Dipl.-Ing. agr.
Dr. Jürgen Grocholl
Leiter Bezirksstelle Uelzen
SeBeK
Sensorgestützte Beregnungssteuerung in Kartoffeln
Beginn: 31.05.2016 / Ende: 15.02.2020
Ausgangslage
Die Bedeutung der Feldberegnung zur Sicherung von Ertrag und Qualität nimmt auf Grund der zunehmenden Trockenheit in der Vegetationsperiode zu. Da die Ressource Wasser nicht unbegrenzt zur Verfügung steht, ist eine hohe Nutzungseffizienz des Beregnungswassers unbedingt erforderlich. Eine entscheidende Rolle spielt hierbei die Beregnungssteuerung.
Die Ermittlung des Wasserbedarfs kann auf unterschiedliche Arten erfolgen: Berechnung der Wasserbilanz, Ermittlung der Bodenfeuchte (visuelle Schätzung, gravimetrisch, Sensoren), Simulationsberechnungen mit Computermodellen.
Zielsetzung
Der Bewässerungszeitpunkt von Kartoffeln soll anhand von Messungen mit einem Thermalsensor ermittelt werden. Bei ausreichender Wasserversorgung kann die Kartoffelpflanze transpirieren und die Temperatur des Bestandes sinkt. Durch Wassermangel im Pflanzenbestand sinkt die Transpirationsrate und somit auch die Verdunstungskälte, die Bestandstemperatur steigt an. Die Bestandstemperatur stellt daher einen Indikator für Trockenstress dar. Ziel ist es, über die Optimierung des Bewässerungszeitpunktes eine höhere Effizienz in der Beregnung zu erreichen mit Potential für höhere Erträge oder die Reduzierung des Zusatzwasserbedarfes.
Projektdurchführung
Dazu wurden an mehreren Kartoffelschlägen Sensormessnetze installiert, die neben der Blatttemperatur der Kartoffelpflanzen auch Wetterdaten ermittelt haben. Zur Kalibrierung des Systems wurden auf den Versuchsflächen der Landwirtschaftskammer Niedersachsen Exaktversuche durchgeführt. Hier ist zusätzlich der Zusammenhang von Kalidüngung und Wasserversorgung untersucht worden. Die Umsetzungsmöglichkeiten in der Praxis wurde auf einem regionalen Landwirtschaftsbetrieb geprüft. Für die Vergleichbarkeit der Ergebnisse wurden weitere Ansätze zur Beregnungssteuerung betrachtet. Um den Einfluss der Variabilität lokaler Wetterbedingungen auf die Wasserversorgung der Bestände zu untersuchen, wurden im Projektgebiet Wetteraufzeichnungen an verschiedenen Standorten betrachtet. Die mit Hilfe des Crop Water Stress Index (CWSI) ermittelten Beregnungsempfehlungen decken sich mit den Ergebnissen auf Basis der gravimetrisch ermittelten nutzbaren Feldkapazität. Die Untersuchungen zeigen, dass es prinzipiell möglich ist, anhand einer Sensorüberwachung aussagekräftige Beregnungsempfehlungen zu ermitteln. Das erforderliche Sensormessnetz ist allerdings zu diesem Zeitpunkt nicht praxistauglich. Eine Vereinfachung der Messung und Auswertung zur Bestimmung des CWSI muss das Ziel weiterer Untersuchungen sein. Denkbar sind unter anderem Messungen mit Temperatursensoren die an Landwirtschaftlichen Fahrzeugen (Schlepper) oder an Drohnen montiert sind.
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01.09.2021
Die Bedeutung der Bewässerung nimmt im Ackerbau auf Grund der durch den Klimawandel zunehmenden Trockenphasen auch in Gebieten zu, die bisher keine Beregnung eingesetzt haben. Auf der anderen Seite steht die Ressource Wasser nicht unbegrenzt zur Verfügung, ein sorgsamer Umgang damit ist unabdingbar. In der Feldberegnung ist die optimale Steuerung im Hinblick auf Zeitpunkt und Menge entscheidend für die effiziente Wassernutzung.
Von 2016 bis 2020 wurden im Rahmen des EU-Programmes „EIP-agri“ (European Innovation Partnership) Grundlagen für eine neuartige Beregnungssteuerung in Kartoffeln ermittelt. Die Partner Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften - Campus Suderburg, Thünen-Institut für Agrartechnologie, Landwirtschaftskammer Niedersachsen - Bezirksstelle Uelzen und Fachbereich Pflanzenbau, Georg-August-Universität Göttingen - Institut für Pflanzenernährung und Ertragsphysiologie sowie der Landwirtschaftsbetrieb Hartmut Becker arbeiteten im EIP-Projekt „Sensorgestützte Beregnungssteuerung in Kartoffeln (SeBeK)“ zusammen.
Jetzt wurde der wissenschaftliche Abschlussbericht veröffentlicht. 
Ziel des Projektes war die Entwicklung einer innovativen Methode um den Bewässerungsbedarf in Kartoffeln anhand des Crop Water Stress Index (CWSI) zu ermitteln. Dazu wurden in mehreren Kartoffelschlägen Sensormessnetze installiert, die neben der Blatttemperatur der Kartoffelpflanzen auch Wetterdaten aufgezeichnet haben. Neben den Versuchen auf Praxisflächen wurden auf den Versuchsflächen der Landwirtschaftskammer Niedersachsen Exaktversuche zur Entwicklung, Kalibrierung und Prüfung des CWSI durchgeführt. Die mit Hilfe des CWSI ermittelten Beregnungsempfehlungen decken sich mit den Ergebnissen auf Basis der gravimetrisch ermittelten nutzbaren Feldkapazität.
Die Untersuchungen zeigen, dass es prinzipiell möglich ist, anhand einer Sensorüberwachung aussagekräftige Beregnungsempfehlungen zu ermitteln. Das erforderliche Sensormessnetz ist allerdings zu diesem Zeitpunkt nicht praxistauglich. Eine Vereinfachung der Messung und Auswertung zur Bestimmung des CWSI muss das Ziel weiterer Untersuchungen sein.
Der Bericht ist als „Thünen Workingpaper 179“ erschienen und steht zum Download zur Verfügung.
02.10.2019
Der Klimawandel verringert zunehmend durch veränderte Niederschläge und erhöhte Temperaturen die für Pflanzen verfügbare Wassermenge. Viele Kulturen müssen deswegen beregnet werden. Im Projekt werden Sensoren erprobt, die den Bewässerungszeitpunkt und -menge exakter bestimmen können.
Dabei wird die Verdunstung anhand des CWSI (Crop Water Stress Index) gemessen. Der Index gibt an, wann und wieviel Wasser beispielsweise Kartoffeln brauchen. Die landwirtschaftliche Bewässerung kann das nachhaltiger machen.
Die beiden letzten Jahre haben einmal mehr gezeigt, welch große Bedeutung Wasser für den Ackerbau hat. In Trockenphasen stellt die Feldberegnung auf vielen Standorten eine wichtige Maßnahme dar. Auf Grund des Klimawandels wird die Bedeutung noch steigen. Der nachhaltige Umgang mit der in vielen Bereichen wichtigen Ressource Wasser erfordert eine genaue Steuerung des Beregnungseinsatzes. In einem von der EU in der Maßnahme EIP-agri geförderten Projekt wird eine neuartige, sensorgestützte Beregnungssteuerung für Kartoffeln entwickelt. Mit Wärmesensoren wird die Temperatur des Bestandes gemessen. Bei ausreichender Wasserversorgung sind die Pflanzen kühler als bei Wassermangel. Aus der Temperatur wird der sogenannte crop water stress index (CWSI) berechnet, der wiederum für die Beregnungssteuerung genutzt werden soll.
Weitere Informationen:
- https://wasser-suderburg.de/pages/page/sebek ,
- https://www.thuenen.de/de/at/projekte/umwelttechnologie-bodenpflanze/sensorgestuetzte-beregnungssteuerung-in-kartoffeln/
01.07.2016
Die Entwicklung einer neuen, sensorgestützten Beregnungssteuerung für Kartoffeln wird vom Land Niedersachsen im Rahmen des EU-Programmes „EIP-agri“ (European Innovation Partnership) gefördert. Mit der Übergabe des Förderbescheides überbrachte die Landesbeauftragte Jutta Schiecke, Amt für regionale Landesentwicklung Lüneburg, die frohe Botschaft nach Suderburg.
v.l.n.r.: Jano Anter, Thünen-Institut für Agrartechnologie, Dr. Jürgen Glaser, Süderelbe AG, Dr. Jürgen Grocholl, Bezirksstellenleiter, Landwirtschaftskammer Niedersachsen, Martin Kraft, Thünen–Institut für Agrartechnologie, Jutta Schiecke, Landesbeauftragte, Amt für regionale Landesentwicklung Lüneburg, Jörg Hilmer, Landtagsabgeordneter (CDU), Prof. Dr.-Ing. Klaus Röttcher, Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften, Campus Suderburg
In dem Projekt arbeiten die Ostfalia Hochschule, Suderburg, das Thünen-Institut, Braunschweig, die Landwirtschaftskammer Niedersachsen, Uelzen, die Universität Göttingen und ein Uelzener Landwirt als sogenannte Operationelle Gruppe gemeinsam am Thema „Nachhaltige Bewässerung“. In einem konkreten Innovationsprojekt soll eine vom Thünen-Institut entwickelte Sensor-Messtechnik an den Einsatz in Kartoffeln angepasst werden. Ein noch effizienterer und damit sparsamerer Einsatz des Beregnungswassers bei gleichzeitig sicheren Erträgen und Qualitäten ist das Ziel. Dabei werden durch die intensive Zusammenarbeit von Praxis und Forschung keine Ideen am grünen Tisch entwickelt, sondern die Umsetzung direkt auf dem Betrieb steht im Vordergrund. So wird neben der Klärung grundsätzlicher Fragen auf dem
Die Projektidee ging aus den Diskussionen zur Gründung eines „Instituts für nachhaltige Bewässerung“ hervor. Das Projekt ist gewissermaßen eine Vorstufte der Institutsgründung. „Das Institut, mit Sitz in Suderburg - dem Herzen der Beregnungsregion Niedersachsens - soll zukünftig die Forschung im Bereich „Nachhaltige Bewässerung“ koordinieren und intensivieren. Dieses Forschungsfeld gewinnt angesichts des Klimawandels europa- und weltweit an Bedeutung“, stellt die Landesbeauftragte Jutta Schiecke bei der Übergabe des Förderbescheides heraus. „Es dient im Besonderen auch dem Schutz unserer Grundwasser-Ressourcen.“
Der Businessplan für das Institut wurde im Rahmen der Gemeinschaftsinitiative SMART REGION erstellt, um sich mit Unterstützung des Landes Niedersachsens und des Amtes für Regionale Landesentwicklung auf die neue EU-Förderperiode vorzubereiten. Initiatoren und Umsetzungspartner des Vorhabens sind die Hansestadt Lüneburg und die Landkreise Harburg, Lüchow-Dannenberg, Lüneburg, Stade und Uelzen erläutert Dr. Jürgen Glaser von der Süderelbe AG, die als regionaler
„Wir sind sehr froh über die Förderung des Projektes. Die Feldberegnung ist für unsere Region sehr wichtig und wir müssen sehr sorgfältig mit der wertvollen Ressource Wasser umgehen. Hier erhoffen wir uns Fortschritte. Gleichzeitig können wir in dem Initiativkreis zur Gründung eines Institutes schon einmal im Vorfeld die Zusammenarbeit üben“, so Dr. Jürgen Grocholl von der Landwirtschaftskammer Niedersachsen.
In den Jahren von 2016 bis 2019 werden rund 780.000,- € von der Europäischen Union und dem Land Niedersachsen in das Projekt fließen. Martin Kraft vom Thünen-Institut wird sich im Projekt speziell um die Anwendung und Weiterentwicklung der Sensortechnik zur Optimierung der Bewässerung insbesondere von Kartoffeln kümmern. Wichtige Beteiligte dabei sind er Landwirt Hartmut Becker und die Landwirtschaftskammer Niedersachsen. Prof. Klaus Dittert, Universität Göttingen untersucht im Projekt die Auswirkungen der unterschiedlichen Bewässerungsstrategien auf das Pflanzenwachstum. Die Projektkoordination und die Verantwortung für die Erfassung und Auswertung von Klima- und Geodaten liegt bei Prof. Klaus Röttcher von der Fakultät Bau-Wasser-Boden der Ostfalia Hochschule. Nach der bereits erfolgreichen Zusammenarbeit im Zuge der Planungen und der Antragstellung freuen sich nun alle Projektbeteiligten auf die gemeinsame Arbeit im Feld.
Insgesamt fördert das Land Niedersachsen in der ersten Periode 14 EIP-Projekte zu unterschiedlichsten aktuellen Themen der Landwirtschaft.