Projektteilnehmer
Projektziel ist die Entwicklung und Praxiserprobung eines webbasierten Nährstoffmanagementsystems für den ökologischen Landbau, das dazu dient, den Nährstoff- und Düngebedarf landwirtschaftlicher Kulturpflanzen zu ermitteln, den Nährstoffanfall in der Tierhaltung und in Biogasanlagen zu berechnen, inner- und überbetriebliche Nährstoffkreisläufe zu analysieren sowie Handlungsempfehlungen zur optimalen Düngung und Fruchtfolgegestaltung im landwirtschaftlichen Betrieb zu geben.
Unter Beteiligung der Projektpartner, externer Fachexperten sowie von Ökolandwirten und Beratern wird ein Düngungskonzept für den ökologischen Landbau erarbeitet, welches den Rahmen für die Entwicklung des Nährstoffmanagementsystems bildet. Für das webbasierte Nährstoffmanagementsystem werden Module zum ökologischen Landbau (Düngebedarfsermittlung, Nährstoffkreisläufe) entwickelt. Hierzu werden ein Modellkonzept, Modellparameter und Algorithmen erarbeitet und für die Softwareentwicklung spezifiziert. Bei der Implementierung werden moderne IT-Technologien eingesetzt. Mit den neuen Modulen wird es möglich, den Humus- und Nährstoffbedarf standort- und betriebsspezifisch zu ermitteln sowie betriebliche und überbetriebliche Nährstoffkreisläufe abzubilden. Das Nährstoffmanagementsystem wird mit dem Fruchtfolgeplanungsinstrument „ROTOR“ vernetzt, um die Nährstoffversorgung in ökologischen Fruchtfolgen zu optimieren. Ein Entscheidungsunterstützungssystem wird entwickelt und in das webbasierte Nährstoffmanagementsystem integriert. Das System soll nach Fertigstellung das vorhandene Wissen (Düngungskonzept, Handlungsempfehlungen, Regeln und Richtwerte zur Düngung) enthalten. Das Managementsystem wird in Betrieben unterschiedlicher Struktur in verschiedenen Boden-und Klimaräumen umfassend getestet und schrittweise verbessert. Ziel ist die Sicherung der Praxistauglichkeit sowie eines effizienten Einsatzes als Beratungs- und Planungsinstrument.
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Es soll ein Gesamtkonzept zur Düngung und zum Nährstoffmanagement auf Betriebsebene entwickelt werden, um Handlungsempfehlungen zur Düngung in Ökobetrieben zu geben.
Im ZALF wird neben der Mitarbeit am Gesamtkonzept das vorhandene Fruchtfolgeplanungsinstrument ROTOR weiterentwickelt, mit dem webbasierten Nährstoffmanagementsystem abgestimmt (Abgleich von Modellparametern und Algorithmen) und vernetzt (Datenaustausch). Einen Entwicklungsschwerpunkt bildet die Anwendbarkeit von ROTOR unter differenzierten Boden- und Klimabedingungen. ROTOR unterstützt die Integration von Leguminosen (symbiotische N2-Fixierung, N-Transfer zu Nachfrüchten), organischer und mineralischer Düngung in ökologische Fruchtfolgen und wird eine ökonomische Bewertung erlauben. In ROTOR enthaltene/geplante Algorithmen (z.B. Ertragskalkulation, symbiotische N2-Fixierleistung, C- N-, P- und K-Bilanzierung, Verunkrautungsrisiken, phytosanitäre Restriktionen und Deckungsbeitragskalkulation) werden ergänzt bzw. überarbeitet um deren Anwendbarkeit auf relevante Ackerstandorte zu verbreitern, mit den Projektpartnern abgestimmt und in eine überarbeitete Version von ROTOR integriert. Darüber hinaus werden a) eine Schnittstelle zu dem für den Ökolandbau überarbeiteten BESyD geschaffen um die die Praxisanwendung beider Instrumente zu erleichtern und b) Teilaspekten aus ROTOR zur Fruchtfolgebewertung in den Prototypen des Entscheidungsunterstützungssystems integriert. Die Algorithmen und Parameter werden fortwährend mit den Softwareentwicklern, mit dem Modell betrieblicher und überbetrieblicher Nährstoffkreisläufe sowie dem Fruchtfolgeplanungsinstrument ROTOR mit dem Ziel bestmöglicher Kompatibilität abgestimmt. Die Erprobungsergebnisse fließen in Anpassungen von ROTOR ein. Nach Entwicklung der Software-Instrumente werden deren Erprobung in Praxisbetrieben und die Einführung der Beratungsinstrumente in die Praxis mittels Workshops, Handlungsempfehlungen und Beraterschulungen begleitet.
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Projektziel ist die Entwicklung und Praxiserprobung eines webbasierten Nährstoffmanagementsystems mit Einbindung des erweiterten Fruchtfolgeplanungsinstrumentes „ROTOR“ für den ökologischen Landbau, das dazu dient,
• den Nährstoff- und Düngebedarf landwirtschaftlicher Kulturpflanzen zu ermitteln,
• den Nährstoffanfall in der Tierhaltung und in Biogasanlagen zu berechnen,
• inner- und überbetriebliche Nährstoffkreisläufe zu analysieren und zu optimieren,
• Handlungsempfehlungen zur optimalen Düngung und Fruchtfolgegestaltung im landwirtschaftlichen Betrieb zu geben.
Ziel des Teilvorhabens „Praxistest“ ist es, beide Instrumente in Ökobetrieben unterschiedlicher Struktur (Marktfrucht-, Biogas-, Milchvieh-, Gemischtbetriebe und Betriebsgemeinschaften, z.B. Futter-Mist-Kooperationen) bei unterschiedlichen Standortbedingungen in verschiedenen Agrarregionen einzusetzen, um die Modelle unter Praxisbedingungen zu testen, schrittweise zu verbessern sowie betriebs- und standortbezogene Maßnahmen und Strategien zur nachhaltigen Nährstoffversorgung abzuleiten.
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Allgemeines Projektziel ist die Entwicklung und Praxiserprobung eines webbasierten Nährstoffmanagementsystems für den ökologischen Landbau, das dazu dient, den Nährstoff- und Düngebedarf landwirtschaftlicher Kulturarten zu ermitteln, den Nährstoffanfall in der Tierhaltung und in Biogasanlagen zu berechnen, inner- und überbetriebliche Nährstoffkreisläufe zu analysieren und Handlungsempfehlungen zur optimalen Düngung und Fruchtfolgegestaltung im landwirtschaftlichen Betrieb zu geben.
Auf Grundlage einer fruchtarten-, ertrags- und qualitätsbezogenen Düngebedarfsermittlung werden unter Beachtung betrieblich verfügbarer Düngermengen Handlungsempfehlungen zu Düngermenge und -qualität, Düngetermin und Staffelung von Düngergaben gegeben. Die Ableitung und Visualisierung der Handlungsempfehlungen erfolgt mit entscheidungsunterstützenden Systemen (wie z.B. Entscheidungsbaum), um eine hohe Transparenz der Düngeempfehlungen zu gewährleisten.
An der HSWT soll, im Zusammenarbeit mit den Projektpartnern, das Modell und die Software für ein solches entscheidungsunterstützendes System entwickelt werden. Dazu werden die Handlungsempfehlungen, die aus den anderen Arbeitspaketen resultieren, analysiert, modelliert und dann als Software implementiert. Dabei sollen sich Anforderungsanalyse und Systementwurf an dem Planungstool ROTOR orientieren. Neben Entscheidungsbäumen werden auch andere Methoden aus dem Bereich der künstlichem Intelligenz (z.B. Regelbasen, Entscheidungswälder, Kombination mit neuronalen Netzen) auf ihre Anwendbarkeit im Nährstoffmanagement untersucht. Hierbei ist die Induktion von Entscheidungsregeln (maschinelles Lernen) in Betracht zu ziehen. Die Realisierung der Software erfolgt iterativ über mehrere Prototypen und berücksichtigt bestehende Teilaspekte/Regeln von ROTOR. Die Software soll nach Fertigstellung das vorhandene Wissen der anderen Arbeitspakete (insbesondere AP2) enthalten und als neues Modul in das webbasierte Nährstoffmanagement integriert werden.
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Im LfULG werden ein Modellkonzept und Algorithmen für die softwaretechnische Umsetzung der Düngebedarfsermittlung und -planung für Stickstoff im Ökolandbau auf der Grundlage des PC-Programms BESyD entwickelt. Die Erstellung des Konzeptes und Festlegung der Parameter basieren auf der Auswertung von Literatur und Versuchsergebnissen. Zunächst wird für die Boden-Klima-Räume Sachsens, Brandenburgs und Bayerns für Winterweizen, anschließend auch für weitere Wintergetreide, ein Modell zur Abschätzung des Nährstoffbedarfes und für die betriebs- und schlagbezogene Düngungsplanung entwickelt und mit externen Fachexperten in Workshops diskutiert. Zudem findet eine Aktualisierung der im Programm BESyD bestehenden Empfehlungswerte für Bodengehalte an Phosphor und Kalium sowie deren Algorithmen zur Düngungsempfehlung statt. Nach Entwicklung der Software wird diese in der Praxis erprobt, wobei die gewonnenen Erkenntnisse in die Verbesserung der Algorithmen und der Software einfließen. Die Erprobung in Praxisbetrieben und die Einführung der Beratungsinstrumente in die Praxis werden mittels Workshops, Handlungsempfehlungen und Beraterschulungen begleitet.
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