Dürre beginnt unter der Oberfläche
Dürre ist längst kein Ausnahmephänomen mehr. Längere Trockenphasen, unregelmäßige Niederschläge und knappe Wasserressourcen stellen Landwirtschaft und Gesellschaft vor wachsende Herausforderungen, so das Forschungszentrum Jülich.
Genau hier setze Drought Analytics an: Die Ausgründung aus dem Forschungszentrum Jülich unterstützt landwirtschaftliche Betriebe dabei, den Wasserbedarf ihrer Felder genauer einzuschätzen – mithilfe von Bodensensoren, Pflanzenmodellen, Wetterdaten und einer App, die daraus konkrete, frühzeitige Empfehlungen für die Bewässerung ableite.
Der Tag gegen Dürre und Wüstenbildung erinnere daran, wie eng gesunde Böden, Wasserverfügbarkeit und Ernährungssicherheit zusammenhängen. Für landwirtschaftliche Betriebe wird daraus eine sehr konkrete Frage: Wann brauchen Pflanzen wirklich Wasser – und wann nicht?
Die Antwort liege oft unter der Oberfläche. Denn ob Pflanzen ausreichend Wasser zur Verfügung haben, zeige sich nicht immer auf den ersten Blick. Drought Analytics mache diese verborgenen Informationen sichtbar – und übersetze sie in Empfehlungen für die Bewässerung.
Wasser dort messen, wo Pflanzen es brauchen
Drought Analytics wurde von David Mengen, Dr. Olga Dombrowski und Dr. Felix Nieberding gegründet. Die Ausgründung baut auf Forschung am Institut für Bio- und Geowissenschaften – Agrosphäre des Forschungszentrums Jülich auf. Dort untersuchen Forschende, wie Wasser, Boden, Pflanzen und Atmosphäre zusammenwirken – und wie Landwirtschaft besser mit den Folgen des Klimawandels umgehen kann.
Für David Mengen steht dabei der praktische Nutzen im Mittelpunkt: „Im Boden liegen die entscheidenden Informationen. Wichtig ist, sie so aufzubereiten, dass die Landwirtinnen und Landwirten im Alltag darauf basierend die richtigen Entscheidungen für ihre Felder treffen können.“
Herzstück der Anwendung sei die Verbindung von Sensoren im Feld mit einem Modell, das die Vorgänge im Boden und in der Pflanze physikalisch beschreibe. Die Sensoren messen die Bodenfeuchte direkt im Wurzelbereich der Pflanzen. Denn für die Versorgung der Pflanze sei nicht allein entscheidend, wie viel Regen fällt, sondern wie viel Wasser tatsächlich im Boden gespeichert wird und für die Wurzeln erreichbar sei. Das Modell hilft, diese Messwerte einzuordnen und daraus den aktuellen Wasserbedarf abzuleiten.
„Trockenstress beginnt oft lange, bevor man ihn der Pflanze ansieht“, sagt Dr. Felix Nieberding. „Genau diesen Zeitpunkt wollen wir früher erkennbar machen.“
Das Pflanzenwachstumsmodell wird laufend mit den Messdaten aus dem Feld abgeglichen. So entstehe ein sogenannter digitaler Zwilling des Feldes: ein computergestütztes Abbild, das den aktuellen Zustand des Bodens und der Pflanzen möglichst genau nachzeichne. Er wird laufend mit neuen Daten aktualisiert und mit weiteren Informationen verknüpft: Welche Kultur wächst auf dem Feld? In welchem Entwicklungsstadium befindet sie sich? Wie ist der Boden beschaffen? Wie wird sich das Wetter in den kommenden Tagen entwickeln?
Auf dieser Grundlage berechne die Anwendung, wann Bewässerung sinnvoll sei, und welche Wassermenge gebraucht wird. „Landwirtinnen und Landwirte brauchen konkrete Hinweise: Wann wird es kritisch, und was ist jetzt zu tun?“, sagt Dr. Olga Dombrowski.
Vom Messwert zum Nutzen
Im landwirtschaftlichen Alltag kann eine solche Empfehlung den Unterschied machen. Betriebe müssen oft unter Zeitdruck entscheiden, wann sie bewässern, welche Flächen zuerst versorgt werden und wie sie mit begrenzten Wassermengen umgehen. Messdaten aus dem Boden, intelligent verknüpft mit modellbasierten Prognosen für die kommenden Tage, können dabei helfen, nicht nur auf Sicht oder Erfahrung zu reagieren, sondern die nächsten Schritte besser abzuwägen.
Das kann bedeuten, eine Bewässerung früher einzuplanen, weil sich Trockenstress abzeichnet. Es kann aber auch bedeuten, eine geplante Bewässerung zu verschieben, weil im Boden noch ausreichend Feuchtigkeit vorhanden ist oder Regen erwartet wird. In beiden Fällen geht es um dasselbe Ziel: Pflanzen gut versorgen und Wasser nicht unnötig einsetzen.
Drought Analytics setze deshalb nicht auf Bewässerung nach dem Prinzip „viel hilft viel“, sondern auf bedarfsgerechte Bewässerung. Die App soll Betrieben helfen, Erfahrung und Wissen über den eigenen Standort mit aktuellen Messdaten aus dem Feld zu verbinden. Das spare Wasser, Energie und Kosten – und kann zugleich dazu beitragen, Erträge und Qualität zu sichern.
Warum das über die Landwirtschaft hinaus wichtig ist
Der Nutzen solcher Anwendungen reiche über einzelne Betriebe hinaus. Landwirtschaft muss auch unter veränderten Klimabedingungen zuverlässig Lebensmittel produzieren. Gleichzeitig steige in Trockenperioden der Druck auf regionale Wasserressourcen. Wenn Wasser knapper wird, werden gute Entscheidungen wichtiger: Wann wird bewässert? Wie viel Wasser ist nötig? Wo lässt sich Wasser sparen, ohne Pflanzen zu gefährden?
Datenbasierte Systeme können diese Entscheidungen nicht vollständig abnehmen. Sie ersetzen weder Erfahrung noch die Kenntnis des eigenen Feldes. Aber sie können eine zusätzliche Grundlage liefern – besonders dann, wenn Wetter und Wasserverfügbarkeit schwerer vorhersehbar werden.
Dürre lässt sich nicht verhindern. Aber sie lässt sich früher erkennen. Und wer besser versteht, was unter der Oberfläche passiert, kann gezielter handeln – auf dem Feld, in der Wasserwirtschaft und beim Umgang mit einer Ressource, die immer wertvoller wird.
