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Wassernutzung in Trockengebieten

Wie erreicht man nachhaltige Bewässerung?

In vielen Gebieten der Erde wird Bewässerung in der Landwirtschaft eingesetzt, um bessere Erträge zu erzielen. Besonders in den Trockengebieten (arides Klima) ist Landwirtschaft oft erst mit Hilfe von Bewässerung möglich. Die natürlichen Niederschläge ermöglichen dort nur geringe Ernten und begrenzen die Auswahl der Kulturen. Um den Nahrungsmittelbedarf in den dicht besiedelten Regionen der Erde zu decken ist künstliche Bewässerung notwendig, wodurch mehrere Ernten im Jahr realisiert werden. Mit zunehmender globaler Erwärmung und steigender Weltbevölkerung kommt dem nachhaltigen Umgang mit Wasserressourcen zur Sicherung der Nahrungsmittelproduktion und des Trinkwassers eine immer höhere Bedeutung zu. Deshalb ist es wichtig zu verstehen, wie das System der Bewässerung funktioniert, welche Elemente und Wechselwirkungen bestimmen, wieviel Wasser wann und wo im System zur Verfügung steht, und wie man dies am Besten steuern kann.

Abb. 1: Bewässerungsgebiete der Erde, angegeben ist der Anteil der für Bewässerung ausgerüsteten Fläche in Prozent der gesamten landwirtschaftlichen Fläche

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Abb. 2: Bewässerung mit Sprinkleranlage

Abb. 3: Geflutetes Weizenfeld

Zur Bewässerung der Felder werden Oberflächenwasser- und/oder Grundwasser-Ressourcen genutzt. Es kommen modernste Technologien, wie die Tröpfchenbewässerung, und traditionelle Methoden zum Einsatz. Es gibt ingenieurtechnische Meisterleistungen riesiger Staudämme und Kanalnetze, die die Bauern ganzer Regionen mit Wasser versorgen, aber ebenso gibt es kleine Bewässerungssysteme in dezentraler Selbstverwaltung. Die Wasserversorgung der Landwirtschaft kann staatlich organisiert sein oder sich in privater Hand befinden.

Bewässerung als komplexes System

Um das Geschehen in einem Bewässerungsgebiet zu verstehen und nachhaltig beeinflussen zu können müssen verschiedene Perspektiven zusammengebracht werden. Die folgende Abbildung zeigt eine Übersicht über die Elemente und Wirkungsbeziehungen eines solchen systemwissenschaftlichen Modells.

Grundlage für die Bewässerung sind die natürlichen Wasserressourcen. Das Oberflächenwasser oder Grundwasser wird durch technische Infrastruktur an den Ort gebracht, an dem es eingesetzt werden soll: zur Unterstützung des Wasserbedarfs auf den landwirtschaftlichen Flächen.

Wieviel Wasser wann und wo im System verteilt wird, wird durch Managementorganisationen geregelt. Was auf den Feldern angebaut wird, entscheiden die Bauern. Ihre Möglichkeiten werden durch ihr Umfeld bestimmt, denn Beziehungen der Bauern untereinander (soziale Netzwerke), Märkte und das Wassermanagement bilden den Rahmen, in dem sie ihre Entscheidungen über Anbau und Bewässerungstechniken fällen.

Abb. 4: Schematische Übersicht des Modells eines Bewässerungssystems, dargestellt sind die Elemente und ihre Wechselbeziehungen.

Dieses System unterliegt auch äußeren Einflüssen, vor allem durch die Entwicklung des Klimas (und Wetters) und der Marktbedingungen. Durch gezielte Eingriffe in das System kann man versuchen, nachhaltigeres Wirtschaften mit den Wasserressourcen zu erreichen, Degradierung von Land, Wasser, und Infrastruktur zu vermeiden und Konflikte um das Wasser zu lindern. Technische Maßnahmen zielen dabei auf die Verbesserung der Infrastruktur zur Speicherung des Wassers, der Verteilung an die Nutzer und auf den Feldern. So können unnötige Verluste verringert werden. Durch Managementmaßnahmen können Prioritäten in der Verteilung umgesetzt werden, wie beispielsweise Verwendung zur Produktion der größtmöglichen Einnahmen oder eine Mindestversorgung für alle Bauern. Durch wirtschaftliche Maßnahmen kann Einfluss auf den Zugang zu Märkten und die Preise genommen werden. Durch öffentliche Programme können die Bauern bei der Einführung neuer Technologien oder neuer Formen der Selbstverwaltung unterstützt werden. Letzteres fällt schon unter den Bereich der institutionellen Maßnahmen, die meist eine Veränderung der Verwaltungsstruktur zu Gunsten stärkerer Beteiligung der Wassernutzer im Wassermanagement zum Ziel haben.

Einsatz von Systemwissenschaft zum Verständnis des komplexen Systems der Bewässerung

Die genannten Instrumente zur Einflussnahme auf das System setzen jeweils an ganz bestimmten Elementen oder Wirkungsbeziehungen an. Um aber die Folgen eines solchen Eingriffs auf entfernte Elemente des Systems und das System als Ganzes für einen konkreten Fall abschätzen zu können, werden systemwissenschaftliche Modelle benötigt. So können beispielsweise mathematische Modelle für den hydrologischen Teil des Systems mit regelbasierten Modellen verknüpft werden, die das Wassermanagement und das individuelle Verhalten der Bauern darstellen.

Die Beteiligung der realen Akteure am Modellierungsprozess kann deren Austausch untereinander und das gegenseitige Lernen unterstützen.

Durch die Modellierung mit den beteiligten Akteuren und Computersimulationen kann ein Systemwissenschaftler so helfen, die Wechselwirkungen im System in verschiedenen Situationen zu verstehen und einzuschätzen. Damit können die Instrumente zielgerichteter eingesetzt und kombiniert werden, um Nachhaltigkeit zu erreichen und ungewollte Nebenwirkungen zu vermeiden.