In der konventionellen Landwirtschaft gehört der Einsatz von Düngemitteln zur täglich Praxis. Sie versorgen Pflanzen mit Nährstoffen und sorgen für gute Erträge. Den exakten Bedarf an Dünger für eine Pflanze abzuschätzen, ist schwer möglich, wodurch mehr Chemikalien in die Umwelt gelangen als nötig. Hier setzt das Pilotprojekt 5G-PreCiSe an. Darin untersuchen Forschende der Hochschule Reutlingen unter realen Bedingungen, wie ein ressourceneffizienter und bedarfsorientierter Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft durch die Vernetzung von Systemen und Prozessen mithilfe von 5G gelingen kann.

Zusammenspiel von Technologien dank 5G

Die Feldversuche finden auf dem Ihinger Hof statt, einem Versuchsfeld der Universität Hohenheim in der Nähe von Stuttgart. Hier wurde für die Studie Winterweizen angebaut. Um den optimalen Zeitpunkt und die optimale Menge für die Düngung zu ermitteln, nutzen die Forschenden verschiedene Systeme, Programme und Cloud-Server, die mithilfe von 5G in Echtzeit miteinander kommunizieren können.

Im ersten Schritt lassen die Forschenden Drohnen über das Feld fliegen, die mit hochauflösenden Kameras Bilder der Pflanzen aufnehmen und diese über ein Softwaresystem an einen Edge-Cloud-Server senden. Dort werden die Bilder von der Software durch sogenanntes Stitching zu einem Gesamtbild zusammengefügt. So kann die Technik den Zustand und das Wachstum der Pflanzen erfassen.

Sensoren erfassen Umweltdaten

Direkt vor und während der Düngung übermitteln Sensoren weitere Umweltdaten wie Bodentemperatur und Bodenfeuchte an den Server. Den Forschenden zufolge wurde dafür im Rahmen des Projektes ein Sensorsystem entwickelt, das diese Parameter in 10, 20, 40 und 50 cm Bodentiefe ermittelt. Die Sensoren sind wiederum mit einer oberirdisch installierten Kontrolleinheit verbunden, die die Bodenwerte erfasst, aufbereitet und an den Server sendet. Durch den so ermittelten tatsächlichen Biomassewert pro Fläche könnten Landwirte den Düngeprozess optimal an die Gegebenheiten anpassen, um maximale Effizienz und Erträge zu erzielen, schreiben die Forschenden.

Wasser- und Pestizideinsatz optimieren

Im Pilotprojekt wird die Hightech-Methode zur Düngeoptimierung zunächst an Weizen erprobt. Ziel des Vorhabens ist es jedoch, mithilfe dieser Technik künftig auch den Einsatz von Wasser und Pestiziden in der Landwirtschaft zu optimieren. Das Pilotprojekt 5G-PreCiSe ist 2021 gestartet und wird bis Ende 2024 vom Bundesministeriums für Digitales und Verkehr gefördert.

am/bb