PROJEKT IN BEARBEITUNG
Automatisierung der Bewässerung
Weiterentwicklung der Bewässerungs-App für mehr Wassereffizienz und eine bessere Stickstoffausnutzung
Titel (offiziell)
Entwicklung einer automatisierten Entscheidungshilfe zur ressourcenschonenden und effizienten Bewässerung in Gartenbau und Landwirtschaft mit dem Ziel Wasserverteilung und Stickstoffausnutzung zu optimieren
Projektleitung
Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG)
Abgedeckte Bereiche
Forschung, Entwicklung und Wissenstransfer
Zeitraum
01.02.2020 bis 31.03.2023
Hauptziele
- Sparsame Verwendung der wertvollen Ressource Wasser in der gärtnerischen und landwirtschaftlichen Produktion
- Abstimmung des Einsatzes von Zusatzwasser und Stickstoffdüngung
- Verfügbarmachung von wissenschaftlichen Erkenntnissen und technischen Innovationen
- Entwicklung praxistauglicher Konzepte, die es Erzeugern ermöglichen, unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten auf Folgen des Klimawandels, auf steigende Anforderungen des Marktes sowie auf zunehmend anspruchsvolle rechtliche Vorgaben zu reagieren
Teilziele
- Weiterentwicklung der Bewässerungs-App, einem webbasierten Entscheidungssystem und digitalem Instrument zur Planung, Steuerung und Dokumentation von Bewässerungsmaßnahmen
- Vernetzung und Schulung der Nutzer und Berater durch Demonstrationsanlagen, Lehrfahrten und Workshops
- Aufbau und Berieb von automatisierten Pilotanlagen in Praxisbetrieben zur Erhöhung der Wassereffizienz und zur Verminderung des Arbeitsaufwands
- Unterstützung und Dokumentation von innovativen Bewässerungskonzepten, die sich durch hohe Verteilgenauigkeit und geringe Verluste auszeichnen
- Versachlichung des Themas "Bewässerung" durch Kommunikation und Bereitstellung der ermittelten Ergebnisse an Erzeuger, Behörden und die Öffentlichkeit
Detailziele (Auswahl)
- Verknüpfung aller relevanter Faktoren der Bewässerung: Pflanze, Boden, Witterung, Technik, Kapazitätsausstattung am Betrieb
- Steigerung der Benutzerfreundlichkeit der angebotenen Konzepte durch einen möglichst hohen Grad an Automatisierung
- Ertrags- und Qualitätssicherung
- Steigerung der Wassernutzungseffizienz; Reduzierung des Zusatzwasserbedarfs, der Sickerwasserbildung und der Nitratauswaschung
- Aufbau und Berücksichtigung einer Datenbank mit flächenbezogenen nutzbaren Feldkapazitäten und der Möglichkeit, diese in erstellten Nutzerprofilen zu präzisieren, z.B. durch deren Ableitung anhand einer mobilen Erfassung der elektrischen Leitfähigkeit der Böden
- Weiterentwicklung der Bewässerungs-App zu vollautomatisiertem Steuerungssystem mit schlagpräziser Auflösung: Berücksichtigung räumlich hoch aufgelöster Daten in Geodatenbanken, Entwicklung und Einbau von Allgorithmen zur terminbezogenen Kalkulation von Entwicklungsstadien, weil diese den Wasserverbrauch neben der Witterung besonders stark beeinflussen; Erweiterung der Bewässerungs-App um ein mobiles Dokumentationsmodul mit der Möglichkeit zur mobilen Prozessüberwachung und Koordination der eingesetzen Technik; Schaffung und Bereitstellung einer Schnittstelle zur Steuerung von Bewässerungstechnik
FORTSCHRITT DES PROJEKTS
Mai 2020: Erweiterung der Bewässerungs-App um Radolan-Niederschlagsdaten
Zur Erfassung kleinräumig schwankender Niederschläge ermöglicht die Bewässerungs-App seit der Saison 2020 neben Niederschlagskorrekturen durch Nutzer ebenso die Verwendung von Radolan-Niederschlagsdaten des Deutschen Wetterdienstes (DWD). Das Radolan-Verfahren kombiniert tatsächliche Niederschlagsmessungen in Bodennähe mit Radarmessungen von reflektierten Signalen des Niederschlags in höheren Schichten der Atmosphäre. Die Kombination beider Messtechniken liefert eine flächenhafte Verteilung des Niederschlags im 1 km-Raster und bietet für Nutzer der Bewässerungs-App mehr als 350.000 virtuelle Radolan-Niederschlagsstationen deutschlandweit.
März 2021: Erweiterung der Bewässerungs-App um eine 8-Tage-Wettervorhersage (DWD)
Zur Planung von Bewässerungsmaßnahmen in den nächsten Tagen steht Anwendern als Wetterprognose neben der eigenen Witterungserwartung am Standort (auf Tagesbasis zur Auswahl: Sonnenschein, heiter bis wolkig, starke Bewölkung) ab sofort alternativ eine 8-tägige DWD-Wettervorhersage zur Verfügung. Die Zuordnung aus 2.300 virtuellen Stationen deutschlandweit erfolgt hierbei automatisiert und ist bezogen auf die zur Verfügung stehenden Standortinformationen immer räumlich nächstgelegen.
Juni 2021: Schlagliste zur übersichtlichen Verwaltung aller Schläge
Registrierte Nutzer können ihre angelegten Schläge übersichtlich in einer Schlagliste verwalten und behalten somit jederzeit den Überblick bezüglich der Wasserversorgung ihrer Bestände, zu anstehenden Bewässerungsmaßnahmen, dem bisherigen Zusatzwasserverbrauch und vielem mehr. Die Schlagliste lässt sich im CSV-Format exportieren und in Excel übertragen.
Juni 2021: Email-Warndienst für anstehende Maßnahmen
Wahlweise können registrierte Nutzer über die Schlagliste einen Email-Warndienst aktivieren, wobei sich hierbei die zu berücksichtigenden Schläge sowie die Benachrichtigungshäufigkeit (Mindestzeitabstand zwischen aufeinanderfolgende Benachrichtigungen) individuell einstellen lassen.
September 2021: Automatisierte Einstufung der Böden hinsichtlich ihres Wasserspeichervermögens
Grundlage für die Einstufung der Böden hinsichtlich ihres Wasserspeichervermögens ist eine Datenbank mit flächenbezogenen nutzbaren Feldkapazitäten (deutschlandweit > 3 Mio. Datensätze). Die Daten stammen von den Geologischen Diensten der jeweiligen Bundesländer, und stehen insbesondere für Bayern, Baden-Württemberg, Mecklenburg-Vorpommern, Nordrhein-Westfalen, Sachsen, Sachsen-Anhalt, Schleswig-Holstein und Rheinland-Pfalz in hoher Auflösung zur Verfügung. Für alle anderen Gebiete in Deutschland wurden die Daten in etwas geringerer Auflösung von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Daten zur Verfügung gestellt. Die Zuordnung aus der Datenbank erfolgt automatisiert und ist bezogen auf die jeweils zur Verfügung stehenden Standortinformationen immer räumlich nächstgelegen. Anwender haben jederzeit die Möglichkeit, die automatisierte Einstufung des Wasserspeichervermögens der Böden von Hand zu korrigieren.
August 2023: Mobile Dokumentation von Wasserentnahmen, Grundwasserstandsmessungen, Bewässerungsmaßnahmen und lokalen Niederschlägen
Die Anwendung ist für die Nutzung auf mobilen Endgeräten optimiert und ermöglicht direkt vor Ort im Feld die digitale Dokumentation von Wasserentnahmen, Grundwasserstandsmessungen, Bewässerungsmaßmahmen und lokalenNiederschlägen. Der Entwicklung waren mehrere Abstimmungsgespräche im Bewässerungsforum Bayern vorausgegangen, an denen Vertreter von StMELF, StMUV, LWG, LfL, LfU, ÄELF, WWA, HSWT und ALB teilgenommen hatten. Das erste Konzept war bereits im Jahr 2020 besprochen worden. Anschließend wurde es vom Forum zweimal überarbeitet. Die Anwendung ist mit der Desktop-Version der Bewässerungs-App verknüpft. Dokumentierte Daten werden übertragen, verrechnet und bei nachfolgenden Bewässserungsempfehlungen berücksichtigt. Außerdem lassen sich digitale Brunnentagebücher generieren. Die Datenhoheit verbleibt ausnahmmslos beim Anwender.
November 2023: Automatisierte Berechnung von Entwicklungsstadienterminen, des Bewässerungsstarts und des Bewässerungsendes im Verlauf einer Wachstumsperiode
Das Konzept basiert auf der Berechnung von Temperatursummen und wurde unter Federführung der ALB entwickelt. In einem ersten Schritt erfolgt die Festlegung kulturartspezifischer Referenztemperaturjahresverläufe, indem jeder Kulturart eine konkrete Wetterstation und konkrete Referenzjahre (Standard: 10 Jahre, 2013 bis 2022) zugeordnet werden. In einem zweiten Schritt werden für jede Kulturart aufeinander abgestimmte Entwicklungsstadientermine definiert. Hierbei erfolgt die Festlegung auf Grundlage von Ergebnissen aus Versuchen oder Erfahrungswerten und ist abgestimmt auf das Gebiet um die festgelegte Referenzwetterstation und passend für die festgelegten Referenzjahre. Auf dieser Grundlage lassen sich in einem dritten Schritt für beliebige Wettersituationen (Auswahl Wetterstation, Jahr) konkrete Temperatursummen und das Erreichen der jeweiligen Entwicklungsstadientermine, der Bewässerungsstarts und der Bewässerungsende berechnen.
Dezember 2023: Gliederung der verschiedenen Kulturarten in Gruppen
Die Gliederung in Gruppen (Landwirtschaft, Gemüsebau, Sonderkulturen, Städtische Grünflächen) verbessert die Übersicht bei der Anwendung.
Dezember 2023: Berücksichtigung von Auflagen
Auflagen wie Folien, Fliese oder Hagelnetze beeinflussen das vorherrschende Mikroklima. Mit Hilfe des Moduls lassen sich Veränderungen klimaartspezifisch (Temperatur, Niederschlag, Luftfeuchte, Globalstrahlung, Wind) berücksichtigen.
Dezember 2023: Relative Bemessung des Bedarfs im aktuellen Jahr
Der Bewässerungsbedarf des aktuellen Jahres wird in Relation gesetzt zum Bewässerungsbedarf im Mittel vergangener Jahre. Damit erhält der Anwender während der Saison fortlaufend konkrete Anhaltspunkte, inwieweit der bisherige Bedarf vom Mittel abweicht und in welchem Umfang zum Bewässerungsende mit Abweichungen gegenüber dem langjährigen Mittel zu rechen sind.
Dezember 2023: Erweiterung der Funktionalität und Darstellung von Januar bis Dezember
Die Funktionalität der App und alle Charts in der Ergebnisdarstellung werden auf einen Zeitraum von Januar bis Dezember erweitert.
PROJEKTPARTNER
- Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG)
- Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT)
- Bayerische Landestanstalt für Landwirtschaft (LfL)
- Arbeitsgemeinschaft Landtechnik und Landwirtschaftliches Bauwesen in Bayern e.V. (ALB)
Finanzielle Förderung
Das Projekt wird durch das Bayerische Staatministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (StMELF) finanziell gefördert.
Link: www.alb-bayern.de/AutoBew