Beregnungshilfe Waterfox von Heliopas: Satellit prüft Wasserbedarf
Das Start-up Heliopas erkennt mit Hilfe von künstlicher Intelligenz den Wasserbedarf von Ackerkulturen. So zumindest die Theorie. Eine Kurzvorstellung.
Der Gedanke ist genial: Eine App oder Webanwendung zeigen dem Landwirt den Wasserbedarf für seine Felder an. Und das, ohne Sensoren im Feld einzubauen oder tagesaktuelle Proben der Bodenfeuchte zu erheben. Diesen Ansatz verfolgt das Start-up Heliopas mit dem Portal Waterfox seit 2020.
Um das Portal zu nutzen, muss man sich als Landwirt zunächst registrieren, ein Abomodell wählen und entweder vorhandene Grenzdaten hochladen oder diese manuell einzeichnen. Die Kosten variieren je nach Modell von 0,30 Euro über 3,30 Euro bis 7,20 Euro netto pro Hektar.
Die angebotenen Leistungspakete bieten unterschiedliche Umfänge, zum Beispiel bei den Planungsmöglichkeiten. Damit das Portal anschließend seiner Arbeit nachgeht, benötigt es schlagspezifische Felddaten:
zur Kultur,
dem Saatzeitpunkt,
der Bodenart und
zur genutzten Beregnungsform.
Anschließend errechnen Algorithmen den Wasserbedarf bzw. die nutzbare Feldkapazität. Zur Berechnung legt der Hersteller verschiedene Daten zugrunde. Zum einen werden zur Kalibrierung des Systems spezifische Satellitendaten der letzten vier Jahre genutzt. So ermitteln die Algorithmen flächenspezifisch, wie sich die Vegetation in früheren Jahren vor- und nach Regenfällen entwickelt hat, woraus die selbstlernende Plattform Rückschlüsse auf die Bodeneigenschaften zieht.
Ausschließlich auf Satellitendaten stützt sich die Plattform aber nicht: Zeitgleich liegen statistische Kennzahlen in Abhängigkeit zur angebauten Kultur und zum Boden zugrunde. Diese fließen zusammen mit den Satellitendaten in eine komplexe Datenmatrix. Die statistischen Daten sind zum einen an das Geisenheimer Modell und zum anderen an die Bewässerungs-App des ALB Bayern e.V. angelehnt. Zukünftig sollen eigene agronomische Daten folgen.
Apropos Geisenheimer Modell: Wer den Satellitendaten nicht traut, kann sich — je nach gebuchtem Abomodell — auch Analysen anhand dieses Brechnungsmodells anzeigen lassen. Dann erfolgt eine rein rechnerische Auswertung. Dieses Modell legt den gemessenen Niederschlag, die klimatisch mögliche Verdunstung sowie einen pflanzenspezifischen Korrekturfaktor zugrunde.
Der Gedanke ist genial: Eine App oder Webanwendung zeigen dem Landwirt den Wasserbedarf für seine Felder an. Und das, ohne Sensoren im Feld einzubauen oder tagesaktuelle Proben der Bodenfeuchte zu erheben. Diesen Ansatz verfolgt das Start-up Heliopas mit dem Portal Waterfox seit 2020.
Um das Portal zu nutzen, muss man sich als Landwirt zunächst registrieren, ein Abomodell wählen und entweder vorhandene Grenzdaten hochladen oder diese manuell einzeichnen. Die Kosten variieren je nach Modell von 0,30 Euro über 3,30 Euro bis 7,20 Euro netto pro Hektar.
Die angebotenen Leistungspakete bieten unterschiedliche Umfänge, zum Beispiel bei den Planungsmöglichkeiten. Damit das Portal anschließend seiner Arbeit nachgeht, benötigt es schlagspezifische Felddaten:
zur Kultur,
dem Saatzeitpunkt,
der Bodenart und
zur genutzten Beregnungsform.
Anschließend errechnen Algorithmen den Wasserbedarf bzw. die nutzbare Feldkapazität. Zur Berechnung legt der Hersteller verschiedene Daten zugrunde. Zum einen werden zur Kalibrierung des Systems spezifische Satellitendaten der letzten vier Jahre genutzt. So ermitteln die Algorithmen flächenspezifisch, wie sich die Vegetation in früheren Jahren vor- und nach Regenfällen entwickelt hat, woraus die selbstlernende Plattform Rückschlüsse auf die Bodeneigenschaften zieht.
Ausschließlich auf Satellitendaten stützt sich die Plattform aber nicht: Zeitgleich liegen statistische Kennzahlen in Abhängigkeit zur angebauten Kultur und zum Boden zugrunde. Diese fließen zusammen mit den Satellitendaten in eine komplexe Datenmatrix. Die statistischen Daten sind zum einen an das Geisenheimer Modell und zum anderen an die Bewässerungs-App des ALB Bayern e.V. angelehnt. Zukünftig sollen eigene agronomische Daten folgen.
Apropos Geisenheimer Modell: Wer den Satellitendaten nicht traut, kann sich — je nach gebuchtem Abomodell — auch Analysen anhand dieses Brechnungsmodells anzeigen lassen. Dann erfolgt eine rein rechnerische Auswertung. Dieses Modell legt den gemessenen Niederschlag, die klimatisch mögliche Verdunstung sowie einen pflanzenspezifischen Korrekturfaktor zugrunde.
Beregnungshilfe Waterfox von Heliopas: Viele Satelliten
Aus dem All nutzt Heliopas Multispektral-Fotos und Mikrowellenmessungen von verschiedenen Satellitensystemen. Die dort erhobenen Daten werden durch künstliche Intelligenz — selbst lernende Algorithmen — ausgewertet. Zur Verbesserung der Algorithmen arbeitet Heliopas mit Forschungspartnern wie dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrttechnik zusammen.
Ausprobiert haben wir die aus dem Gemüseanbau stammende Webanwendung und App im vergangenen Sommer in verschiedenen Ackerkulturen: Kartoffeln, Getreide, Zuckerrüben und Silomais.
Unser Fazit für den damaligen Zeitpunkt können wir kurzhalten: Für diese Kulturen waren die Beregnungsempfehlungen noch nicht ausgereift. Push-Nachrichten per App beim Unterschreiten einer kritischen Bodenfeuchte schienen uns grundsätzlich sehr nützlich, praktisch waren sie aber nicht hilfreich: Teilweise haben wir Benachrichtigungen erhalten, dass sich die Bodenfeuchte im Minusbereich befindet, obwohl die Bestände visuell noch keine Mangelsymptome zeigten. Zuckerrüben ließen beispielsweise noch keine Blätter hängen und waren zum Meldungszeitpunkt noch längst nicht beregnungswürdig. Ebenfalls kurios: Die Anwendung meldete Beregnungsempfehlungen, während natürlicher Regen fiel.
Die Gründe für diese Fehleinschätzungen können vielschichtig sein: Angefangen von der Ansprache des Bodens über die Art der Bodenbearbeitung, die hinterlegten Algorithmen bis zur Sortenwahl. Auch kleinräumige Wetterphänomene, die weder von hinterlegten Wetterstationen noch vom letzten Satellitenüberflug (ca. 1 x pro Tag) erkannt wurden, können mögliche Ursachen sein. Zudem fordern bodenbedeckende Ackerfrüchte das System heraus. Bei Kulturen, die in Kombination mit Folie angebaut werden wie Erdbeeren oder Spargel, funktioniert Waterfox allgemein nicht.
Was wir zudem als Herausforderung ausmachten: Das System muss langfristig so intelligent werden, dass es beispielsweise ein potenzielles Blattrollen richtig erkennt: In einer finalen Version muss es — aus unserer Sicht — eigenständig erfassen, ob es sich hierbei um Trockenstress oder einem Krankheitsdruck handelt, um anschließend die richtigen Maßnahmen einzuleiten.
Nach Aussagen von Heliopas setzt das Team seinen Entwicklungsschwerpunkt weiterhin auf die Bewässerung von Freilandgemüse. Hier seien Pflanzabstände, Wachstumszyklen und Bearbeitungsverfahren besser kalkulierbar. Für jene Betriebe habe sich zudem die integrierte Planungshilfe als ein wichtiger Bestandteil herauskristallisiert (siehe Kasten: „Unterstützt bei 350 ha Gemüseanbau“).
Der Hersteller arbeitet an Schnittstellen zu Ackerschlagkarteien und hat auch eine Anbindung z. B. von Raindancer im Lastenheft stehen.
Mit Nextfarming wird zur Zeit eine Austauschmöglichkeit entwickelt.
Aktuell muss die Bodenart bei der Schlaganlage händisch eingegeben werden. Schön wäre eine Automatik, die auf vorhandene Daten (z. B. Reichsbodenschätzung oder andere bodenkundliche Karten) zurückgreift.
Heliopas hat sich zum Ziel gemacht, kleinräumig Wetterstationen einzubinden. Auch eigene Stationen kann man integrieren.
Zukünftig will der Hersteller auch Thermaldaten, z. B. die Temperatur der Blattmasse, aus dem All erfassen, um Rückschlüsse auf Trockenstress zu ziehen.
Die Idee ist klasse: Satelliten erkennen den Wasserbedarf der Pflanzen aus dem Weltall und eine App gibt dem Landwirt Bewässerungsempfehlungen. Bei der Umsetzung für klassische Ackerkulturen schienen die Algorithmen bei unserem Testeinsatz noch nicht ausgereift.
Die Plattform entwickelt sich allerdings stets weiter, weshalb sie womöglich nur noch etwas Zeit braucht. Ob die künstliche Intelligenz irgendwann alle Tücken der Praxis erkennt, bleibt abzuwarten. Wir sehen die vielfältigen Abhängigkeiten der landwirtschaftlichen Praxis durchaus als sehr herausfordernd an, um diese mit Hilfe von selbstlernenden Algorithmen auswerten zu können.
Unser Tipp für Sie: Wenn Sie das Portal für Ihren Betrieb testen wollen, empfehlen wir, mit einem preiswerten Tarif und einer kleinen Testparzelle zu starten. Nach eigenen Aussagen ist Heliopas auf einen intensiven Austausch mit Praktikern aus, um weitere Erfahrungen zu sammeln.
Praktikermeinung
Unterstützt bei 350 ha Gemüseanbau
Rui Dodat ist Produktionsleiter im Unternehmen Grafenländer Gemüse in Freisbach in der Pfalz. „Waterfox unterstützt uns seit dem vergangenen Jahr im Gemüseanbau. Wir bauen rund 350 ha Gemüse mit mehr als 20 Kulturen an und bewässern mit einer Rohrbewässerung und Sprinklern“, erzählt er. „Die Satellitenbilder funktionierten im vergangenen Jahr noch nicht hundertprozentig, also überprüfen wir den Beregnungsbedarf händisch.“ Zufrieden ist Dodat mit der Entwicklungsgeschwindigkeit und dem Auftragsmanagement: „Wir nutzen Waterfox am PC, auf dem Smartphone und einem wasserdichten Tablet. Mittlerweile plane ich die Beregnungsgaben am PC und sende diese an einen Mitarbeiter, das funktioniert gut.“ Es lassen sich sowohl einzelne als auch Gruppenmaßnahmen erstellen — inklusive der Beregnungszeiten bzw. -mengen. „Noch ist das System nicht perfekt. Aber ich glaube, es hilft uns die Arbeitsabläufe zu verbessern und zukünftig Wasser einzusparen.“
