[vc_row][vc_column el_id=“Wetterdaten“][vc_text_separator title=“Hochaufgel\u00f6ste Verdunstungswerte – Basics und Ergebnisse aus 2018″ style=“double“ el_id=“PET-TIR-Temp“][vc_separator][vc_column_text]Autoren: Rainer Schlepphorst, Beate Zimmermann, Veikko Junghans und Michael Hauboldt-Rosar (FIB e.V.)<\/p>\n
Die Messung der Pflanzentemperaturen zur Einsch\u00e4tzung der Wasserversogung hat folgenden Hintergrund: Bei der Transpiration verdunsten Pflanzen Wasser \u00fcber die Stomata. Verdunstung ist der \u00dcbergang von fl\u00fcssiger zu gasf\u00f6rmiger Phase, unterhalb des Siedepunktes, bei dem es zum Aufbrechen von Wasserstoffbr\u00fcckenbindungen kommt. Die f\u00fcr diesen Prozess notwendige Energie wird in Form von W\u00e4rme aus der Umgebung entnommen. Es kommt dadurch zu einer Abk\u00fchlung der Blattoberfl\u00e4che.<\/p>\n
W\u00e4hrend Blattoberfl\u00e4chen von Pflanzen, die ausreichend mit Wasser versorgt sind und daher in vollem Umfang transpirieren, k\u00fchler sind als die Temperatur der Umgebungsluft, weisen gestresste Pflanzen mit eingeschr\u00e4nkter Wasserversorgung keinen deutlichen K\u00fchlungseffekt auf oder sind sogar w\u00e4rmer als die Umgebungsluft. Neben der Wasserversorgung beeinflussen auch klimatische Faktoren die H\u00f6he der Transpiration, und zwar insbesondere das Dampfdruckdefizit der Luft, also die Kapazit\u00e4t der Luft Wasser aufnehmen zu k\u00f6nnen. Dies ist in Trockenperioden und bei mehr oder weniger uneingeschr\u00e4nkter Sonneneinstrahlung in der Regel h\u00f6her, als bei bedeckten Wetterlagen oder nach einer Regenperiode.<\/p>\n
F\u00fcr eine Bew\u00e4sserungssteuerung, die sich am tats\u00e4chlichen Wasserbedarf der Pflanzen orientieren soll, ist allein die Information zur Blatttemperatur deshalb nicht ausreichend. Es existieren dazu verschiedene L\u00f6sungsans\u00e4tze. In dem Projekt wird die Aktuelle Evapotranspiration des Pflanzenbestandes hergeleitet, weil diese direkt zur Berechnung einer erforderlichen Wassergabe genutzt werden kann.<\/p>\n
Im Bew\u00e4sserungssteuerungsmodell IRRIGAMA Steering, das im Projekt aus dem Modell BEREST 90 weiterentwickelt wurde und zur Bew\u00e4sserungssteuerung auf den Praxis-Versuchsschl\u00e4gen verwendet wird, erfolgt die Ermittlung von Bew\u00e4sserungszeitpunkten und Gabenh\u00f6hen aus der Ber\u00fccksichtigung verschiedener Parameter. Unter anderem wird die Aktuelle Evapotranspiration aus meteorologischen Faktoren, dem berechneten Bodenwasservorrat und hinterlegten Pflanzenbestandsinformationen wie Fruchtart oder Entwicklungsstadium berechnet. Sie wird allerdings nicht im Bestand gemessen und verifiziert. In IRRIGAMA Steering ist im Laufe der Projektbearbeitung eine M\u00f6glichkeit geschaffen worden, externe Informationen zur AET einzubinden, um das Modell zu kalibrieren. Der Ansatz im Projekt ist deshalb, mit Hilfe der Infrarot-Thermografie die tats\u00e4chlich vorherrschende AET auf Grundlage der Blattemperaturen zu bestimmen und sie als Korrekturfaktor in IRRIGAMA Steering einzubeziehen.[\/vc_column_text][vc_column_text]<\/p>\n
Blatttemperaturen als Stressindikator lassen sich punktuell mit Blattthermometern erfassen. F\u00fcr eine fl\u00e4chige Aufnahme, wie sie f\u00fcr die Bew\u00e4sserungssteuerung auf Ackerfl\u00e4chen sinnvoll ist, eignen sich W\u00e4rmebildkameras (Infrarotkameras), die den Bereich des elektromagnetischen Wellenl\u00e4ngenspektrums von ca. 8 bis 14 \u00b5m erfassen.<\/p>\n
Mit Hilfe eines UAV (Oktokopter) werden deshalb im Projekt entlang von Flugrouten auf den Praxis-Versuchsschl\u00e4gen Aufnahmen der Pflanzenbest\u00e4nde mit einer W\u00e4rmebildkamera und einer Kamera, die nur den roten und nah-infraroten Teil des Lichtspektrums erfasst, erzeugt.<\/p>\n
Ein erheblicher Teil der Rasterzellen oder Pixel in den Aufnahmen der W\u00e4rmebildkamera sind aufgrund der relativ geringen Aufl\u00f6sung Mischpixel. Sie enthalten einen gewissen, unbekannten Anteil Pflanzen und einen weiteren Anteil, der nicht zu den zu beobachtenden Pflanzen z\u00e4hlt, beispielsweise Boden oder Begleitvegetation. F\u00fcr die Bew\u00e4sserungssteuerung sind aber eigentlich nur die Informationen der Kulturpflanzen von Interesse.<\/p>\n
Es entstehen durch umfangreiche Berechnungen sowohl reine Pflanzen- als auch reine Bodentemperaturenabbildungen.[\/vc_column_text][vc_column_text]<\/p>\n
Die beiden Temperatur-Orthomosaike sind zentrale Eingangsgr\u00f6\u00dfen im TSEB-Energiebilanzmodell, mit dem die Aktuelle Evapotranspiration einer konkreten Fl\u00e4che berechnet werden kann. Das temperatur-basierte Two-Source-Energy-Ballace-Modell unterteilt die Energiestr\u00f6me (Fluxe) und die Evapotranspiration \u00fcber einem Pflanzenbestand in einen pflanzenbasierten und einen bodenb\u00fcrtigen Anteil und erm\u00f6glicht es, die Evaporation des Boden und die Transpiration der Pflanzen getrennt voneinander einzusch\u00e4tzen. Der Ansatz wurde von Norman & Kustas et. al (1995) entwickelt.[\/vc_column_text][vc_column_text]Erste Ergebnisse<\/strong><\/p>\n Im Projekt konnten erste Berechnungen mit den vorhanden und bereits ausgewerteten UAV-Daten mit durchgef\u00fchrt werden. Die Berechnung der AET auf dem Praxisschlag Sch\u00f6llnitz am 09.07.2018 hat eine Aufl\u00f6sung pro Rasterzelle von 5 m. Die AET des Maisbestandes schwankte zwischen etwa 0 und 7 mm.<\/p>\n Die Weiterverarbeitung der Daten der beiden Kameras ist allerdings sehr zeitaufwendig, sodass Ergebnisse zur Integration der Temperatur-basierten AET in IRRIGAMA-Steering erst in 2019 zu erwarten sind.[\/vc_column_text][vc_column_text]Ausblick und Bedeutung f\u00fcr die Praxis<\/strong><\/p>\n Die \u00f6konomische Bewertung einer teilfl\u00e4chenspezifischen Bew\u00e4sserung ist eine weitere wesentliche Projektaufgabe. Die Kosten-Nutzen-Analyse zur Bew\u00e4sserungsw\u00fcrdigkeit basiert u.a. auf der Erfassung der Ertr\u00e4ge in teilfl\u00e4chenspezifisch, gleichm\u00e4\u00dfig und nicht bew\u00e4sserten Bereichen und der entsprechenden Voll- und Teilkostenrechnungen. Ermittelt werden die Wirkungen auf den Wasser- und Energieverbrauch im Vergleich zur konventionellen Bew\u00e4sserung auch zur Absch\u00e4tzung der Umweltleistungen der neuen Verfahrensweise. Hierzu gibt es erste Ergebnisse, allerdings muss mindestens eine weitere Bew\u00e4sserungssaison abgewartet werden, um gesicherte Aussagen machen zu k\u00f6nnen. Letztendlich werden Handlungsempfehlungen zur teilfl\u00e4chenspezifischen Bew\u00e4sserung und zur Bew\u00e4sserungssteuerung f\u00fcr Agrarbetriebe in Brandenburg und vergleichbaren Regionen erarbeitet.[\/vc_column_text][vc_column_text]<\/p>\n\n\t\t