project - EIP-AGRI Operational Group
Development and improvement of the production system for organic sugar beet
Entwicklung und Verbesserung des Produktionssystems für Biozuckerrüben
Objectives
The aim of the project is to demonstrate that significant savings of (seasonal) labour can be achieved by using modern camera, software and sowing technology. Studies show that such systems have the potential to reduce manual labour by up to 75%. The concept of selective hoeing will be taken up and further developed and new technologies such as the use of artificial intelligence to differentiate between weeds and crops will be applied. By reducing labour costs, domestic bio-sugar will become more competitive compared to organic cane sugar from overseas and Bavarian bio-sugar production could thus expand significantly.
Objectives
Das Projekt soll aufweisen, dass durch den Einsatz moderner Kamera-, Software- und Sätechnik deutliche Einsparungen von (Saison)-Arbeitskräften möglich sind. Untersuchungen zeigen auf, dass durch solche Systeme den Handarbeitsaufwand um bis zu 75% reduziert werden könnte. Das Konzept einer Selektivhacke wird mit neuen Technologien wie u.a. die Nutzung von künstlicher Intelligenz zur Unterscheidung zwischen Unkraut- und Kulturpflanzen weiterentwickelt. Durch eine Reduzierung der Arbeitskosten, wird der heimische Biozucker wettbewerbsfähiger gegenüber dem biologischen Rohrzucker aus Übersee und die bayerische Biozuckerproduktion könnte sich dadurch deutlich ausweiten.
Activities
1. Conceptual phase: clarification of methodological issues, technical discussions with manufacturers of agricultural machinery, preparation of specifications for the development of selective weeding systems and single grain sowing machines
2. Implementation phase: execution of feasibility studies for plant identification, machine tests and development of prototypes
3. Evaluation phase: evaluation of the results of all experiments and investigations, plausibility of the results by feedback with the OG partner
4. Final report and publication: e.g. field days for interested experts, scientific publications
Activities
1. Konzeptionelle Phase: Klärung methodischer Fragestellungen, Fachgespräche mit Landtechnikherstellern, Erstellung von Lasten- und Pflichtenheften für die Entwicklung von Selektivhacksystemen und Einzelkornsämaschinen
2. Umsetzungsphase: Durchführung von Machbarkeitsstudien zur Pflanzenerkennung, Maschinentests und Entwicklung von Prototypen
3. Auswertungsphase: Auswertung der Ergebnisse aller Versuche und Untersuchungen, Plausibilisierung der Ergebnisse durch Rückkopplung mit den OG-Partnern
4. Abschlussbericht und Veröffentlichung: z.B. Organisation von Feldtagen für interessiertes Fachpublikum, wissenschaftliche Publikationen
Kontext
Manual hoeing is with around 150 to 200 hours per hectare the largest expense item in organic sugar beet cultivation. On the one hand, this makes farms highly dependent on seasonal workers and, on the other hand, the high production costs mean that competitiveness is low. As a result, in many organic foods, domestic organic sugar is replaced by organic sugar from overseas. Mechanical weed control could be an important support tool. However, many organic farmers who could be interested in the sugar beet production don’t have the know-how concerning the hoeing technology and remain apart. This is currently the limiting factor for the development of Bavarian organic sugar beet production.
Das manuelle Hacken ist mit ca. 150 bis 200 Stunde pro Hektar der größte Aufwandsposten im ökologischen Zuckerrübenanbau. Dies macht zum einen die Betriebe von Saisonarbeitskräften stark abhängig und zum anderen durch die hohen Produktionskosten ist die Wettbewerbsfähigkeit gering. Somit wird in vielen Biolebensmitteln der heimische Biozucker durch Biozucker aus Übersee ersetzt. Die mechanische Unkrautbekämpfung wäre eine wichtige Arbeitshilfe. Jedoch viele Biolandwirte, die gerne in die Rübenproduktion einsteigen möchten, scheitern hier am fehlenden Know-How über die Hacktechnik. Dies sind aktuell der limitierende Faktor für die Entwicklung der bayerischen Biozuckerrübenproduktion.
Further details
- Main funding source
- Rural development 2014-2020 for Operational Groups
- Rural Development Programme
- 2014DE06RDRP004 Germany - Rural Development Programme (Regional) - Bavaria
Location details
- Main geographical location
- Straubing-Bogen
Project keyword
€ 199933
Total budget
Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.
Contacts
-
Stefan Heinrich jun.
Project coordinator
1 Practice Abstracts
The production of organic sugar beets is a big challenge. Due to its slow development, it is particularly weak in competition with weeds. Control of weeds in organic farming is mainly mechanical. Moreover to create optimal growing conditions for the crop, the remaining weeds in the plant row are removed manually after the hoeing operations. Depending on the conditions, manual labor takes between 50 and 250 hours per hectare. To reduce this effort, attempts have been made in recent years to use selective hoes from vegetable production in organic sugarbeet cultivation. Due to the close plant spacing in the row and the small advance of the crop over the weed, the damage was greater than the gain from labor savings. Main reasons were both in plant detection and tool design. Based on previous work this project used classical image processing algorithms to develop approaches for detection of plant center. Single plant detection achieved detection rates of 50% to 98% for different plant stages and exposure scenarios. Further by sowing the plants in a triangular formation, very good results were also achieved even under difficult operating conditions with a high degree of weed coverage. By linking the information from the sowing technique and image processing, it has been possible to develop an extremely robust and error-proof system for controlling weeds in organic sugarbeet cultivation.
Die Zuckerrübe ist im biologischen Ackerbau sehr anspruchsvoll. Sie ist aufgrund der langsamen Entwicklung besonders konkurrenzschwach gegenüber Unkräutern. Die Bekämpfung der Beikräuter erfolgt im biologischen Anbau überwiegend mechanisch. Und um der Nutzpflanze optimale Wachstumsbedingungen zu schaffen, wird nach den Hackeinsätzen das restliche Beikraut in der Pflanzenreihe manuell entfernt. Der Handarbeitsaufwand beträgt je nach Gegebenheiten zwischen 50 und 250 Arbeitsstunden pro Hektar. Zur Reduktion dieses Aufwands wurde in den vergangenen Jahren versucht, Selektivhacken aus dem Gemüsebau im biologischen Zuckerrübenanbau einzusetzen. Aufgrund der engen Pflanzabstände in der Reihe und des geringen Vorsprungs der Kulturpflanze gegenüber dem Beikraut war der Schaden größer als der Gewinn durch die Arbeitseinsparung. Hauptgründe lagen sowohl in der Pflanzendetektion als auch in der Werkzeuggestaltung. Auf der Grundlage früherer Arbeiten wurden im Rahmen dieses Projektes mithilfe klassischer Bildverarbeitungsalgorithmen Ansätze zur Detektion der Pflanzenmitte erarbeitet. Die Einzelpflanzenerkennung erreichte bei unterschiedlichen Pflanzenstadien und Belichtungsszenarien Erkennungsraten von 50 % bis 98 %. Durch die Aussaat der Pflanzen im Dreiecksverband wurden auch unter schwierigen Einsatzbedingungen mit hohem Unkrautdeckungsgrad sehr gute Resultate erzielt. Durch die Verknüpfung der Informationen aus der Aussaattechnik und der Bildverarbeitung ist es gelungen, ein äußerst robustes und fehlersicheres System zur Bekämpfung von Beikräutern im biologischen Zuckerrübenanbau zu entwickeln.