ArtiGROW: Vorhersage von Pflanzenwachstum, Ertrag und Wirtschaftlichkeit mit einem KI-gestützten System; Teilprojekt ROOTS@ARTIGROW

Abstract

Ziel des Projektes ArtiGROW@ArtIFARM waren die Forschung und Entwicklung zu einem skalierbaren Demonstrator einer innovativen KI-basierten Präzisionslandwirtschaftsdaten-Analyse- und Optimierungsplattform für den regionalen und nationalen Agrarmarkt. Diese soll sowohl satellitengestützte Erdbeobachtungsdaten zum Pflanzenwachstum und zur eigenen Langfristvorhersage wesentlicher Wetterparameter als auch in-situ Daten zum Wurzelwachstum nutzen. Grundlage war die Entwicklung lokaler und kulturspezifischer agronomischer Modelle, die im Zuge von ArtiGROW in der Region Ostvorpommern getestet wurden und Anwendung finden sollten. Neuartig im Vergleich zu bestehenden Ansätzen ist die quasi-Echtzeitintegration des Wurzelwachstums in die Modelle. Dazu werden bestehende Minirhizotronsysteme zur Wurzelbeobachtung automatisiert und die Auswertung der entstehenden großen Menge an Bilddaten über KI (DCNN) optimiert. Die entwickelten Modelle dienen zur Bestimmung und Vorhersage des Einflusses von Umweltbedingungen wie veränderter lokaler saisonaler klimatischer Bedingungen und eingesetzter Hilfsstoffe auf Pflanzen- und Wurzelwachstum und -gesundheit zur Früherkennung von Veränderungen im Pflanzenbestand sowie zur Ertragsvorhersage. Dieses Vorhaben bedurfte der Entwicklung und Anpassung neuer mathematischer und informatischer Modelle sowie der computergestützten statistischen Datenanalyse in großem Rahmen („Big Data“). Auch ein Vergleich des Einflusses konventioneller Düngung im Unterschied zur Biolandwirtschaft auf das oberirdische Pflanzenwachstum ist hierbei von hohem Interesse, vor allem in Hinblick auf den European Green Deal und den damit verbundenen Organic Action Plan der EU. Die Ergebnisse von ArtIGROW werden Landwirte in der Region Ostvorpommern bei ihren Betriebsführungs- und Planungsprozessen unterstützen und zukünftig dabei helfen, Erträge zu optimieren, während gleichzeitig unerwünschte Umweltschäden im Interesse einer nachhaltigen Landwirtschaft minimiert werden.