Abiotik
Automatisierte Überwachung von Umweltfaktoren
Wachstum und Gesundheit von Pflanzen in Sonderkulturen hängen maßgeblich von ihrer Umgebung ab. Unter anderem wirken sich Parameter wie die Bodenreibung und -feuchte, Verdunstung oder auch die Sonneneinstrahlung auf ihre Entwicklung aus. Das Mikroklima in einem einzelnen Schlag ist oftmals stark variabel und unterliegt dabei nicht nur zeitlichen Schwankungen, sondern auch räumlichen Unterschieden.
Lange standen zur Messung relevanter abiotischer Faktoren nur Verfahren bereit, die sich aufgrund ihrer Größe und Kosten nicht zur repräsentativen kleinräumigen Erfassung von Pflanzenbeständen eigneten. Das hat sich in den letzten Jahren geändert: Eine Vielzahl kostengünstiger und miniaturisierter Sensoren ermöglicht heute die präzise Abbildung von Klima-, Pflanzen- und Bodenfaktoren.
Prognosen und Informationen durch Sensordaten im Weinbau
Das Ziel dieses Schwerpunkts besteht in der Erprobung verschiedener Sensortechniken zur lokalen und automatisierten Überwachung von Umweltfaktoren im Weinbau. Die erhobenen Daten könnten dann etwa genutzt werden, um Modelle zur Prognose abzuleiten und so wertvolle Informationen für landwirtschaftliche Betriebe zu gewinnen. Im Fokus von EXPRESS stehen Sensoren und andere Technologien zur Messung von Umweltdaten, die leicht handzuhaben sind, möglichst autonom arbeiten, bei der Feldarbeit nicht im Weg sind – und idealerweise relativ kostengünstig zur Verfügung stehen. Zusätzlich nutzen wir in EXPRESS auch mit speziellen Kamerasystemen ausgestattete Drohnen zur Datenerhebung, die per hochauflösender Bilder spektrale Fernerkundungsdaten liefern.
Besondere Bedeutung kommt bei der Erprobung der verschiedenen Sensortechniken der Frage zu, wie viele einzelne Messpunkte notwendig sind, um zu möglichst aussagekräftigen Daten über den Zustand der Pflanzen zu gelangen. Die Definition eines minimalen Testsetups unter Einbeziehung der örtlichen Gegebenheiten und Kostenaspekte zur Überwachung eines Schlags steht daher im Mittelpunkt des Interesses. Denn um für landwirtschaftliche Zwecke einen wirklichen Nutzen zu generieren, etwa indem Pflanzenschutzmittel im Weinbau zielgerichteter appliziert werden können, müssen die erhobenen Daten sehr lokal – und sehr präzise sein.
Doch wie gelangen die Daten vom Sensor in die Analyse-Plattform? In EXPRESS untersuchen wir verschiedene Kommunikationstechnologien und bewerten deren Eigenschaften in Bezug auf Reichweite, Kosten und Energieverbrauch für den Einsatz im landwirtschaftlichen Umfeld.
5G: Kooperation mit Experimentierfeld »Landnetz«
Sensoren und Drohnen bilden so ein eigenes Netzwerk aus datenerhebenden und datensammelnden Technologien. Basis für deren Austausch sind die 5G- und weitere Mobilfunk-Technologien, die eine automatisierte Übertragung größerer Datenpakete auch in Echtzeit möglich machen. Dies bezieht sich insbesondere auf die Übermittlung von Drohnenbildern und als Ausblick auch auf die Verwendung von Sensordaten für interaktive Anwendungen auf dem Schlag.
Für EXPRESS arbeiten wir daher mit dem sächsischen Experimentierfeld »Landnetz« zusammen. Gemeinsam arbeiten wir an Anwendungsfällen für eine hochmoderne Mobilfunk-Infrastruktur in der Landwirtschaft auf den Testflächen der Obstland Dürrweitzschen AG und des Weinguts Schloss Proschwitz. Stehen künftig modernste Übertragungstechnologien zur Verfügung, wollen wir diese gemeinsam mit Landwirtinnen und Landwirten testen und evaluieren.
Sie haben Fragen zum Schwerpunkt Abiotik oder interessieren sich für den Einsatz von Sensorik in Ihrem Betrieb? Unser Ansprechpartner Dr. Tino Hutschenreuther vom IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH freut sich über Ihre Nachricht!
Plakat: Sensorik für komplexe Fragestellungen
Neben Wetterdaten gibt es zahlreiche weitere Parameter, die den Zustand der Pflanze und ihrer Umgebung beschreiben. Für komplexe Modelle, die Stressfaktoren oder auch das Krankheitsrisiko vorhersagen, sind diese Zusatzinformationen ebenso wichtig wie das aktuelle Wetter.
Mikroklima im Obstbau
Ein neues Sensornetz misst künftig die Lufttemperatur, -feuchte sowie Blattfeuchte in einer Obstanlage des Lehr- und Versuchszentrums Gartenbau Erfurt.
Factsheet: Frostschutz
Spätfröste waren schon immer ein Risiko im Obst- und Weinbau. Klimatische Veränderungen, wie ein früherer Vegetationsbeginn und Spätfröste bis in den Mai steigern allerdings die Risiken im Umgang mit Frostereignissen. Maßnahmen zum Schutz der Kultur sind vorhanden, können aber nur effektiv eingesetzt werden, wenn eine rechtzeitige Warnung erfolgt. Hier setzt das Experimentierfeld EXPRESS an.
