De wereld heeft dorst omdat hij honger heeft

De wereld heeft dorst omdat hij honger heeft Dirk Raes Departement Aard- en omgevingswetenschappen Fac. Bio-ingenieurswetenschappen Oktober 2010

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod 3. Verhogen van de opbrengst per eenheid water 4. Softwaremodellen om richtlijnen te formuleren

Waterbehoefte voor voedselproductie De mens drinkt gemiddeld 2 liter water per dag Maar om zijn voedsel te produceren is er dagelijks 3, 000 liter water persoon nodig

Standard oil company 55 gallon (208 liter) vat

Dagelijks voedsel voor 1 persoon waterbehoefte 15 vaten = 3, 000 liters

Gewas cyclus 100 … 200 dagen 3. 5 liter per m 2 per dag r e t 1 e m 1 meter 3. 5 liter/m 2. dag x 150 dagen = 500 liter/ m 2 = 5, 000 x 1000 liter/ha

Verdamping is de afvoer van waterdamp naar de atmosfeer via kleine openingen (huidmondjes) in de bladeren. Tegelijk wordt er via de huidmondjes ook CO 2 opgenomen. Het gas wordt door fotosynthese omgezet in carbohydraten die de bouwstenen vormen voor de biomassa van de planten.

3. 5 liter/m 2. dag x 150 dagen = 500 liter/ m 2 = 5, 000 x 1000 liter/ha CO 2 2 … 5 ton/ha 2 … 5 x 1000 kg/ha oogst om 1 kg (oogst) te produceren: is er 1, 000 to 2, 500 liter water verdampt

Waterbehoefte voor voedselproductie De mens drinkt gemiddeld 2 liter water per dag Maar om zijn voedsel te produceren is er dagelijks 3, 000 liter water persoon nodig

De gewaswaterbehoefte wordt gedekt: - effectief gebruikt irrigatiewater - effectieve neerslag Oogst is vaak beperkt door onbetrouwbare neerslag enorme volumes irrigatiewater zijn verreist

Wereld voedselproductie veel irrigatiewater nodig irrigatie regengevoede landbouw Oogsten vaak beperkt

Inhoud van de lezing 1. De watervraag § Waterbehoefte voor voeselproductie § Vraag naar zoet water

Het globale waterverbruik De productie van voedsel- en vezelgewassen maakt aanspraak op het grootste deel van de wereldvoorraad aan zoet water gestockeerd in rivieren, meren en grondwater.

Gemiddelde vraag naar zoutwater 3, 400 liters per dag persoon China 2, 000 liters per dag persoon 1, 700 liter per dag persoon USA 7, 000 liters per dag persoon 4, 200 liter per dag persoon

Verwachtingen voor de komende 50 jaar § sterke stijging van de wereldbevolking § welvaart neemt toe Vraag naar voedsel verdubbelt § uitbreiding landbouwareaal degradatie milieu, achteruitgang biodiversiteit, politieke spanningen § areaaluitbreiding geïrrigeerde landbouw meer water problemen in gebieden met beperkte watervoorraad

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod § Beschikbaar zoet water

45, 000 km 3 Jaarlijks hernieuwbaar zoetwatervolume op aarde 7, 500 km 3 10% 20% Jaarlijkse watervraag Wat niet gebruikt wordt, verdwijnt via de rivieren in de oceanen 70 % voeding waterschaarste ?

Gebieden met fysische en economische waterschaarste (IWMI, 2007) = 1/5 van de wereld bevolking 1/2 van de wereld bevolking watervraag watervoorraad

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod § Beschikbaar zoet water § Alternatieve zoetwaterbronnen § invoer van water

Invoer van water volume hernieuwbaar zoet water groter dan behoefte Waterschaarste geen of weinig waterschaarste wordt acuut fysische waterschaarste economische waterschaarste meer water nodig om voedsel en diensten te produceren dan de aanwezige hoeveelheid hernieuwbaar zoet water

Invoer van water volume hernieuwbaar zoet water groter dan behoefte Invoer § water Waterschaarste geen of weinig waterschaarste wordt acuut fysische waterschaarste economische waterschaarste meer water nodig om voedsel en diensten te produceren dan de aanwezige hoeveelheid hernieuwbaar zoet water

Invoer van water volume hernieuwbaar zoet water groter dan behoefte Invoer § water § virtueel water (voedsel) Waterschaarste geen of weinig waterschaarste wordt acuut fysische waterschaarste economische waterschaarste meer water nodig om voedsel en diensten te produceren dan de aanwezige hoeveelheid hernieuwbaar zoet water

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod § Beschikbaar zoet water § Alternatieve zoetwaterbronnen § invoer van (virtueel) water § vervuiling terugdringen

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod § Beschikbaar zoet water § Alternatieve zoetwaterbronnen § invoer van (virtueel) water § vervuiling terugdringen § afvalwater

Irrigatie met afvalwater Waterkwaliteit: - Chemische samenstelling - Pathogenen in afvalwater (menselijke blootstelling)

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod § Beschikbaar zoet water § Alternatieve zoetwaterbronnen § invoer van (virtueel) water § vervuiling terugdringen § afvalwater § zout water

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod § Beschikbaar zoet water § Alternatieve zoetwaterbronnen § invoer van (virtueel) water § vervuiling terugdringen § afvalwater § zout water § opvangen van overtollige neerslag

Opslaan van neerslagwater

Opslaan van neerslagwater Opslaan van oppervlakkige afvoer in reservoirs

Opslaan van neerslagwater Opslaan van oppervlakkige afvoer in reservoirs Verdamping: 4. 5 mm/dag = 45 m 3 per dag per hectare 15 meter 2 meter 15 meter 450 m 3

Opslaan van neerslagwater runoff

Opslaan van neerslagwater Veldbeheer

Inhoud van de lezing x 2 1. De watervraag 2. Het wateraanbod regionaal grote tekorten § Beschikbaar zoet water § Alternatieve zoetwaterbronnen § invoer van (virtueel) water § vervuiling terugdringen beperkt § afvalwater § zout water § opvangen van overtollige neerslag } erg belangrijk, grote mogelijkheden

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod 3. Verhogen van de opbrengst per eenheid water gewas-waterproductiviteit oogst WP = (vermarktbaar product) kg water verdampt door het gewas m³

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod 3. Verhogen van de opbrengst per eenheid water § Verzekeren van goede agronomische toestanden § Ontwikkelen van stresstolerante variëteiten § Verbeteren van irrigatie-efficiëntie oogst WP = (vermarktbaar product) kg water verdampt door het gewas m³

WP = oogst kg/m 3 water verdampt (ET) verliezen : § toediening (5. . 30 %) § transport (10. . 20 %) aanvoer bron

WP = oogst kg/m 3 water verdampt (ET) verliezen : § toediening (5. . 30 %) § transport (10. . 20 %) aanvoer bron Verbetert de gewas waterproductiviteit ( WP) door een verbetering van de irrigatie-efficiëntie ? Water dat verloren wordt gedurende de aanvoer en toediening vloeit terug naar de bron en is opnieuw beschikbaar

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod 3. Verhogen van de opbrengst per eenheid water § Verzekeren van goede agronomische toestanden § Ontwikkelen van stresstolerante variëteiten § Verbeteren van irrigatie-efficiëntie § Deficit irrigatie oogst WP = (vermarktbaar product) kg water verdampt door het gewas m³

Deficit irrigatie neerslag irrigatie ton/ha Regengevoed 2 irrigatie 5 deficit irrigatie 4

Altiplano in Bolivia

Quinoa (Inka rijst)

Graan oogst (ton/ha) neerslag (mm) Irrigatie (m 3/ha) Droog jaar 250 Nat jaar 450 360 Totaal Deficit 2, 600 875

Resultaten tonen aan dat hoge opbrengsten kunnen bekomen worden met deficit irrigatie

Resultaten tonen aan dat hoge opbrengsten kunnen bekomen worden met deficit irrigatie, met slechts de helft of zelfs 1/3 van het irrigatiewater dat vandaag wordt gebruikt.

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod 3. Verhogen van de opbrengst per eenheid water 4. Softwaremodellen om richtlijnen te formuleren

Simulaties worden uitgevoerd met wiskundige modellen die een vereenvoudigde voorstelling geven van een bepaald systeem, dat een deel is van de werkelijkheid, dat de ingenieur wenst te onderzoeken

Aqua. Crop Water Productivity Model Natural Resources Division: Land Water Food and Agricultural Organization of the United Nations

leaf expansion CC canopy senescence Canopy development CC time Tr = Ks Kcb ETo soil water balance WP* Water Productivity water stress B = WP* x Σ ( HI Biomass Harvest Index Tr ) ETo water stress Y Yield root zone expansion Root development Zr time

Klimaat ETo calculator

Gewas logistic equation maximum canopy senescence

Bodem Hydraulic Properties Calculator

Veld- en irrigatiebeheer ü strooisellagen ü bemesting ü bedden en ruggen ü irrigatie ü enz.

Veldexperimenten Studie van gewasrespons op watertekort duur en tijdrovend Gekalibreerd model § selectie van veelbelovende strategieën voor veldbeheer § uittesten van succesvolle strategieën in andere regio’s/gewassen § formulering van richtlijnen Aqua. Crop model Simuleert gewasrespons op watertekort Kalibratie/Validatie

condities Regen-gevoed irrigatie Het model kan gebruikt worden voor: § ontwikkelen van irrigatie strategieën voor droge streken § analyseren van het effect van bodemtype, plantdatum, … § bestuderen van het effect van veldbeheer § onderzoeken van de impact van klimaatsverandering § enz.

Quinoa (ton/ha) 3. 0 2. 5 2. 0 1. 5 R² = 0. 80*** 1. 0 0. 5 0. 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Waterproductiviteit (kg oogst / m 3 water) Gewas verdamping Quinoa Boliviaanse hoogvlakte 0. 7 0. 6 0. 5 0. 4 Deficit irrigatie strategie 0. 3 0. 2 0. 1 0. 0 0 100 200 300 400 500 600 Gewas verdamping 700

Comunidad Huanaque Socio-economische impact van deficit irrigation van quinoa in een dorp in de Altiplano

Met het model kunnen richtlijnen geformuleerd worden voor mensen in de praktijk, zoals § voorlichtingsdiensten § overheidsagentschappen § NGO’s en landbouwersassociaties Met deze richtlijnen zullen landbouwers meer voedsel kunnen produceren met minder water

Inhoud van de lezing 1. De watervraag 2. Het wateraanbod 3. Verhogen van de opbrengst per eenheid water 4. Softwaremodellen om richtlijnen te formuleren

Dank voor Uw aandacht