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project - EIP-AGRI Operational Group

Location-adapted fully automatic real-time process optimization of solar-powered irrigation in the regional agriculture of Saxony-Anhalt
Irrimode - Standortangepasste vollautomatische Echtzeitprozessoptimierung von solarbetriebener Bewässerung in der regionalen Landwirtschaft Sachsen-Anhalts

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Completed | 2017 - 2022 Germany
Completed | 2017 - 2022 Germany
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Context

Im Jahr 2016 wurde das Land Sachsen-Anhalt (Region Köthen-Bernburg) durch den Deutschen Wetterdienst mit zu den trockensten Gebieten in Deutschland erklärt. Die Landwirtschaft ist in Sachsen-Anhalt eine der größten Verbraucher von Frischwasser (2013 ca. 8,4 Mio. Kubikmeter für Bewässerung). Das bedeutet, dass die Landwirtschaft in Sachsen-Anhalt stark am zukünftigen "Zielkonflikt Wasser" beteiligt ist. Dazu müssen Maßnahmen entwickelt werden, um diesen Konflikt zu entschärfen bzw. den Bewässerungsprozess im Sinne des "SMART FARMING” nachhaltig und transparent in der gesamten Wertschöpfungskette einzubinden. D.h. den Bewässerungsprozess sozialverträglich, nachhaltig und noch effektiver auszuführen. Die administrative Regelung der Wasserentnahme wird zukünftig ein hohes Maß an Genauigkeit fordern. Des Weiteren wird es zu einer zunehmenden Limitierung der Wasserentnahme für die Landwirtschaft kommen. Dem zur Folge wird es für die landwirtschaftlichen Betriebe immer wichtiger mit weniger Wasser, das gleiche wirtschaftliche Ergebnis zu produzieren. Die nachweislich aus der Landwirtschaft erzeugten zu hohen Nitratgehalte der letzten Jahre stehen in starker Abhängigkeit vom Wasserhaltevermögen des Bodens. Durch unpräzise Zusatzwassergaben kann das Risiko von Nitratauswaschung steigen. Ohne Bewässerungsmöglichkeit können Stickstoffüberschüsse durch trockenheitsbedingte Ertragsausfälle entstehen. Eine EU-richtlinienkonforme (Wasserrahmenrichtline) Landwirtschaft ist mit dem derzeitigen Stand der Bewässerungstechnologien (fehlende interoperable Schnittstellen und Echtzeitsteuerungssysteme) nicht möglich.

Objectives

The site-adapted, fully automatic process optimization of solar-powered irrigation is intended to strengthen the long-term competitiveness of agricultural enterprises in Saxony-Anhalt and to integrate the irrigation process even more strongly into the "SMART FARMING" model. The compliance and implementation of the European WFD, the Nitrate Regulation or the Fertiliser Regulation should thus be facilitated and thus make a significant contribution to resource-saving sustainable agriculture. The "water conflict of objectives" is to be counteracted. The water demand in agriculture is to be adapted to the location and optimised by means of a real-time process model.

Objectives

Die standortangepasste vollautomatische Prozessoptimierung von solargetriebener Bewässerung soll langfristig die Wettbewerbsfähigkeit der landwirtschaftlichen Betriebe in STstärken und den Bewässerungsprozess noch stärker in das "SMART FARMING" – Modell einbinden. Die Einhaltung und Umsetzung der europäischen WRRL, der Nitrat-VO oder der Dünge-VO soll damit erleichtert werden und somit einen wesentlichen Beitrag für eine ressourcenschonende nachhaltige Landwirtschaft leisten. Dem "Zielkonflikt Wasser" soll entgegengewirkt werden. Der Wasserbedarf in der Landwirtschaft soll durch ein Echtzeitprozessmodell an den Standort angepasst und optimiert werden.

Activities

An existing test facility (existing drip irrigation system) is to be used as a starting point and adapted to the technical requirements of the project. On the experimental surface, winter wheat is said to be the most important crop and soybean as a new important crop for the region.

1.) Linking of local real-time data.

2.) prototype is adapted to selected subspaces of the participating practice companies. In addition to arable crops, special cultivations (fruits) which are particularly worthwhile are also considered. During the entire duration of the project an evaluation is carried out and the results are published and dis-cussed.

 

Activities

Eine bestehende Versuchsanlage (vorhandenes Tropfbewässerungssystem) soll als Ausgangsbasis dienen und an die technischen Anforderungen des Projektes angepasst werden. Auf der Versuchsfläche sollen Winterweizen als wirtschaftlich wichtigste Fruchtart und Sojabohne als für die Region neue Fruchtart angebaut werden.

1.) Verknüpfung von lokalen Echtzeitdaten.

2.) Prototyp auf ausgewählte Teilflächen der beteiligten Praxisbetriebe angepasst. Dabei werden neben acker-baulichen Kulturen auch besonders beregnungswürdige Sonderkulturen (Obst) berücksichtigt. Während der gesamten Projektlaufzeit erfolgt eine Evaluierung und die Ergebnisse werden publiziert und diskutiert.

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014DE06RDRP020 Germany - Rural Development Programme (Regional) - Saxony-Anhalt
Location
Main geographical location
Salzlandkreis
Other geographical location
Anhalt-Bitterfeld

EUR 891108.5

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

Project keyword

Resources

Audiovisual materials

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1 Practice Abstracts

The EIP project "IrriMode" should provide the basis to strengthen the competitiveness of farms in Saxony-Anhalt and to integrate the irrigation process into a SMART FARMING model. Compliance with and implementation of the European Water Framework Directive (EU-WRRL 2000), Integrated Water Resources Management (IWRM) and the Government regulations for the use of fertilizer should be facilitated and a significant contribution made to a treatment with more care of resources leading to a sustainable agriculture. By linking real-time data of agrometeorological and soil parameters with a local irrigation process, a modern drip irrigation system delivered micro-watering several times throughout the day to the active rooting zone. This significantly reduces water losses due to infiltration being excluded. Process optimization is achieved through the local and automatic measurement of real-time data such as temperature, precipitation, evaporation, and soil moisture. The result of the algorithm is transmitted as a control signal to the fully automated and solar-powered irrigation control system.

 

Conclusions for plant production:

• Drought stress can be efficiently avoided with drip irrigation in wheat, soy and carrots.

• Up to 25% more yield could be generated in wheat over the trial phase.

• In soybeans higher yields can be achieved

• Protein levels are lower in both crops under irrigation.

• Increasing soil water use efficiency in all crops

• Securing yield and quality of carrots at lowered water consumption

 

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Das EIP-Projekt „IrriMode“ sollte die Grundlage bilden, um die Wettbewerbsfähigkeit der landwirtschaftlichen Betriebe in Sachsen-Anhalt zu stärken und den Bewässerungsprozess in ein SMART FARMING - Modell zu integrieren. Die Einhaltung und Umsetzung von europäischer Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL 2000), Integriertem Wasserressourcen Management (IWRM), der Düngemittelverordnung sollte erleichtert und ein wesentlicher Beitrag zu einer ressourcenschonenden (Einsparung von Wasser) sowie nachhaltigen Landwirtschaft geleistet werden. Durch die Verknüpfung von Echtzeitdaten der agrarmeteorologischen und bodenkundlichen Parameter mit einem lokalen Bewässerungsprozess brachte eine Tropfbewässerungsanlage mehrfach über den Tag verteilte Mikrowassergaben im aktiven Wurzelraum aus. Dadurch können Wasserverluste durch Versickerung stark minimiert bzw. gänzlich ausgeschlossen werden. Die Prozessoptimierung erfolgt durch die lokale und automatische Messung von Echtzeitdaten wie Temperatur, Niederschlag, Verdunstung und Bodenfeuchte. Das Ergebnis des Algorithmus wird als Steuersignal an die vollautomatisierte und solarbetriebene Bewässerungssteuerung übergeben.

Pflanzenbauliche Erkenntnisse:

• Trockenstress kann mit der Tropfbewässerung in Weizen, Soja und Möhren effizient vermieden

   werden.

• Im Weizen ließen sich in den Versuchsjahren bis 25% Mehrertrag generieren.

• Bei Sojabohnen lassen sich weit höhere Mehrerträge erzeugen.

• Die Proteingehalte fallen in beiden Kulturen unter Bewässerung niedriger aus.

• Steigerung der Bodenwassernutzungseffizienz in allen Kulturen.

• Sicherung der Erträge und Qualitäten der Möhren bei geringerem Wasserverbrauch.

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