Sensorgestützte Beregnungssteuerung in Kartoffeln (SeBeK)

Hintergrund

Die endliche Ressource Wasser ist ein elementarer Faktor in der landwirtschaftlichen Produktion, allerdings unterliegt sie einer steigenden Nutzungskonkurrenz. Da auf den sandigen Böden der Projektregion in Nord-Ost-Niedersachsens ohne Bewässerung nur geringe Erträge zu erzielen sind, wird die Feldberegnung hier seit jeher mit hohem Aufwand an Technik betrieben. Eine hohe Effizienz bei der Bewässerung wird erreicht indem Einsparpotentiale erkannt und genutzt werden.

Im Rahmen des Förderprogramms Europäische Innovationspartnerschaft „Landwirtschaftliche Produktivität und Nachhaltigkeit“ (EIP-Agri) wird das Innovationsprojekt „Sensorgestützte Beregnungssteuerung in Kartoffeln (SeBeK)“ gefördert, welches den optimalen Bewässerungsbedarf für Kartoffeln anhand des Crop Water Stress Index (CWSI) ermittelt. In der Projektregion liegen ein Viertel aller deutschen Kartoffelanbauflächen und bis zu 90% der landwirtschaftlichen Flächen werden beregnet.

Strategie

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.

Ergebnisse

Von Juni 2016 bis August 2019 läuft das SeBeK Projekt. Im Rahmen des Förderprogramms Europäische Innovationspartnerschaft „Landwirtschaftliche Produktivität und Nachhaltigkeit“ (EIP-Agri) wird das Innovationsprojekt „Sensorgestützte Beregnungssteuerung in Kartoffeln (SeBeK)“ gefördert, welches den optimalen Bewässerungsbedarf für Kartoffeln anhand des Crop Water Stress Index (CWSI) ermittelt. In der Region Nordostniedersachsen liegen ein Viertel aller deutschen Kartoffelanbauflächen, und bis zu 90% der landwirtschaftlichen Flächen werden hier beregnet. Da auf den sandigen Böden der Projektregion in Nord-Ost-Niedersachsens ohne Bewässerung nur geringe Erträge zu erzielen sind, wird die Feldberegnung hier seit jeher mit hohem Aufwand an Technik betrieben. Die hohe Effizienz bei der Bewässerung wird erreicht, indem Einsparpotentiale erkannt und genutzt werden. Dazu leisten Forschungsprojekte immer wieder neue Ansätze. Der optimale Bewässerungszeitpunkt von Kartoffeln wird im Projekt anhand von Messungen mit Thermalsensoren und entsprechenden Berechnungen ermittelt. 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. Sie stellt daher einen Indikator für Trockenstress dar. Im Jahr 2017 gab es außergewöhnlich hohe Niederschläge, sodass eine Beregnung der Kartoffeln nicht erforderlich war. Daher konnten Berechnungen des CWSI nur im sehr geringen Umfang in Bewässerungsempfehlungen umgesetzt werden. In der Anbausaison 2018 gab es jedoch eine ausgedehnte Trockenperiode. In der Beregnungszeit vom 01.05.2018 bis zum 04.08.2018 wurden lediglich 55 mm Niederschlag erfasst. Die Landwirtschaftskammer hat auf den Versuchsfeldern in Hamerstorf zwei Beregnungsvarianten eingesetzt, die optimal beregnete Variante (nFK 50%; CWSI 0,5) und eine reduziert beregnete variante (nFK 35%, CWSI 0,65). Die optimale Variante wurde mit 228 mm beregnet und die reduzierte Variante mit 170 mm. Hier konnte dargestellt werden, dass der CWSI-Wert nach einer Regengabe, in Abhängigkeit zu Regenmenge, deutlich absinkt und in den darauf folgenden Tagen wieder anstieg.

Die Auswertungen des Thünen-Institutes zeigen in der Grafik unten die Mittelwerte der optimal bewässerten CWSI Werte (CWSI 0,5) und der reduziert bewässerten CWSI Werte (CWSI 0,65). Gut zu erkennen ist das Absinken des CWSI nach der Beregnung der entsprechenden Variante und das erneute Ansteigen in den Tagen danach. Am 28.07. wurden 9,2 mm Niederschlag gemessen.

In dieser 2. Grafik ist der Tagesgang der CWSI Werte an einem sonnigen Tag dargestellt. Hier lässt sich gut erkennen, dass aufgrund der Ganglinie der CWSI erst in den Nachmittagsstunden eine deutliche Differenz aufweist. In diesem Beispiel wurde die reduzierte Variante (CWSI 0,65) am Vortag beregnet, daher ist der gemessene CWSI Wert deutlich unter den Werten der optimal bewässerten Variante.

Öffentlichkeitsarbeit 2018

Im Oktober wurden dann noch einmal Aufnahmen für eine wissenschaftliche Sendung auf 3Sat zum Thema „Dürre in Deutschland“ gemacht, die am 13. Dezember ausgestrahlt wurde. Auch in der Fachpresse war unser SebeK Projekt präsent. Im März und im November erschienen Artikel zum Thema „Nachhaltige Bewässerung und Sensortechnik“ in der ‚Kartoffelbau‘. Hier konnten wir umfassend über unser Projekt berichten. Außerdem besuchten der Suderburger Kindergarten im Mai 2018 und die Grundschule im Februar 2019 die Hochschule um sich mit dem Thema Wasser zu befassen und in der Versuchshalle zu experimentieren.