Wetterdaten in der Landwirtschaft

Die Qualität des Ernteprodukts und die Ertragssicherheit sind stark an die vorherrschende Witterung gekoppelt. Da die Landbewirtschaftung vorwiegend im Freiland stattfindet, bestimmt das vorherrschende Klima, welche Fruchtarten grundsätzlich in der Bewirtschaftung möglich sind. Diese klimatischen Bedingungen lassen sich jedoch kaum beeinflussen.

Durch Bewässerung kann fehlender Niederschlag kompensiert werden und ein Zuviel davon durch Drainagen abgeleitet werden. Für ein optimales Gedeihen ist aber nicht nur die Jahressumme des Niederschlages, sondern vor allem dessen zeitliche Verteilung maßgebend. Um das zu gewährleisten, gibt es sehr ausgereifte technische Möglichkeiten. Es werden beispielsweise Bodenfeuchtesensoren in verschiedenen Bodentiefen eingesetzt, um den täglichen Wasserverbrauch der Pflanze in den Bodenschichten zu messen. Der optimale Zeitpunkt für die Bewässerung wird dann über eine Software berechnet. Dies hilft sowohl Stress durch Dürre als auch Stress durch übermäßige Bewässerung zu vermeiden. Vorteile beim Einsatz von Bodensonden am Feld sind zum Beispiel die potentielle Reduzierung des Bewässerungsbedarfs oder Düngemitteleinsparung, was eine geringere Umweltbelastung mit sich bringt.

Neben dem Niederschlag gehören auch die Bodentemperatur und die Bodenfeuchtigkeit zu den landwirtschaftlich wichtigsten Faktoren für den erfolgreichen Anbau von Nutzpflanzen. Die Bodentemperatur beeinflusst in Wechselwirkung mit der Tageslänge sowohl die Vitalität als auch die Entwicklungsgeschwindigkeit der Pflanze. Sinkt die Bodentemperatur auf unter 0° C, beginnt das Bodenwasser zu gefrieren. Das kann die Aufnahme von Flüssigdünger behindern und durch tagesperiodische Wechselfröste die Wurzeln reißen lassen. Weitere wichtige Faktoren sind Globalstrahlung, Lichtstärke, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeiten.

Erhebung der lokalen Daten

Vermutlich keine andere Branche ist so eng mit dem Wetter verbunden wie die Landwirtschaft. Daher sind präzise Wetterdaten besonders wichtig. Neben der Fülle der Parameter, die das meteorologische Geschehen in der Atmosphäre beschreibt, gibt es einige Mess- und Beobachtungsgrößen, die im Zusammenhang mit der Landwirtschaft von Belang sind. Diese Daten werden mit Wetterstationen erfasst und können über eine Plattform oder eine App in Echtzeit dargestellt werden. Automatische Benachrichtigungen per SMS, z.B. Frostwarnungen, gehören mittlerweile zum Standard.

Aktuelle Wetterstationen können eine Fülle von unterschiedlichen Sensoren beinhalten und sind leicht auf die individuellen Bedürfnisse anpassbar. Lufttemperatur, Globalstrahlung, Regenmesser, Windgeschwindigkeit, Blattnässe usw. sind nur einige Beispiele für die mannigfaltig einsetzbare Sensorik. Diese agrometrischen und andere umweltbezogenen Parameter werden gemessen, protokolliert und an die Plattform gesendet. Viele Hersteller von Wetterstationen bieten auf Basis dieser Werte zusätzliche Dienstleistungen an. Es können so lokalisierte Wettervorhersagen für ein sehr begrenztes Gebiet erstellt und auch Berechnungen von Pflanzenkrankheitsmodellen angeboten werden. Eine Automatisierung von Bewässerungssystemen ist mit einer präzisen Datenüberwachung ebenso möglich.

Interpretation der Daten

Aktuelles und historisches Wetter sind wichtig, um zu verstehen, was sich auf die Kulturen negativ auswirken könnte, während zukünftige Wetterdaten und Vorhersagen besonders wichtig für die Feldarbeitsplanung und zukünftige Vorgehensweisen sind. Bei Vorhersagen für die nächsten Minuten bis wenige Stunden im Voraus geht es darum, zum Beispiel kleinräumigen Starkregen, Hagel oder Böen in Verbindung mit Gewittern zu erfassen und mit guter Genauigkeit vorherzusagen. Es werden die lokalen Echtzeitmessungen der Wetterstation herangezogen, um nachträgliche Korrekturen in die modellierte Wettervorhersage einfließen zu lassen. So bekommen die Landwirtinnen und Landwirte eine maßgeschneiderte Wettervorhersage für ihre Felder und können besser planen oder bei unmittelbar drohenden Schauern oder zu starken Winden Arbeiten aufschieben.

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Prognose von Krankheiten, um den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln effizient gestalten zu können. Durch die Zusammenführung der am Feld erhobenen Daten können Aussagen darüber getroffen werden, wie wahrscheinlich das Auftreten von Schädlingen und Pflanzenkrankheiten ist. Während die Vorhersage von Krankheiten berechnet wird, kann für die Detektion von Schädlingen auf teilautomatisierte Fallen zurückgegriffen werden. Dafür werden optisch hochauflösende Kamerasysteme zusammen mit Artificial Intelligence (AI) Software eingesetzt, um Insekten zu detektieren. Diese Art der Fernüberwachung des Insektendrucks hilft Zeit zu sparen und gezielt und nachhaltig zu handeln.

Jede Kultur benötigt Wasser. Entscheidend ist jedoch zu wissen, wann die Pflanze Wasser braucht. Wie eingangs erwähnt, helfen hier Bodenfeuchtesensoren, die in unterschiedlichen Bodentiefen an unterschiedlichen Orten am Feld verteilt sind. So bekommt man einen sehr guten Überblick über den täglichen Wasserverbrauch der Pflanze in unterschiedlichen Bodenschichten. Eine dafür ausgelegte Software kann in weiterer Folge dabei helfen, den optimalen Zeitpunkt für die Bewässerung zu finden oder diese gleich ins Bewässerungsmanagement einfließen lassen.

Datenübertragung

Da es in der Regel auf dem Feld keine Infrastruktur für die kabelgebundene Datenübertragung oder Stromversorgung gibt, sind Wetterstationen darauf ausgelegt, mehrere Jahre autark zu funktionieren. Die Stromversorgung wird meist mittels Akku und Solarpanel sichergestellt. Abhängig davon, wie der Netzausbau ist und wie viele Daten übertragen werden müssen, kommen verschiedene Funktechnologien in Frage. Das sind einerseits die SIM-gebundenen, von Mobilfunkern bereitgestellten Funktechnologien wie NB-IoT, LTE-M und andererseits Übertragungstechniken wie Sigfox und LoRa. Diese Übertragungen gewährleisten niedrigere Kosten, geringen Stromverbrauch und hohe Reichweiten.

Ausblick

Die Digitalisierung ist in der Landwirtschaft längst angekommen. Die Erfassung der Daten am Feld ist nur ein kleiner, aber enorm wichtiger Baustein. Landwirtinnen und Landwirte setzen zunehmend auf vernetzte Maschinen und intelligente Geräte, die ihnen die tägliche Arbeit erleichtern. Die Digitalisierung ermöglicht es, mit innovativen Lösungen Betriebsabläufe zu optimieren und somit kosteneffizienter, nachhaltiger und umweltschonender zu arbeiten.

Foto (c) Pessl Instruments