Smartphone-DSS für das Kirschbaum-Management

Einleitung

SmartCherry ist ein Teilprojekt, das im Rahmen von OpenAgri entwickelt und durch das Programm Horizon Europe finanziert wird. Ziel von SmartCherry ist es, eine digitale Lösung für kleine Kirschanbaubetriebe bereitzustellen, die in der Lage ist, den Pflanzenschutz und das agronomische Management des Kirschbaums zu unterstützen, die Umweltbelastung zu verringern und die Gewinnmargen zu verbessern.

Die innovative Idee entstand aus einer einfachen Frage: Was wäre, wenn das Smartphone zu einem agronomischen Werkzeug werden könnte, das Landwirten und Technikern hilft, besser anzubauen – mit objektiven Informationen, nachhaltiger und bei geringeren Kosten?

Agrobit ist Projektleiter und Technologieanbieter des Projekts. Beteiligt sind außerdem CIA Toscana als Endnutzer sowie drei Pilotbetriebe im Gebiet der g.g.A. Ciliegia di Lari (PI), nämlich Az. Agr. Impronta, Az. Agricola Luca Zaupa und Az. Agricola Mastrociliegia.

Projektziele

Der Hauptfokus des Projekts liegt darauf, die Präzisionslandwirtschaft für kleine und mittlere landwirtschaftliche Betriebe zugänglich zu machen und dabei die wirtschaftlichen und technologischen Hürden zu überwinden, die ihre Verbreitung bislang begrenzt haben. Ziel ist es, ein smartphonebasiertes Entscheidungsunterstützungssystem zu validieren, das es Kirschanbauern – insbesondere in ländlichen und g.g.A.-Gebieten – ermöglicht, das agronomische Management durch intelligente, aber einfach zu bedienende Werkzeuge zu verbessern.

Im Einzelnen verfolgt das Projekt folgende Kernziele:

• Reduzierung des Betriebsmitteleinsatzes, insbesondere von Wasser und Pflanzenschutzmitteln, dank gezielter Empfehlungen auf Basis der von der App iAgro gesammelten Daten. Insbesondere ermöglicht die Nutzung der Kamera die Erfassung biometrischer Daten der Baumkrone (z. B. Vitalitätsindizes, Volumen und 3D-Modell) und deren Verknüpfung mit Wetterdaten (z. B. Tagestemperatur, Niederschlag und Luftfeuchtigkeit). Die Verknüpfung dieser Informationen führt zu Warnmeldungen für Landwirt oder Agronom, zum Beispiel um vor dem Druck durch einen Schaderreger, ein Insekt oder eine ungünstige Witterung (Frost) zu warnen.
• Unterstützung der Rückverfolgbarkeit und der Einhaltung der g.g.A.-Lastenhefte durch in der App erstellte Berichte. Eine genaue und transparente Dokumentation der agronomischen Praktiken ist heute eine unverzichtbare Voraussetzung. Diese Berichte werden nach Standardformaten strukturiert, was die Einhaltung der Zertifizierungsanforderungen und die Kommunikation mit Kontrollstellen erleichtert. Auf diese Weise vereinfacht die Automatisierung der Berichte den bürokratischen Aufwand und stärkt die Zuverlässigkeit des Produkts entlang der gesamten Lieferkette.
• Sicherstellung des Offline-Betriebs, der in ländlichen Gebieten mit schlechter Konnektivität notwendig und nützlich ist. In den meisten Fällen schränkt dieser Aspekt die Einführung digitaler Werkzeuge ein. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wurde die App mit einer doppelten Architektur konzipiert: einer cloudbasierten Version und einer gemischten Edge/Cloud-Version, die offline funktionieren kann. Die von der App iAgro erfassten Daten werden direkt auf dem Gerät verarbeitet, sodass Landwirte auch ohne Netzverbindung in Echtzeit auf Informationen und Empfehlungen zugreifen können. Die Synchronisierung mit den Cloud-Diensten erfolgt automatisch, sobald die Verbindung wiederhergestellt ist, was die betriebliche Kontinuität und die Zuverlässigkeit des Systems unter allen Umweltbedingungen gewährleistet.

Abb.1: Cloud/Edge-Architektur der App iAgro, erweitert um die OpenAgri-Dienste.

Ciliegia di Lari g.g.A.

Die g.g.A. Ciliegia di Lari kennzeichnet ein genau definiertes geografisches Erzeugungsgebiet, das die Gemeinden Casciana Terme-Lari, Terricciola und Crespina-Lorenzana umfasst. Rund 50 % der toskanischen Kirschproduktion stammen aus diesem Gebiet, mit insgesamt 40 Erzeugern auf 70 Hektar. Es handelt sich überwiegend um kleine landwirtschaftliche Betriebe, oft mit weniger als 10 Hektar, die vor wachsenden Herausforderungen stehen.

Die Landwirte müssen immer höhere Standards bei Qualität, Rückverfolgbarkeit und Nachhaltigkeit erfüllen. Zudem sind Kirschanbauer aufgrund fehlender spezifischer Werkzeuge und Software oft von technologischer Innovation ausgeschlossen. Die meisten digitalen Lösungen und Werkzeuge der Präzisionslandwirtschaft werden für die in der italienischen Landwirtschaft dominierenden Kulturen entwickelt – gemessen an Anbaufläche und Ertrag – wie Getreide und Weinbau. Zudem ist zu berücksichtigen, dass italienische Landwirtschaftsbetriebe im Durchschnitt eine Fläche von 10 Hektar haben, was sich in einer begrenzten Investitionsfähigkeit niederschlägt, die derzeit für den digitalen Wandel erforderlich ist.

Abb.2: Kirschgärten im g.g.A.-Gebiet von Lari (Pisa, Italien).

Warum iAgro wählen

iAgro ist eine einfache, zugängliche und effektive digitale Lösung. Bereits bei anderen Baumkulturen erprobt, darunter Weinreben und Olivenbäume, ist die App in der Lage, das Smartphone in ein wertvolles Werkzeug der Präzisionslandwirtschaft zu verwandeln.

Die App nutzt die Smartphone-Kamera, um Bäume in 3D zu scannen und sogenannte digitale Zwillinge oder „Digital Twins” zu erzeugen. Das dreidimensionale Modell der Pflanze ist entscheidend, um automatisch biometrische Daten, Vitalitätsindizes und das Kronenvolumen zu ermitteln.

Der Schlüssel des Projekts liegt in der Integration der bereits bestehenden App mit Diensten zur besseren Nutzung von Wetterdaten (sowohl Vorhersage- als auch historische Daten), Vorhersagemodellen für Krankheiten und Ressourcenmanagement sowie einer Funktion zur automatischen Berichtserstellung.

Die Vorhersagemodelle für den Kirschbaum konzentrieren sich hauptsächlich auf drei Probleme, die aus der Erfahrung der Landwirte hervorgehen (Abbildung 2): die Monilia-Fäule (verursacht durch Pilze der Gattung Monilia spp.), die Kirschessigfliege (Drosophila suzukii) und Frostschäden. Im Allgemeinen basieren die Vorhersagemodelle auf der Beobachtung aggregierter Wetterdaten, insbesondere der ständig überwachten Luftfeuchtigkeits- und Temperaturparameter. Das Vorhersagemodell sendet Warnmeldungen an das Smartphone, damit der Landwirt rechtzeitig eingreifen und fundierte Entscheidungen treffen kann.

Abb.2: In die App iAgro integrierte Vorhersagemodelle für den Kirschbaumschutz.

Fazit

SmartCherry steht für eine konkrete Vision für die Zukunft der kleinbäuerlichen Landwirtschaft. Ein Ansatz, der die tatsächlichen Bedürfnisse der Kirschanbauer in den Mittelpunkt stellt und dabei Benutzerfreundlichkeit, Nachhaltigkeit und Innovation vereint. Dank der Modularität der App iAgro und der Integration mit den OpenAgri-Diensten kann das System die Umweltbelastung reduzieren, die Rentabilität landwirtschaftlicher Betriebe verbessern und den Zugang zu Qualitätszertifizierungen erleichtern.

Seine skalierbare und quelloffene Natur macht es auf andere Baumkulturen übertragbar und an verschiedene geografische Kontexte anpassbar – ein vorbildliches Modell für die Bewältigung des digitalen Wandels der europäischen Landwirtschaft.

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