-gorie heraus. Die zweifaktorielle Varianzanalyse wurde für jede Pflanzencharakteri-stika durchgeführt. Es wurden keine Wechselwirkungen zwischen der Steuerungs-methode und der Sorte festgestellt. Der gesamte Ertrag der Sorte „Molina“ unter transpirationssummengesteuerter Bewässerung war 0,9 Stck./Pflanze und unter zeitgesteuerter Bewässerung 0,7 Stck./Pflanze. Der Ertrag der Sorte „Lilabella“ war entsprechend 0,7 Stck./Pflanze und 0,6 Stck./Pflanze. Der gesamte Ertrag der Transpirationsvariante, unabhängig von der Tomatensorte, war 1,6 Stck./Pflanze und der der Zeitvariante 1,5 Stck./Pflanze. In der Transpirationsvariante war der Anteil der marktfähigen Blüten 66,4 % bzw. 66,7 %, in der zeitgesteuerten Variante bei 17,6% bzw. 0% (Tab. 20).

Tab. 20: Ertrag und Pflanzenwachstum von zwei Steuerungsvarianten der Bewässerung bei zwei Gerbera jamensonii Sorten (Mittelwerte in der gleichen Zeile mit dem gleichen Buchstaben differieren nicht signifikant bei 0,05 P nach der ANOVA Analyse)

Die Ernte der Tomatensorte „Prospero“ erfolgte zum Versuchenden (vgl. Kap. 4.6.3). Pro Pflanze wurden die Anzahl und das Gesamtgewicht aller gebildeten Früchte, unabhängig der Größe und Reife, registriert.

Der gesamte Ertrag der transpirationsgesteuerten Variante betrug zum Zeitpunkt des Versuchendes 0,85 kg/m². Dabei wurden 0,95 kg/m² in der 60 hPa Variante und 0,8 kg/m² in der 30 hPa Variante registriert. Etwas schwerer waren die Früchte der 60 hPa Variante, mit einem durchschnittlichen Gewicht von 27,6 g pro Frucht. In der transpirationsgesteuerten Variante ergab sich das Durchschnittsgewicht der Früchte von 21,6 g und in der 30 hPa Variante von 24,9 g. Ähnliche Ergebnisse ergaben sich auch aus dem Verhältnis der Anzahl der Früchte zur Pflanze (Abb. 58).

Die effiziente Nutzung des Wassers in Bezug auf die Ertragsmenge wurde für jede Bewässerungsvariante berechnet. Für die transpirationsgesteuerte und die 60 hPa Variante ergab sich ein WUE_Et von 0,014 kg/l bzw. von 0,016 kg/l. Eindeutig niedriger war der Wert bei der 40 hPa Variante: nämlich 0,01 kg/l.

	Abb. 58: Vergleich des gesamten Ertrages, des durchschnittlichen Fruchtgewichtes und der Fruchtanzahl pro Pflanze zwischen den drei Steuerungsvarianten bei Lycopersicon esculentum (ANOVA, 5 % P)

In Tab. 21 wird der Einfluss der unterschiedlichen Steuerungsmethoden auf die qualitativen und quantitativen Eigenschaften der Cucumis sativus (vgl. Kap. 4.6.4.) Kultur dargestellt. Alle geernteten Früchte waren marktfähig.

Tab. 21: Ertrag und Pflanzenwachstum von drei Steuerungsvarianten der Bewässerung bei Cucumis sativus (Mittelwerte in der gleichen Zeile mit dem gleichen Buchstaben differieren nicht signifikant bei 0,05 P nach der ANOVA Analyse)

Der gesamte Ertrag der transpirationsgesteuerten Variante betrug 0,7 kg/m², im Vergleich zu den 0,7 kg/m² der 60 hPa Variante und den 0,8 kg/m² der 30 hPa Variante. Etwas schwerer waren die Früchte der 60 hPa Variante mit einem durchschnittlichen Gewicht von 125,4 g/Frucht. In der transpirationsgesteuerten Variante ergab sich ein Durchschnittsgewicht der Früchte von 95,3 g/Frucht und in der 30 hPa Variante von 124,9 g/Frucht. Die Transpirationsvariante ergab mehrere, aber leichtere Früchte als die anderen zwei Varianten (Tab. 21). Die effiziente Nutzung des Wassers in Bezug auf die Ertragsmenge wurde für jede Bewässerungsvariante berechnet. Für die transpirationsgesteuerte und die 60 hPa Variante ergab sich ein WUE_Et von 0,046 kg/l bzw. von 0,048 kg/l. Eindeutig niedriger lag der Wert mit 0,024 kg/l bei der 40 hPa Variante.