Der Produktionsgartenbau im Gewächshaus ist gekennzeichnet durch einen hohen Einsatz an Energie, Wasser und Nährstoffen. Höhere Anforderungen an die Qualität der Produkte und des Produktionsprozesses erfordern die genaue Steuerung des Klimas und der Bewässerung und Düngung. In vielen Regionen Europas wird vor allem das für die Bewässerung notwendige Wasser in der entsprechenden Qualität zum begrenzenden Faktor. Neben der Forderung einer hohen Wasser-verteilgenauigkeit bei der Bewässerung steht die Bestimmung des Pflanzenwasser-bedarfs im Mittelpunkt der Betrachtung.

Die rasante Entwicklung von Elektro-, Sensor- und Computer- sowie Kommuni-kationstechnik führt auch im Bereich der Technik im Gartenbau zur Überlegung, industrielle Innovationen schneller zu übernehmen (SCHMIDT, 1996). Das Angebot an marktreifen Produkten im Bereich der Klimaregelung erscheint als ausgereift und ausreichend. Die Bewässerung und Düngung ist regeltechnisch noch mit Nachhol-bedarf behaftet, insbesondere in Bezug auf die Abstimmung vielfältiger Kulturen in deutschen Gartenbaubetrieben (DOMKE, 1994). Die niedrigen Wasser- und Dünge-mittelkosten im Vergleich zum hohen Marktwert der Kulturen, der steigende Übergang zu erdlosen Kulturverfahren, die hohe Wasser- und Nährstoffkapazität der Wurzelzone, welche die präzise kurzfristige Kontrolle der Bewässerung einschränkt, aber auch das Problem, bei der Tropfbewässerung, kleine Wassermengen und feste Düngemittel einzusetzen, sind die wichtigsten Gründe für einen weiterhin bestehenden Bedarf an Forschung und Entwicklung für hoch entwickelte Kontroll-strategien im Gewächshausanbau (KLÄRING, 2001).

Zur Steigerung der Unterglasproduktion ist die Verwendung hydroponischer An-bauverfahren von großer Bedeutung. Optimale Wachstumsbedingungen bei gleich-zeitiger Senkung der ökonomischen Anforderungen können durch den Einsatz solcher Anbauverfahren, verbunden mit dem Einsatz der Mess-, Steuer- und Regel-technik, erreicht werden. Diese Anbausysteme werden meist offen betrieben, um bei unsicheren Regelungstechniken - über den Wasserverbrauch oder die Leitfähigkeit - Anreicherungen oder Mangel einzelner Nährstoffe zu vermeiden (SCHACHT et al., 1995).

Das System „Boden-Pflanze-Atmosphäre“ (Soil-Plant-Atmosphere Continuum, SPAC) wird von dynamischen Veränderungen und starken Interaktionen der Teilkomponenten charakterisiert. Um eine präzise Bewässerung mit effizienter Wassernutzung erreichen zu können, ist ein Steuerungssystem erforderlich, dass das gesamte System überwacht und aufzeichnet.

Besonders bei Kulturtechnologien ohne ausreichendem Pufferungsvermögen für Wasser und Nährstoffe (Dünnschichtkulturen, hydroponische und aeroponische Anbauverfahren usw.) ergibt sich die Notwendigkeit, moderne Sensorik und Methoden der Energie- und Massenstromanalyse anzuwenden, um den aktuellen Wasserumsatz zu bestimmen. Dies gilt besonders in Ländern, in denen Wasser bereits heute zu den begrenzenden Faktoren der gärtnerischen Produktion gehört (wie z.B. in mediterranen Ländern). Aufgrund der hohen Einstrahlungsbedingungen und hohen Temperaturen werden große Wassermengen in der Vegetationsperiode umgesetzt.

Neben der effizienten Wassernutzung muss die Bewässerungssteuerung eine Nährstoffauswaschung in tieferen Bodenschichten oder auch eine Salzanreicherung in hydroponischen Anbausubstraten verhindern. Die bei der offenen Steinwollkultur übliche 30%ige Überschussbewässerung bedeutet eine jährliche Stickstoffauswa-schung von bis zu 1000 kg N/ha (VAN NOORDWIJK, 1990 in: SCHACHT et al., 1995).

Untersuchungen und Entwicklungen zur Optimierung der Prozesskontrolle und –steuerung im Gewächshaus konzentrieren sich auf neue Methoden der Verknüp-fung von klimatischen Faktoren und des Wasserstatus der Pflanzenwurzelzone mit Hilfe von geeigneten Messinformationen. Aussagen über den Nährstoffzustand der Pflanze und die Fruchtqualität werden meistens durch Laboranalysen gewonnen. Unter Nutzung von physikalischen oder mathematischen Modellen wird versucht, den Zustand der Pflanze zu beschreiben. Ein anderer Ansatz ist die Nutzung von Messinformationen an der Pflanze, um den Stoff- und Energiebedarf zu ermitteln („Speaking Plant“ Konzept, Phytomonitoring). Die Einbindung phytometrischer Messinformationen in technische Regelsysteme, als Regelgrößen oder Regelrestrik-tionen, bildet die Basis für die Technologie des Phytocontrol und rückt in den Mittel-punkt des Interesses der diesbezüglichen Forschung und Entwicklung.

Neuentwickelte Sensoren (Saftflusssensoren, Stängeldurchmessersensoren, Blattgewebetemperatursensoren) werden zur Messung von pflanzlichen Größen eingesetzt, die zur Bestimmung des Pflanzenwachstums und des momentanen Energie- und Massenflusses dienen (NOVAK, 1997). Mit dem Phytomonitoring können physiologische Prozesse und Größen der Pflanze direkt erfasst und zur Optimierung der Pflanzenumgebung verwendet werden.

Im Rahmen des Dissertationsvorhabens wird deshalb nach möglichen Methoden der Steuerung von Bewässerungssystemen, nach gemessenen pflanzlichen Reak-tionen, gesucht. Für die Bearbeitung dieses Themas werden folgende Schwer-punkte definiert:

• Bewertung vorhandener Messverfahren, die der Bewässerungssteuerung im Gewächshaus dienen.

• Darstellung der Modellansätze zur Bestimmung der Wasserumsätze von Pflanzenbeständen.

• Möglichkeiten der Datenerfassung an der Pflanze zum Zweck der Erfassung von Wasserumsätzen.

• Anwendung eines neuen Messinstruments zur Messung der Transpiration.

• Untersuchungen der neuen Transpirationsmessmethode an verschiedenen Gemüsekulturen mit hohen Wasserumsätzen in unterschiedlichen Substraten.

• Entwicklung einer Bewässerungssteuerung nach dem Prinzip des „Phytocontrol“.

• Untersuchungen zur Anwendbarkeit des neuen Verfahrens an Zierpflanzen in Regionen mit hohen Wasserumsätzen.

• Untersuchungen zur Nährstoffdynamik bei bedarfsgerechter Bewässerung.

• Untersuchungen zur Wassernutzungseffizienz in der neuen Steuerungs-methode.