Die Landwirtschaft von morgen ist Präzisionsarbeit
Das Forschungsprogramm Wheatwatcher untersucht das Wachstum von Weizen unter Berücksichtigung von Stressfaktoren. Die innovative Sensor-Messtechnologie der Hochschule für Technik und Umwelt FHNW schafft die nötigen Datengrundlagen.
Weizen ist in Europa die am weitesten verbreitete Getreidesorte. Der globale Erfolg verdankt er seiner Anpassungsfähigkeit. Weizen gedeiht in unterschiedlichsten Klimazonen und Bodentypen. Allerdings sind Böden zunehmend Umweltbelastungen ausgesetzt, durch Düngung bzw. Überdüngung oder Schadstoffbelastungen.
Wheatwatcher, ein in Europa breit angelegtes Forschungsprojekt von Horizon Europe, will die Zusammenhänge von belastetem Boden und Weizenwachstum untersuchen. Wheatwatcher will chemische und biologische Stressfaktoren bewerten, die Weizenkörner vom Wachstumsstadium auf dem Feld bis zur Mehlproduktion beeinträchtigen und allenfalls verunreinigen. Dafür werden an vier Standorten in Deutschland, Belgien, Polen und Griechenland neuartige digitale Bodenüberwachungssysteme geschaffen.
In einem zweiten Schritt will Wheatwatcher aus den gewonnenen Erkenntnissen Empfehlungen ableiten, die Landwirt*innen, politische Entscheidungsträgerschaften oder Mühlenbesitzer*innen in ihrer Arbeit unterstützen. Sie sollen Anleitungen an die Hand bekommen, wie sie Düngung und Bewässerung gezielter, effizienter und schonender für Korn und Umwelt einsetzen können.
Für den Aufbau und den Betrieb der digitalen Bodenüberwachungssysteme hat sich das Forschungskonsortium an Prof. Dr. Gerd Simons gewandt, Leiter Institut für Sensorik und Elektronik FHNW. Dieses Institut entwickelte über die letzten fünf Jahre ein Messkonzept, das für die Landwirtschaft besonders wertvoll ist (siehe Box).
Die Sensoren werden im Boden eingegraben.
Dieses von der FHNW entwickelte Verfahren umfasst Sensor-Technologien, die für den jeweiligen Boden angepasst sind. Es erlaubt, differenzierte Messungen im und über dem Boden vorzunehmen und als Daten aufzubereiten. Sensoren im Boden liefern Messdaten zu Bodenfeuchte, Bodentemperatur, pH-Wert, Salzgehalt und Nährstoffgehalt. Besonders von Interesse sind Phosphor, Kalium und Stickstoff, die typischerweise in Düngern vorkommen. Sensoren in der Luft erheben Daten zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Niederschlag und Sonnenstrahlung.
Die Messungen erfolgen zeitlich engmaschig. Das Resultat sind aussagekräftige Langzeitmessungen einer eingegrenzten Stelle. Veränderungen im Boden – zum Beispiel Zu- und Abnahme von Bodenfeuchte – können äusserst präzis und laufend getrackt werden. Dieses Messverfahren komplementiert (auch im Wheatwatcher-Projekt) andere Verfahren, bei dem grössere Flächen in grösseren Zeitintervallen analysiert werden.
Aktuell gilt für Simons und sein Team, für die vier digitalen Bodenüberwachungssysteme der Wheatwatcher-Forschung die richtigen Sensoren und das passgenaue Messverfahren zu bestimmen. Der Innovationsgarten bei der Hochschule für Technik und Umwelt FHNW in Windisch dient dabei als Testlabor.
Zudem entwickeln die Fachleute am Institut für Sensorik und Elektronik FHNW ein komplexes «Data Warehouse». Dabei werden die gemessenen Bodenparameter als Daten drahtlos in die Cloud geschickt. Das Ziel ist, die Evaluationen im Innovationsgarten bis Herbst 2026 abzuschliessen und dann die Messtationen in Deutschland, Belgien, Polen und Griechenland in Betrieb zu nehmen.
