EdgeAgriCulture

In diesem Projekt wurde eine modulare Messstange für die Feuchtigkeits- und Temperaturmessung in verschiedenen Bodentiefen entwickelt und weiter verbessert, die Landwirt*innen ein flexibles und automatisches Bodenmonitoring ermöglichen soll. Die Messergebnisse werden mithilfe der LoRaWAN-Funktechnologie (Long Range Wide Area Network) energiearm und kostenfrei übertragen. Die Daten werden auf einem Server gespeichert und grafisch visualisiert zur Verfügung gestellt, um eine schnelle und komfortable Bewertung zu ermöglichen.

Hierzu wurde die bestehende Messtechnik zur Umweltdatenerhebung mit autarken Messsonden aus dem IFAF-Projekt EdgeCity weiterentwickelt und um eine kapazitive Bodenfeuchtigkeitsmessung ergänzt. Es erfolgte eine Optimierung des Energieverbrauchs, um eine lange Laufzeit zu gewährleisten. Die Bodenmessstange wurde modular gestaltet, um eine anwendungsspezifische Konfiguration der Messtiefen zu ermöglichen. Die kapazitiven Feuchtigkeitssensoren wurden in zwei weiteren Iterationen hinsichtlich Genauigkeit und Flexibilität optimiert. Es wurden bis zu vier Messtiefen vorgesehen.

Neben Referenzmessungen der Sensorik im Labor erfolgte ein mehrwöchiger Praxistest der Messstange im Boden. Aufgrund der Anregung der Projektpartner wurde zudem die Stickstoff-Phosphor-Kalium-Messtechnik aufgegriffen, um die Sensorik gegebenenfalls zu erweitern. Es erfolgte die Analyse von drei unterschiedlichen, am Markt verfügbaren Stickstoff-Phosphor-Kalium-Sensoren. Diese Sensoren sind typischerweise kostengünstig, wissenschaftlich nur unzureichend dokumentiert und nicht kalibriert. Die Erwartung, dass sie nicht zuverlässig funktionieren würden, wurde bestätigt.

Im weiteren Verlauf erfolgte die Vermessung präparierter Bodenproben mit einem Labormessgerät für Impedanzspektroskopie. Es wurde versucht, die Salze Kaliumnitrat und Natriumchlorid bei unterschiedlichen Feuchtigkeitsgraden in einem Substrat zu unterscheiden. Die gewonnenen Messdaten zeigten ab einer Feuchtigkeit von circa 30 Prozent unterschiedliche Verläufe der Impedanz für beide Salze. Leider zeigte das verwendete Referenzmessgerät der Berliner Hochschule für Technik bei dieser Messung seine Grenzen.

Für die erfolgreiche Validierung des vielversprechenden Ansatzes sollen im Anschluss an das Projektende umfangreiche Messungen mit einem besser geeigneten Referenzmessgerät durchgeführt werden.

Der Nachweis des Nitratgehalts im Boden würde die Messstange um eine weitere wichtige Messgröße erweitern und ein Novum in der Bodenmesstechnik darstellen. Mit der Erweiterung der Umweltmesstechnik aus dem EdgeCity-Projekt um die Bodenmesstechnik ist das Projektziel einer autarken Messeinheit für die Landwirtschaft erreicht. Im Nachgang wird diese von einem Projektpartner in Eigenregie vervielfältigt. An der Hochschule ist der Grundstein für die Messung des Nitratgehalts gelegt.