Neue Versuchsaktivitäten zur effizienten Bewässerung im hessischen Ried gestartet

28.07.2025
Pierre Klüber und Julian Veit, Fachinformation Pflanzenbau

Tendenziell steigender Bewässerungsbedarf – wie lässt sich Landwirtschaft zukunftsfähig gestalten, wenn Wasser in den Sommermonaten zur knappen Ressource wird?

Mit einem neuen Bewässerungsversuch in der Bewässerungsregion Hessisches Ried widmet sich der Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen (LLH) dieser Frage. Am Versuchsstandort in Riedstadt-Leeheim findet im Rahmen eines Projektes im Zuge des Hessischen Klimaplans (LN-09c „Ausbau des Bewässerungsstandorts Leeheim“) in dieser Saison der erste Bewässerungsversuch statt. Besonders hervorzuheben ist der Einsatz von digitalen Bodensensoren in einem automatischen Messnetz. Die Stationen liefern engmaschig aktuelle Bodendaten aus den verschiedenen Parzellen im Versuchsfeld. Zusammen bilden diese Stationen die Basis der Bewässerungssteuerung im Versuch.

Übergeordnet soll untersucht werden, welchen Beitrag die innovative Technik zur Optimierung von Bewässerung leisten kann.

Hintergrund: Wasser wird im Sommer immer knapper

Längere Trockenphasen in den Sommermonaten erhöhen den Druck auf die Wasserressourcen. Die Vorschriften für Wasserentnahmen in der Landwirtschaft werden zunehmend strenger, und wasserrechtliche Genehmigungen für die Entnahme aus dem Grundwasser oder aus anderen Gewässern sind in einigen Regionen nur schwer zu erhalten. Mit wenigen Ausnahmen – darunter das Bundesland Hessen – wurde in den meisten Bundesländern bereits der Wassercent eingeführt.

Gleichzeitig steigen die Anforderungen an eine moderne Landwirtschaft, die Erträge und Qualitäten absichern muss – auch unter trockenen Bedingungen. Auch das Bedürfnis der Verbraucherinnen und Verbraucher nach regional erzeugten Produkten ist spätestens seit der Pandemie wieder stärker in den Fokus gerückt. In diesem Zusammenhang stellt sich nicht die Frage, ob die heimische Landwirtschaft Bewässerungswasser benötigt, sondern wie es trotz klimatischer Veränderungen künftig gelingt, die verfügbaren Wasserressourcen so nachhaltig und effizient wie möglich in der landwirtschaftlichen Produktion einzusetzen.

Hessen beschäftigt sich im Rahmen seines Klimaplans intensiv mit Herausforderungen des Klimawandels. Dies umfasst auch Maßnahmen zur langfristigen Sicherstellung der Wasserversorgung.

Im Zuge von klimatischen Veränderungen werden die Bewässerungsintensität, aber auch die Zahl der bewässerten Flächen tendenziell weiter anwachsen. Aufgrund eines steigenden Wasserbedarfs ist davon auszugehen, dass künftig häufiger Konflikte zwischen den verschiedenen Wassernutzenden auftreten werden.

Ein wichtiges Thema, dem sich die Landwirtschaft vermehrt stellen muss, ist, wie die Effizienz von Bewässerung weiter verbessert werden kann. Neben der Bewässerungstechnik ist der Einsatz von Bodensensoren und digitalen Werkzeugen zur vereinfachten und bedarfsangepassten Bewässerungssteuerung ein Ansatz, um die Effizienz der Bewässerung zu erhöhen.

Der neue Bewässerungsversuch in Leeheim

Eine Luftbildaufnahme zeigt ein grünes Versuchsfeld. Die einzelnen Parzellen erscheinen in verschiedenen Grüntönen. Das Feld wird von zwei Bewässerungsgassen durchzogen, die unbewachsen sind. Um die Versuchsfläche herum befindet sich auf allen Seiten ein unbewachsener Ackerstreifen. Das Versuchsfeld ist in umliegender Nachbarschaft umgeben von Feldern.
Abb. 1: Drohnenaufnahme (17.07.25) des Bewässerungsversuchsfelds in Leeheim: Die Anlage wird über zwei Bewässerungsgassen bewässert.

Mit einem neuen Projekt im Rahmen des Klimaplans Hessen erweitert der LLH seine langjährige Forschungstätigkeit am Standort Riedstadt-Leeheim. Neben den bekannten Landessortenversuchen (LSV) werden am Standort erstmals in 2025 gezielt verschiedene Bewässerungsstrategien im Rahmen eines Bewässerungsversuchs untersucht. Dieser Standort ist bestens dafür geeignet, da er mit einer durchschnittlichen Jahresniederschlagsmenge von rund 550 Millimetern pro Quadratmeter ein Trockenstandort und hessenweit der wärmste Versuchsstandort des LLH ist.

Technik & Infrastruktur

Über einem Sojabestand ist ein Metallgestänge von einem Düsenwagen zu sehen. An diesem Gestänge hängen x-förmig angeordnete Kunststoffrohre. An den Rohren sind in gleichmäßigen Abständen Tropfer angebracht. Aus den Tropfern tritt grobtropfig das Bewässerungswasser aus.
Abb. 2: Die Bewässerung der Sojabohnen erfolgt mittels sogenannter Tropfsegmente (3 x 1,5 m), die am Rohrgestänge montiert sind. Die Form der Tropfsegmente entspricht einer Kreuzform. Die Wasserabgabe erfolgt durch eine Kombination aus Tropfer und Diffusor.

Für einen flächeneffizienten Bewässerungsversuch mit Kleinparzellen wurde für Leeheim eine Standardregenmaschine speziell an die Bedürfnisse des Versuchswesens angepasst und umgebaut. Eingesetzt wird eine modifizierte Rohrtrommel-Beregnungsmaschine mit Düsenwagen. Die Nachrüstung der Maschine mit einem Hydraulikmotor und eigenem Aggregat ermöglicht eine flexible Regelung der Einzugsgeschwindigkeit des Düsenwagens, unabhängig von Wasserdruck und Durchflussmenge. Mit dieser Technik kann sogar eine Nullparzelle im Versuchsplan ohne Wasserabgabe einfach überfahren werden.

Im Bildvordergrund Regenmesser zu sehen, die in gleichmäßigen Abständen von 25 Zentimeter aufgestellt sind. Hinter den Regenmessern ist ein grünes Sojafeld mit etwa 50 Zentimeter hohen Pflanzen zu sehen. Im Bestand befindet sich ein Düsenwagen mit x-förmigen angeordneten Kunststoffrohren. Aus den Rohren tropft Bewässerungswasser.
Abb. 3: Zur Überprüfung der Sollbewässerungsgabe im Vergleich zum Ist-Zustand werden während der Bewässerung regelmäßig Regenmesser aufgestellt.

Um Bewässerungswasser möglichst präzise in die Parzellen ausbringen zu können, wurden am Rohrgestänge des Stativwagens sogenannte Tropfsegmente montiert. Die effektive Arbeitsbreite pro Auslegerseite beträgt 4,5 m. Dies hat gleich mehrere Vorteile:

  1. Mit einer klar definierten Wasserfront in Breite und Länge kann Bewässerungswasser exakt und randscharf in die Parzellen appliziert werden.
  2. Wasserabgabe über Tropfer mit Diffusor-Kappe erzeugt ein vergleichsweise grobes Tropfenspektrum bei guter Bestanddurchdringung.
  3. Das verhältnismäßig grobe Tropfenspektrum weist eine geringe Windanfälligkeit auf und erlaubt die Bewässerung auch bei sonst ungünstigen Windverhältnissen.
Zu sehen ist das Versuchsfeld Leeheim vor der Aussaat der Kultur. Auf blankem Ackerboden stehen zwei kurze schwarze Röhren mit blauem Deckel. Vor den zwei schwarzen Kunststoffröhren liegt jeweils ein grauer Kunststoffkasten mit blau-weißem Aufkleber. Von den Kästen gehen Kabel ab, die zu drei grünen Bodensensoren und einem weißen Sensor führen. Im Feld ist mit schwarzen Kunststoffstäben eine Markierung ausgesteckt. Diese Position markieren den Einbaupunkt für die Bodensensoren.
Abb. 4: Bodenmessstelle mit erweiterter Technikausstattung, bestehend aus zwei Bodenschächte, zwei Sensorknoten und Bodensensoren (dreimal SMT-100, Hydra-Sonde und Tensiomark) vor dem Einbau in die Versuchsparzelle.

Eine weitere Besonderheit im Versuch ist die im Boden eingebaute Messtechnik mit hoher räumlicher Auflösung. So verfügt jede Parzelle über eine eigene Bodenmessstelle (Grundausstattung). Alle 15 Minuten werden automatisch Daten zur Bodenfeuchtigkeit und Bodentemperatur erfasst. Die Messpunkte liegen in 10, 20 und 40 Zentimeter Tiefe. In ausgewählten Parzellen ist neben der Grundausstattung weitere Bodensensortechnik verbaut. So wird mit einem speziellen Sensor, ähnlich einem Tensiometer, kontinuierlich und wartungsfrei die Bodensaugspannung digital erfasst. Außerdem sind Präzisionsmessgeräte zur Erfassung der Bodenfeuchtigkeit installiert, die als Referenzsensoren für einen Sensorvergleich herangezogen werden.

Alle Bodensensoren sind per Kabelverbindung an einen zentralen Sensorknoten angeschlossen. Darüber findet sowohl Datenkommunikation und Energieversorgung statt. Die Stationen senden ihre Daten über LoRa-Funktechnologie aus dem Kunststoffschacht durch den Pflanzenbestand an ein LoRa-Gateway, das in räumlicher Nähe zum Versuchsfeld installiert ist. Es empfängt Messdaten aller Stationen aus dem Feld und übermittelt diese dann über Mobilfunk in die Cloud. Über einen Webzugang können die Daten jederzeit und flexibel auf der IoT-Plattform eingesehen und zur weiteren Datenverarbeitung abgerufen werden.

Der Screenshot zeigt die Benutzeroberfläche einer IoT-Plattform zur Geräteverwaltung in der Landwirtschaft. Links ist eine Satellitenkarte eines Versuchsfelds zu sehen, auf dem mehrere Sensorstandorte mit blauen Markierungen eingezeichnet sind. Die rechte Bildschirmhälfte ist in mehrere Informationsboxen aufgeteilt, die Sensordaten anzeigen. Jede Box enthält Angaben wie Bodentemperatur, Bodenfeuchte, Signalstärke und den Zeitpunkt der letzten Datenübertragung. Oberhalb der Karte befinden sich Filter- und Steuerfunktionen zur Auswahl von Sensoren. Die Navigation der Plattform ist am linken Rand als vertikales Menü dargestellt.
Abb. 5: Über die IoT-Plattform können nahezu in Echtzeit alle Daten aus dem Versuchsfeld angezeigt werden. Zu den zentralen Funktionen zählen: Geräteverwaltung, Datenanalyse und -visualisierung, Steuerung der Ventile über Schaltflächen, Alarmzentrale, Exportfunktionen für erfasste Daten.
Im Vordergrund ist ein Holzgestell zu sehen, das als Winkelhilfe für einen Erdbohrer dient. Es ermöglicht das Bohren von Löchern im 45-Grad-Winkel. Auf dem Gestell liegt ein Einbaurohr, an dessen vorderem Ende ein grüner SMT-100-Bodensensor mit einer markanten, dreieckigen Sensorspitze befestigt ist. Auf der sichtbaren Messfläche des Sensors befinden sich zwei U-förmige Drähte, die zur Messung der Bodenfeuchte dienen. Direkt vor dem Sensor befindet sich ein kleines, schräg in den Boden gebohrtes Loch – es ist exakt auf den Durchmesser des Sensors abgestimmt und dient als Einführöffnung. Im Hintergrund des Bildes sind verschiedenfarbige Kunststoffstäbe, Sensorkabel und diverse Werkzeuge zu erkennen, die auf die laufende Installation im Versuchsfeld hinweisen.
Abb. 6: Der präzise Einbau der Bodensensoren erfolgt über ein gebohrtes Schrägloch bis zur gewünschten Messtiefe. Anschließend werden die Sensoren mit gesiebtem und verwässertem Ursprungssubstrat eingeschlämmt, um einen optimalen Bodenschluss zu gewährleisten.
Auf einem unbewachsenen Acker arbeiten zwei Männer. Einer kniet am Boden und legt ein Kabelbündel in einen schmalen, offenen Erdgraben, der als provisorischer Kabelkanal dient. Der zweite Mann steht daneben und bereitet weitere Kabel für die Verlegung vor. Um sie herum liegen Werkzeuge wie eine Handschaufel und weiteres Grabgerät sowie ein grünes Schaumstoffkissen, das als Knieschutz dient. Im Hintergrund sind ein Spaten und eine Schaufel senkrecht in den Boden gesteckt. Ein kleiner Erdhaufen deutet auf zuvor durchgeführte Grabungsarbeiten hin.
Abb. 7: Alle Sensorkabel werden in einem Schlitzgraben in sicherer Tiefe verlegt und im rechten Winkel zum Bodenschacht hingeführt.
Ein Traktor fährt über einen unbewachsenen Acker. Unter dem Fahrzeug befindet sich ein kleiner, blauer Kanaldeckel mit einer schwarzen, quadratischen Einfassung, der bündig im Boden eingelassen ist. Am linken Bildrand sind drei schwarze Kunststoffstäbe im Boden zu sehen –zur Markierung von Messpunkten.
Abb. 8.1: Die Bodenschächte, in denen die Sensorknoten untergebracht sind, werden so eingebaut, dass ihre Oberkante bündig mit der Geländeoberfläche abschließt.

Die zentralen Sensorstationen sind in unterirdischen Bodenschächten untergebracht. Die Schächte, die Sensoren sowie zahlreiche Kabelmeter wurden vor der Aussaat der Kultur manuell in den Boden eingebracht. Um Kabelbeschädigung bei der Aussaat auf 5 Zentimeter Saattiefe zu verhindern, müssen alle Kabel auf mindestens 10 Zentimeter Tiefe eingebaut werden. Die genaue Positionierung der Technik erfolgte im Einklang mit der Versuchsplanung und wurde im Vorfeld mithilfe eines Geografischen Informationssystems (GIS) am PC geplant. Zur exakten Übertragung der Einbauposition der Messtechnik kam ein GPS-Messstab mit RTK-Korrektursignal zum Einsatz.

Mithilfe der LoRa-Funktechnologie lassen sich neben der Bodensensortechnik auch zwei am Düsenwagen installierte Magnetventile fernsteuern. Das ermöglicht eine teilflächenspezifische Bewässerung mit zwei unabhängig voneinander schaltbaren Teilbreiten.

Versuchsaufbau

Im Rahmen des Feldversuchs werden zwei verschiedene Sojabohnensorten hinsichtlich ihrer Reaktion auf unterschiedliche Bewässerungsstrategien untersucht. Ziel des Versuchs ist es, die Wechselwirkungen zwischen Sorte und Wasserverfügbarkeit auf das Pflanzenwachstum und den Ertrag zu analysieren. Ab dem Einsetzen der Blüte wird im Versuch nach drei unterschiedlichen Varianten bewässert:

1. Auf Basis von gemessenen Bodenfeuchtedaten
Mithilfe der 80 Bodenfeuchtesensoren, die an 28 Sendeeinheiten gekoppelt sind, wird die volumetrische Bodenfeuchte gemessen. Sinkt die standortspezifische nutzbare Feldkapazität (nFK) im Hauptwurzelraum infolge der Austrocknung auf unter 50 Prozent ab, wird der Boden bis zu einem Wert von 80 Prozent nFK bewässert. Die restlichen 20 Prozent der Speicherkapazität, die im Boden als pflanzenverfügbares Wasser gespeichert werden können, dienen als freier Bodenwasserspeicher für Niederschlagsereignisse.

Eine Drillmaschine befindet sich in Fahrtrichtung direkt vor einem kleinen, blauen Kunststoffkanaldeckel mit schwarzer, quadratischer Einfassung im Boden. Die Maschine ist kurz davor, diesen zu überqueren. Der Kanaldeckel ist bündig im unbewachsenen Ackerboden eingelassen.
Abb. 8.2: Dadurch können sie gefahrlos von der Drillmaschine überfahren werden.

2. Bewässerung auf Basis von Modellempfehlung
In dieser Variante wird auf Empfehlung der „Bewässerungs-App“ der ALB Bayern e.V. bewässert – ein frei verfügbares Bewässerungssteuerungsmodell basierend auf der Geisenheimer Steuerung. Einige wenige manuelle Eingaben wie Standortdaten, Bodenparameter und Kulturangaben genügen, um eine standortspezifische Bewässerungsempfehlung zu erhalten – ohne Sensoren oder Bodenanalyse.

3. Kontrollvariante ohne Zusatzbewässerung
Diese Variante dient als Referenz, um die Effizienz der Zusatzbewässerung zu ermitteln. Im Gegensatz zu den beiden anderen Varianten bekommen die Pflanzen dieser Variante nur das natürliche Niederschlagswasser und kein Zusatzwasser. Darüber hinaus lässt sich über diese Variante auch die genetisch festgelegte Trockentoleranz der beiden Sojasorten beurteilen. Eine der beiden Sorten wird von Züchterseite als besonders trockentolerant beworben.

Ausblick

Das Projektläuft noch bis Ende 2027, sodass in drei aufeinanderfolgenden Jahren die Effektivität digitaler Bewässerungssteuerung untersucht werden kann.

Ein Folgeprojekt ist bereits beantragt, damit die Aktivitäten im Bewässerungsversuchsfeld Leeheim langfristig einen Beitrag zur Entwicklung effizienter und reproduzierbarer Bewässerungsstrategien leisten können.

Projektbearbeitung

Das Projekt LN-09c „Ausbau des Bewässerungsstandorts Leeheim“ wird am LLH betreut von:

Das Projekt LN-09c wird finanziert aus Mitteln des Landes Hessen.




Hessisches Ministerium für Landwirtschaft und
Umwelt, Weinbau, Forsten, Jagd und Heimat

Veranstaltungsrückblick

Einen Einblick in die interessanten Versuchsaktivitäten und die eingesetzte Technik im LLH Bewässerungsversuchsfeld gab auch der LLH Bewässerungsfeldtag 2025 am 27. August 2025 in Riedstadt-Leeheim.

Es wurden aktuelle Themen der Feldberegnung vorgestellt und innovative Bewässerungsmaschinen mit Düsenwagen sowie eine selbstfahrende Regenmaschine live vorgeführt. Zudem präsentieren ausgewählte Hersteller ihre Technologie und stellen digitale Werkzeuge zur Vereinfachung und bedarfsgerechten Steuerung der Bewässerung vor.

Kontakte
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