Definition der Wassernutzungseffizienz (WUE) und eine weiterführende Gedankenkette

Bild: Unser Gemüse möchte gern effizient Arbeiten, um Biomasse zu produzieren.  Der Begriff "Wassernutzungseffizienz" definiert dabei quasi einen Arbeitsprozess, der effizient oder unrentabel sein kann. Der genannte Fachbegriff sagt aber letztlich auch aus: Mehr pflanzenverfügbares Kohlendioxid = höhere Effizienz = weniger Wasserverbrauch.

Vorbemerkung

In der heutigen, deutschsprachigen Fachliteratur für den Gartenbau spielt der Begriff der Wassernutzungseffizienz keine besonders große Rolle, doch halte ich es für Wert, darüber im Kleingartenbereich mindestens genauso viel zu wissen wie im professionellen Gartenbau. Der Begriff (englisch: Water Use Efficiency, WUE) kommt aus der Pflanzenforschung und beschreibt und misst, wie effizient Pflanzen Wasser für ihren Stoffwechsel und für ihr Wachstum nutzen, genauer gesagt beschreibt es das Verhältnis von fixiertem Kohlenstoff zu transpiriertem Wasser einer Pflanze.
Das ist auch mit jedem menschlichen Produktionsprozess vergleichbar. Um effizient zu produzieren benötigen wir eine Werkstatt, die Werkzeuge und die Materialien zur richtigen Zeit am richtigen Ort.

CO2-Gehalt der Umgebungsluft, Wasser und Licht

Ein besonderes Augenmerk bei der Beschäftigung mit der WUE liegt dabei auf dem CO2-Gehalt der Umgebungsluft der Pflanzen und der Aufnahme des Kohlendioxids über die Spaltöffnungen der Blätter. Kohlendioxid benötigt die Pflanze bei Tageslicht für ihre Photosynthese, bekanntlich um Biomasse zu produzieren. Dafür muss sie aber tausende kleiner Spaltöffnungen weit offen halten, um dieses Lebensgas (Kohlendioxid) einatmen zu können. Allerdings – und die Natur scheint in diesem Punkt nicht ganz perfekt zu sein – verliert sie durch ihre weit geöffneten kleinen Mundöffnungen durch Verdunstung wiederum auch reichlich Wasser.

Es sind drei Faktoren, welche mit diesen Prozessen in Zusammenhang stehen und Natur sind:

1. Kohlendioxidgehalt der Luft
2. Wasseraufnahme und -abgabe (Transpiration, im Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit)
3. Licht

Diese drei Faktoren – es sind zunächst die Wichtigsten – gilt es zu optimieren. Werden sie von uns immer so beachtet? (Faktoren, wie optimale Temperaturen sind hier zunächst nicht gesondert im Fokus [1], sondern dem Transpirations-Prozess zugeordnet)

Optimale, ausgewogene Nährstoffversorgung

Agrarwissenschaftler, Biochemiker und Botaniker haben aber noch weiteres herausgefunden. Neben dem ausgewogenen Verhältnis von Kohlendioxid, Wasser und Licht (als grundlegende Faktoren bei der Produktion von Biomasse) kommt es bei der gewünschten, wenig Wasser verbrauchenden Wassernutzungseffizienz auch (im zweiten Schritt) auf die optimale und ausgewogene Nährstoffversorgung an. Ist diese vorhanden, dann kann die Stoffwechsel-Apparatur einer Pflanze effizienter arbeiten. Das Räderwerk läuft also gut geölter und geschmierter. 

Ich zeichne dieses Bild noch einmal auf folgende Art und Weise: Verstehen wir einmal das soeben genannte Kohlendioxid, Wasser und Licht als Werkzeug, mit denen unser Kohl-Männchen (unten im Bild) nun in Latzhose gekleidet in seiner Werkstatt steht.

Bild: Materialen (Nährstoff-Kisten) müssen den Pflanzen-Zellen geliefert werden. Es sollte weder zum Stau noch zum Mangel kommen. Zudem sollten auch vermeintlich weniger wichtige Kartons griffbereit stehen.

Es sägt, bohrt und schraubt und produziert an seiner Biomasse. Doch braucht es neben dem Werkzeug auch das Material. Das sind die Pflanzennährstoffe, die hier (neben Wasser, Kohlendioxid und Sauerstoff) ins Spiel kommen, wie Stickstoff, Phosphor, Kalium, Calcium, Magnesium, Schwefel, Eisen, Mangan, Zink, Kupfer, Molybdän, Bor und Chlor — nur um die wichtigsten zu nennen.

Unser Kohl-Männchen benötigt sie alle, aber nur im richtigen Moment und in der nötigen Menge.

Zur rechten Zeit die richtige Menge am richtigen Ort

Nun ist es aber so, dass in jener Werkstatt – mikroskopisch klein – der Arbeitsplatz sehr beengt ist und kaum Möglichkeiten bestehen, die benötigten Materialien für den bequemen Zugriff zu lagern. Wenn dann aber zum Beispiel eine riesige Kiste mit Stickstoff-Dünger angeliefert wird und die ganze Werkstube verstellt ist, kommt unser Pflanzenfreund kaum noch an die vielen anderen Kistchen und Kästen heran, die er für einen flüssigen Arbeitsablauf braucht. Optimal wäre es also, durch Logistik von Lieferdiensten und mit den entsprechenden Lieferketten im Hintergrund für den jeweiligen Produktionsprozess den nötigen Pflanzennährstoff in der optimalen Menge zur Verfügung zu haben. Ach diese Prozesse haben Einfluss auf den Wasserverbrauch der Pflanzenwelt.

Bodenorganismen steuern die Lieferkette

In der Natur gibt es diese Zuarbeiter und Lieferketten tatsächlich. Das sind die Mikroorganismen im Boden wie Bakterien und Mykorrhiza-Pilze, sowie der Humus, der die Rolle der Zulieferindustrie im Boden übernimmt. Diese nützlichen hocheffektiven Mikroorganismen [2] verfügen über ein riesiges Arsenal von kleinen Kistchen und Kästchen (die Humusteilchen) aus denen sie gezielt und kontinuierlich unseren Grünkohl-Blaumann versorgen können, so dass er bequem, mit viel Platz in seiner Werkstatt, fröhlich, gesund und motiviert arbeiten kann. Die Arbeit ist damit leicht und wenig schweißtreibend. So genügt es unserem Freund während seiner Arbeitszeit mit Genuss nur selten einmal eine Tasse Tee zu genießen (geringer Wasser-Verbrauch), statt bei stressiger, schwitzender Tätigkeit einen eigenen Getränkeautomaten in der Werkstatt aufstellen zu müssen (Kunstdünger sind oft Ursache für durstige Pflanzen). So funktioniert die Natur.

Dieses nützliche Wissen nutzen

Mit diesen, teils recht neuen Erkenntnissen (was etwa die Wirkungsweise von Kohlendioxid betrifft) ist es nun interessant, einmal die üblichen, verschiedenen Anbautechniken im Garten zu betrachten, wie sie sich bisher entwickelt haben. Da kann es durchaus sein, dass dann die eine oder andere alternative Anbaumethode verbesserungswürdig erscheint und moderne Techniken, wie sich die CO2-Begasung von Folientunneln positiv darstellt.

Ich meine, mit diesem Wissen im Hinterkopf, sollten wir besonders auch im Kleingartenbereich noch einmal völlig vorurteilsfrei alle bisherigen Kulturmethoden durchsehen und hier die Messlatte der Wassernutzungseffizienz anlegen. In weiteren Blog-Artikeln werde ich das sicher tun.

Wie ich bereits im Beitrag (12.7.2024) über "Fukuoka Masanobus japanischer Waldgarten der 90er Jahre" schrieb, geht es darum die Natur effizient arbeiten zu lassen und dieser Arbeit nicht ständig in den Weg zu stehen. Im zweiten Schritt gilt es, wie bei diesem Waldgarten des Fukuoka Masanobu, diese Vorgänge auch zu nutzen, was beispielgebend seltsamerweise kaum getan wird (siehe, genannter Beitrag: Brennholznutzung, Hühnerhaltung).

Hingegen werden Projekte, wie Wald- , Mulch- oder Permkultur-Garten selten effizient genutzt. Ertrags-Ausbeuten sind hier eher gering. In der Regel werden diese Projekte im erzieherischen Sinne vorgeführt, Mitmenschen zu belehren oder irgendeiner Ideologie missionarisch zu folgen.

Warum ich jetzt etwas grandig werde

Was mich in diesen letzten Gedanken so widerborstig macht, ist, dass heute die Hintergründe um diese Wassernutzungseffizienz kaum publik sind, vermutlich weil dabei das Kohlendioxid zu positiv dargestellt wird. Und tatsächlich ist es heute so – viele wollen es nicht wahrhaben – dass vielerorts auf dem Planeten Steppen und Wüsten grüner werden, weil durch die bestehende minimal höhere Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre, Pflanzen in Trockengebieten (vor allem Gehölze) das vorhandene Wasser besser verwerten.

Doch bei der Wassernutzungseffizienz geht es ja nicht nur um das CO2. Als ebenso wichtiger Faktor wird das Licht genannt. Wenn uns aber, glaubend gemacht wird (Beispiel Waldgarten), dass uns mit einem Waldgarten (unserer Breitengrade) auch Gemüse (im Schatten) zur Verfügung steht, so hanlte ich das für sehr fragwürdig.

Oder: Selbst, wenn – was nicht direkt falsch ist – beim Gemüseanbau gern die Dichtpflanzung von Gemüsen beispielhaft vorgestellt wird, um den Boden schnell zu beschatten (Schattengare) so wird das bei unkritischer Übernahme im Kleingarten ziemlich sicher mehr Probleme schaffen, als lösen.

Weitere Hinweise

[1] Die WUE bezieht sich auf das Verhältnis zwischen dem aufgenommenen Wasser und der Menge an Biomasse oder Ertrag, die eine Pflanze produziert. Wärme wird jedoch selten direkt als Einflussfaktor angegeben. Der Grund dafür liegt in der Art und Weise, wie Wärme andere Faktoren beeinflusst, die bereits in Betracht gezogen werden.

[2] Hier meine ich tatsächlich auch die sogenannten Effektiven Mikroorganismen (EM).