Verbundprojekt "GeoProg"

Laufzeit:

01.07.2024 - 30.06.2027

Projektleitung:

Benno Kleinhenz

Ansprechpartner:

Stephan Estel, Kevin Fleckenstein

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Verbundprojekt: Verbesserung von Prognosemodellen und Entscheidungshilfesystemen im Pflanzenschutz durch Integration hochaufgelöster Erdbeobachtungsdaten und KI-optimierter Methoden (GeoProg) - Teilprojekt A -

Ziel des Vorhabens

Transfer von neu verfügbaren EO-Datenprodukten und Geoinformationstechnologien in den Pflanzenschutz durch:

• Identifikation und Integration von Erdbeobachtungsdaten (EO-Daten), die für den dauerhaften Einsatz in Prognosemodelle (PM) und Entscheidungshilfen (EHS) von ZEPP und ISIP geeignet sind
• Aufbau einer Analyse- und Testumgebung zur Bereitstellung von EO-Datenprodukten und Ableitung von Folgeprodukten, die als Modellparameter in PM und EHS oder in Risikokarten und Biomassemodelle einfließen
• Aufbau einer GIS-Referenzdatenbank nach FAIR-Prinzipien zum Training und zur Validierung von EO-Datenprodukten, deren Folgeprodukte und der optimierten PM und EHS
• Entwicklung einer IT-Infrastruktur bzw. Servicemodelle für den operativen Einsatz

Abbildung 1 : EO-Datenprodukte werden zu Folgeprodukten weiterverarbeitet und fließen als Modellparameter direkt oder indirekt in die ausgewählten PM und EHS ein. Der Aufbau einer Referenzdatenbank dient dem Training und der Validierung der EO-Datenprodukte und Folgeprodukte sowie der optimierten PM und EHS.

Hintergrund

• Integration hoch aufgelöster EO-Datenprodukte in bestehender Prognosemodelle und Entscheidungshilfen à ermöglicht schlag- und teilflächenspezifische Bewertung bzw. Anwendung von Pflanzenschutzmitteln
• Reduzierung von Anwendungskosten und Anwendungsrisiken à Beitrag zum Nationalen Aktionsplan Pflanzenschutz (NAP) und „Farm to Fork“-Strategie (EU)
• Transfer innovativer Geoinformationstechnologien in die landwirtschaftliche Praxis à Beitrag zu Digitalisierung in der Landwirtschaft

GeoProg am Beispiel der Cercospora-Blattflecken-Prognose

Cercospora-Blattflecken

Cercospora-Blattflecken ist die wichtigste Krankheit im Zuckerrübenanbau und kann zu beträchtlichen Ertragseinbußen führen. CERCBET1 prognostiziert das Erstauftreten von Cercospora-Blattflecken und berechnet, wann mit welcher Wahrscheinlichkeit erste Symptome im Zuckerrübenbestand zu erwarten sind.

• Neben Wetterdaten fließt auch die Dichte des Zuckerrübenanbaus einer Region in das Modell ein (Regionalfaktor). Die Dichte wurde bisher an die räumliche Lage von Wetterstationen geknüpft, was aufgrund der recht ungleichen Verteilung zu Unsicherheiten im Modell führen kann.
• Mit den neuen satellitenbasierten und jährlich verfügbaren Feldfruchtkarten des Thünen-Instituts (Blickensdörfer et al. 2022), kann die Dichte nun hochaufgelöst und flächendeckend berechnet werden (https://ows.geo.hu-berlin.de/webviewer/landwirtschaft/index.html)

• Die überarbeitete Version von CERCBET1 wurde inzwischen mit unabhängigen Daten der Pflanzenschutzdienste der Länder validiert und steht seit Anfang 2024 zur Verfügung, über www.ISIP.de (Abb. 4) und dem „ISIP Beratungsassistent“

Abbildung 2: Ableitung jährlicher Feldfruchtarten aus Erdbeobachtungsdaten durch das Thünen-Institut (Zuckerrübenfelder lila eingefärbt; Satellit mit KI-Unterstützung generiert; Hintergrund: Esri, Maxar, Earthstar Geographics, GIS User Community)

Abbildung 3: Dichte des Zuckerrübenanbaus für Deutschland berechnet auf Basis der satellitenbasierten Feldfruchtkarten des Thünen-Instituts von 2018 bis 2020 (Berechnung ZEPP; Quelle Bundeslandgrenzen: dl-de/by-2-0)

Die Abbildung 4 zeigt das Ergebnis der Prognose des Erstauftretens von Cercospora-Blattflecken in der Zuckerrübe mit CERCBET1 auf isip.de. CERCBET berechnet tagesaktuell den Anteil (%) der befallenen Felder innerhalb einer Region. Der Termin des Erstauftretens (1 % befallene Felder), ist v. a. für die Beratung relevant (Start Monitoring). Für die Praxis ist der Termin des wahrscheinlichen 50 % -Befalls wichtiger. Ab diesem Zeitpunkt sind Bestandeskontrollen ratsam, da Cercospora nun mit hoher Wahrscheinlichkeit auftritt, die Befallshäufigkeit aber noch sehr gering ist.

Abbildung 4: Modelloutput Erstauftreten Cercospora-Blattflecken in der Zuckerrübe auf www.isip.de