TP 7: Automatisierung im Feldgemüsebau (Etablierung und Bestandsführung)


Stand der Wissenschaft sowie Problemstellung

Baden-Württemberg bietet mit klimatisch begünstigten Gebieten und fruchtbaren Böden sowie hoher Kaufkraft und Marktnähe sehr gute Bedingungen für den Gemüseanbau. Dabei wird überdurchschnittlich viel Fläche ökologisch bewirtschaftet: Bundesweit sind es ca. 10% und in Baden-Württemberg 13,3%. Die Stärke der baden-württembergischen Wirtschaft ist für den Absatz von Vorteil, jedoch stellt die Verfügbarkeit von qualifizierten Fachkräften eine große Herausforderung dar, so dass ein großes Interesse an Lösungen im Bereich der technischen Automatisierung besteht. Neben der Ertragsfähigkeit ist zunehmend auch die Qualität von Feldgemüse und die Ressourceneffizienz des Anbauprozesses von Interesse. Die Digitalisierung bietet hier neue Möglichkeiten zur Ausschöpfung von Optimierungspotenzialen, die bisher als nicht erreichbar galten.

Ziel und Gegenstand des Forschungsvorhabens

Ziel des Teilprojektes ist, einerseits einen höheren Automatisierungsgrad im Produktionsprozess des Kohlanbaus zu erreichen und andererseits wichtige Bestands- und Produktmerkmale sensorisch zu erfassen und der Betriebsorganisation sowie der Wertschöpfungskette zur Verfügung zu stellen. Hierfür wurde eine Pflanzmaschine entwickelt, die mit einem am Institut verfügbaren autonomen Fahrzeug betrieben werden soll, so dass eine vollständig automatisierte Bestandsetablierung erreicht wird.

Die Eigenschaften des Bestandes (hier: Weißkohl) werden mittels Sensoren erfasst, um durch eine Datenanalyse schlag- und einzelpflanzenspezifische Informationen während der gesamten Vegetation bereitzustellen. Um eine kontaktfreie Analyse während der gesamten Vegetationsperiode auch nach Reihenschluss zu gewährleisten, werden die in der bisherigen Projektlaufzeit entwickelten Algorithmen, an einen Einsatz mit einer Drohne angepasst. Durch einen großflächigen und zeitdiskreten Einsatz des Monitorings können die Einflüsse von Düngung, Bewässerung und Witterung auf die spezifischen Pflanzenparameter analysiert werden und Rückschlüsse für zukünftige Applikationen gezogen werden.  

Beschreibung Arbeitsprogramm und erwartete Ergebnisse

Bei der Bestandsetablierung mittels der entwickelten autonomen Pflanzmaschine wird die genaue räumliche Position der Einzelpflanzensetzlinge erfasst. Eine ebenso entwickelte, optische Sensorik erlaubt die zuverlässige Erfassung der Bestandsentwicklung zu verschiedenen Zeiten während der Vegetation. Bei der Ernte sollen bestimmte Produktparameter wie Anzahl, Volumen, Durchmesser, Gewicht, Farbintensität, Beschädigungen und evtl. auch Inhaltstoffe erfasst werden.

Die gewonnenen Informationen können während der Folgevegetationen hilfreich sein, beispielsweise sowohl bei der Durchführung von Pflegemaßnahmen (u.a. Unkrautregulierung) als auch bei der Erfassung von Eigenschaften der Einzelpflanzen (z.B. zur Bestimmung des Nährstoffstatus und anderer morphologischer und physiologischer Informationen). Darüber hinaus können vor Erntebeginn bereits Informationen zu Erntemengen und Qualitäten der abnehmenden Hand geliefert werden.

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