Fallstudie: Karten und Modelle zur Unterstützung von Winzern

Einleitung

Der Weinbau hat uralte Wurzeln, die mit dem Aufkommen der ersten Zivilisationen zusammenfallen, und hatte einen bedeutenden Einfluss auf die Entwicklung unserer Gesellschaft. Im Laufe der Jahrtausende haben wir bedeutende Veränderungen erlebt, sowohl bei den angebauten Rebsorten als auch bei den landwirtschaftlichen Methoden, die für ihren Anbau eingesetzt werden. Heute stehen wir, vor allem aufgrund des raschen Klimawandels und der starken Umweltbelastung, vor einer Reihe erheblicher Herausforderungen. Der Schutz der Weinberge und die Vorbeugung schädlicher Ereignisse wie Hagel, Frost und Krankheiten unter Berücksichtigung der Umwelt wird zunehmend schwieriger. Um diesen Problemen besser begegnen zu können, steht eine Reihe innovativer Werkzeuge zur Verfügung, die Unternehmen bei der Bewirtschaftung des Weinbergs und bei der Steigerung der Qualität des Endprodukts unterstützen.

Abb.1: Weinberg mit Spalierziehung

iDrone: durch Drohnen erstellte Variabilitätskarten

Durch die Analyse von sichtbaren (RGB), multispektralen und/oder thermischen Bildern, die von Drohnen aufgenommen werden (siehe den Dienst iDrone), lassen sich thematische Karten des Weinbergs rekonstruieren, wie zum Beispiel NDVI-Karten (Normalized Difference Vegetation Index), ein wichtiges Instrument zur Überwachung und Bewertung des Vigors des Weinbergs (Abb. 2).

Die Karten können für verschiedene Zwecke genutzt werden:

1. Rationalisierte Pflanzenschutzbehandlungen

Vigorkarten ermöglichen es, die Variabilität im Feld zu erkennen und zu charakterisieren. Dadurch lassen sich Zonierungskarten erstellen, die, sobald sie auf Geräte mit variabler Ausbringrate (VRT) geladen werden, es ermöglichen, die Behandlungen auf die vitaleren Bereiche zu konzentrieren und in weniger vitalen Bereichen weniger Produkt auszubringen, wodurch der Einsatz von Wasser und Pflanzenschutzmitteln optimiert wird.

2. Selektive Lese

NDVI-basierte Karten können helfen, die unterschiedlichen Vigorzonen im Feld zu identifizieren, in denen die Trauben unterschiedliche Reifegrade erreicht haben. Dies ist besonders nützlich, wenn unterschiedliche Rebsorten angebaut werden oder wenn hochwertige Weine produziert werden sollen. Vigorkarten ermöglichen es den Winzern, die Lese effizienter zu planen, indem die Trauben in den reifsten Bereichen zu bestimmten Zeitpunkten geerntet werden, was die Qualität des Endprodukts verbessert. Um mehr zu erfahren, können Sie sich das Webinar ansehen, das wir zu diesem Thema veranstaltet haben -> Die Zonierung des Weinbergs für eine Präzisionslese

3. Differenzierte Düngung

Mit Vigorkarten ist es möglich, die Düngung an die spezifischen Bedürfnisse der Reben in jedem Bereich des Weinbergs anzupassen. Dies ermöglicht ein präziseres Nährstoffmanagement, wodurch Verschwendung vermieden und die Verteilung je nachdem, wo der Nährstoffbedarf am größten ist, verbessert wird. Wird sie korrekt durchgeführt, trägt die auf Vigorkarten basierende differenzierte Düngung dazu bei, den Düngereinsatz zu optimieren. Indem in bereits vitalen Bereichen weniger Dünger und gleichzeitig in weniger vitalen Bereichen mehr Dünger ausgebracht wird, wird die Verteilung im Feld verbessert und ihre Variabilität verringert.

4. Management von Wasserstress

Mit auf Drohnen montierten Wärmebildkameras lassen sich Temperaturkarten erstellen, um Wasserstress bewusst zu bewältigen. Diese Karten liefern Informationen über die Temperatur der Reben und des Bodens und helfen, von Wasserstress betroffene Bereiche zu identifizieren. Diese kritischen Zonen können rechtzeitig erkannt werden, um vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen und eine gezielte Bewässerungsplanung festzulegen, die es dem Winzer ermöglicht, fundiertere Entscheidungen über die Bewässerung zu treffen, für einen bewussteren Umgang mit der Ressource Wasser. Der Wasserstressindex CWSI (Crop Water Stress Index) ist ein in der Landwirtschaft verwendeter Indikator zur Bewertung des Wasserstresslevels von Kulturen. Die Karten können die Bereiche des Weinbergs anzeigen, die Bewässerung benötigen oder Drainage- bzw. Staunässeprobleme aufweisen, was ein gezieltes Management der Wasserressourcen ermöglicht, um das Wohl der Pflanzen zu verbessern und das Risiko eines fehlerhaften Bewässerungsmanagements zu verringern.

Abb.2: Vigorkarte eines Weinbergs in drei Klassen: niedrig, mittel, hoch

iAgro: Präzisionsweinbau vom Smartphone aus

Zu den Lösungen von Agrobit gehört auch iAgro, die erste standortspezifische mobile DSS-App, die Pflanzenschutzbehandlungen optimieren und Vigorkarten des Weinbergs erstellen kann, einfach durch die Nutzung des eigenen Smartphones.

Mit iAgro ist es möglich, durch einen fotografischen Scan einer Rebe oder eines Abschnitts einer Rebzeile (Abb. 3) schnell und objektiv verschiedene Parameter zu messen, insbesondere:

• die Höhe, Dicke und das Laubwandvolumen der gescannten Pflanze;
• den Leaf Area Index (LAI);
• den Leaf Wall Area (LWA);
• das Tree Row Volume (TRV);
• die optimale Wassermenge für Pflanzenschutzbehandlungen in jeder phänologischen Phase.

Abb.3: 3D-Punktwolke einer Rebe, erstellt von der iAgro-App

Durch die Beprobung einer ausreichenden Anzahl gut verteilter Pflanzen im Feld (mindestens 5 Punkte pro Feld) erstellt die App automatisch Karten des vegetativen Vigors (LAI-Index), die verwendet werden können, um die Düngung oder die Traubenernte zu optimieren, sowie Verordnungskarten für variable, optimierte Pflanzenschutzbehandlungen, basierend auf dem tatsächlichen Bedarf des Weinbergs und in jeder erfassten phänologischen Phase (Abb. 4).

Abb.4: Vigorkarte (LAI-Index) in 3 Klassen, erstellt von der iAgro-App (in Gelb die mit der App gescannten Punkte), die zur Optimierung der Düngung und der Traubenernte verwendet werden kann. Die weißeren Zonen entsprechen einem geringeren Vigor im Vergleich zu den grüneren Zonen, die einen höheren vegetativen Vigor aufweisen.

Je nach Art der Behandlung und dem betrieblichen Sprühgerät kann die App eine Verordnungskarte für die korrekte Wasser- und Pflanzenschutzmitteldosis erstellen (Abb. 5), stets unter Einhaltung des Herstelleretiketts. Dank iAgro lassen sich bis zu 60 % Wasser pro Behandlung einsparen und Pflanzenschutzmittel besser verteilen, mit positiven wirtschaftlichen, ökologischen und sozialen Auswirkungen.

Abb.5: Verordnungskarte der Wassermengen (l/ha) in 3 Klassen, erstellt von der iAgro-App (in Gelb die mit der App gescannten Punkte), die zur Optimierung von Pflanzenschutzbehandlungen genutzt werden kann, auch durch direktes Laden auf Geräte mit variabler Ausbringrate (VRT)

Wetterstationen, DSS und Prognosemodelle

Im Kontext des Qualitätsweinbaus stellen Wetterstationen und Prognosemodelle unersetzliche Werkzeuge dar, die echte agronomische Entscheidungsunterstützungssysteme (DSS, Decision Support System) bilden. Ihre Bedeutung ist entscheidend, da sie wesentliche Daten für ein optimales Weinbergmanagement und für fundierte Entscheidungen auf Basis von Informationen aus dem Feld (Boden und Mikroklima) liefern.

Wetterstationen erfassen Wetterdaten in Echtzeit, wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Blattnässe, Windgeschwindigkeit und -richtung usw., während Prognosemodelle diese Daten zusammen mit präzisen Wettervorhersagen und mechanistischen Modellen, die auf der Biologie der Rebe basieren, nutzen, um nützliche Informationen zur Entscheidungsunterstützung zu liefern, wie zum Beispiel:

• die Phänologie der Kultur (Entwicklungsstadium oder Reifestadium);
• das Risiko eines Befalls durch Krankheitserreger zu jedem Zeitpunkt des Anbauzyklus;
• den Nähr- und Wasserbedarf.

Ein Beispiel für ein DSS im Weinbau ist GrapeDSS, eine Lösung von Agricolus, die eine Reihe sehr nützlicher Informationen für den Landwirt liefert, darunter:

• Phänologisches Modell: Vorhersage der Phänologie zur Bewertung des Bedarfs des Olivenhains in jeder Entwicklungsphase;
• Schätzung des Bewässerungsbedarfs: um bei Bedarf mit der optimalen Wasserzufuhr einzugreifen;
• Düngemodell: Berechnung des Gesamtbedarfs an Stickstoff, Phosphor und Kalium, um Empfehlungen zu den auszubringenden Düngermengen zu geben;
• Prognosemodelle für Krankheiten (Falscher Mehltau, Echter Mehltau, Botrytis) und Schadinsekten (Traubenwickler): Die Risiken durch Krankheitserreger wie Falschen Mehltau, Echten Mehltau und Botrytis werden durch die Analyse mikroklimatischer Daten vorhergesagt (Abb. 6), ebenso wie der Befall durch den Traubenwickler, für den das Modell in der Lage ist, die Entwicklung der im Laufe der Saison auftretenden Generationen zu simulieren, wodurch der Winzer vorbeugende Maßnahmen ergreifen und effizienter und wirksamer behandeln kann.

Abb.6: Prognosemodell für Plasmopara viticola (oben) und Lobesia botrana (unten)

Schlussfolgerungen

Die Bewirtschaftung des Weinbergs mit Pflanzenschutzmitteln und Düngemitteln hat einen erheblichen Einfluss auf die wirtschaftliche und ökologische Bilanz eines Unternehmens. Es ist wichtig, die Rationalisierung der landwirtschaftlichen Praktiken umzusetzen, die die Bewirtschaftung des Weinbergs kennzeichnen, mithilfe von Werkzeugen, die den Umwelteinfluss verringern und das Unternehmen nachhaltiger und wettbewerbsfähiger am Markt sowie im Einklang mit den neuen Vorschriften (European Green Deal und Farm-to-Fork-Strategie) machen.

Die Nutzung von Vigorkarten des Weinbergs, die mit dem iDrone-Dienst oder eigenständig mit der iAgro-App erstellt werden, ermöglicht es den Landwirten, einen gezielteren und nachhaltigeren Ansatz für das Rebenmanagement zu verfolgen, die Qualität des Endprodukts zu verbessern und die Verschwendung von Ressourcen zu verringern. Diese operative Strategie zeichnet sich durch ihre bemerkenswerte Robustheit bei der Beschreibung der spezifischen Merkmale des Weinbergs aus, wobei der Schwerpunkt insbesondere auf der Bestimmung der natürlich im Feld vorhandenen Variabilität liegt, was es dem Unternehmen ermöglicht, eine immer präzisere Identität zu festigen und sich am Markt abzuheben.

Der Einsatz von Wetterstationen und Prognosemodellen ermöglicht es den Winzern, Entscheidungen auf Basis wissenschaftlicher Daten zu treffen und Risiken zu reduzieren, wodurch die Qualität und der Ertrag der Trauben und folglich die Weinproduktion verbessert werden. Im Weinsektor, in dem Temperaturschwankungen alle physiologischen Prozesse beeinflussen, die die phänologische und physiologische Entwicklung steuern, erweist sich die Fähigkeit, diese Art von Informationen ständig vorherzusagen und zu überwachen, als grundlegend, um eine hohe Kontrolle über die Traubenqualität und eine angemessene Produktivität zu gewährleisten. Durch den Einsatz von Wetterstationen und Prognosemodellen können Winzer im richtigen Moment handeln, die Pflanzenschutzmaßnahmen und den Ressourceneinsatz optimieren, Verschwendung reduzieren und die Produktionseffizienz verbessern.