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Dissertation

Autor(en): Evanthia Exarchou
Titel: Steuerung von Bewässerungssystemen im Gewächshaus mit Hilfe des Phytomonitoring
Gutachter: Matthias Langensiepen; Siegfried Kleisinger; Uwe Schmidt
Erscheinungsdatum: 13.04.2006
Volltext: html (urn:nbn:de:kobv:11-10069665)
pdf (urn:nbn:de:kobv:11-10063127)
Fachgebiet(e): Landwirtschaft, Veterinärmedizin
Schlagwörter (ger): Phytomonitoring, Bewässerungssteuerung, Sensoren, WUE
Schlagwörter (eng): Phytomonitoring, irrigation system, sensoring, WUE
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät
Zitationshinweis: Exarchou, Evanthia: Steuerung von Bewässerungssystemen im Gewächshaus mit Hilfe des Phytomonitoring; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät , publiziert am 13.04.2006, urn:nbn:de:kobv:11-10063127
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Abstract (ger):
Der verstärkte Wassermangel und die ökologische Belastung durch Düngemittel und Pestizide erfordert eine kontrollierte und präzise Applikation von Wasser und Nährlösung. Die messtechnische Ermittlung des Wasserhaushalts im SPAC-System erfolgt durch Messungen an den einzelnen Komponenten Boden, Pflanze und Atmosphäre. Eine stärkere Aussagekraft über den tatsächlichen Wasserstatus der Pflanze bietet die sensorische Informationsgewinnung an der Pflanze selbst (Phytomonitoring). Ein neuentwickelter Phytomonitor (EPM 2005 bzw. 2006), der auf dem Prinzip einer Gaswechselmessung an einzelnen Pflanzenblättern basiert, wurde zur Messung der momentanen Transpirationsintensität von Pflanzenbeständen eingesetzt. Die Präzision und Repräsentativität der Methode wurde in unterschiedlichen Jahreszeiten unter mitteleuropäischen (Berlin, Deutschland) und südeuropäischen Gewächshausbedingungen (Thessaloniki, Griechenland) getestet. Als Vergleichsbewässerungsverfahren wurden die Saugspannungsregelungsmethode und die Bewässerung nach Zeitsteuerung herangezogen. Gleichzeitig wurden Tensiometer zur Überwachung des Saugspannungsverlaufs im Substrat eingesetzt. Im Vergleich zu weiteren Phytomonitoringsystemen ist dadurch eine bessere Übertragbarkeit der Messdaten auf größeren Pflanzenbeständen gegeben. Die Methode ist dabei nicht sortenspezifisch. Durch ein hohes Bestimmtheitsmaß der Regressionsfunktion der gemessenen Transpirationsmassenstromdichte bzw. Nettophotosyntheseleistung an zwei Standorten der gleichen Konditionen wurde die Homogenität des pflanzlichen Stoffaustausches in Gewächshausbeständen bewiesen. Die Übertragbarkeit der Messdaten auf den gesamten Bestand wurde durch die Bildung der Wasserbilanz über längere Zeitperioden geprüft. Hohe Korrelationen wurden zwischen den gemessenen und den berechneten Transpirationssummen erzielt. Die Bewässerungssteuerung nach den gemessenen Transpirationssummen hat die vorbestimmte Überschussmenge, sogar unter hohen Strahlungs- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen, erzielen können. Der durch Tensiometer registrierte Saugspannungsverlauf eines transpirationsgesteuerten Tomatenbestands war vergleichbar zu dem eines tensiometergeregelten Bestandes. Die zwei Bewässerungsmethoden ergaben keine signifikante Unterschiede in der Fruchtanzahl, Blattanzahl oder Pflanzengröße. Das Wasser wurde leicht effizienter in dem tensiometergeregelten Bestand eingesetzt, ohne dass sich die Erträge signifikant unterschieden. Minimalste Drainagemengen (<5%) im Sinne einer bedarfsgerechten Bewäs-serung konnten durch eine transpirationssummengesteuerte Bewässerung erreicht werden. Die Methode der Transpirationssummensteuerung kann durch Tensiometer überwacht und kontrolliert werden. Dabei kann die Trendanalyse der Saugspannung sehr hilfsreich sein. Die Integration von Wachstums- und Entwicklungsmodellen im Steuerungsalgorithmus ist für eine präzisere Wasserführung erforderlich.
Abstract (eng):
The increased shortage of water, were as the ecological pollution through fertilisers and pesticides, requires a controlled and precise amount of water inset. The determination of the water balance in the SPAC-System by technological measurements is reached by measuring on the individual components substrate, plant and atmosphere. The direct measuring on the plant by the Phytomonitoring-Technology is meaningful for the determination of the factual water status of the plant. A new developed Phytomonitoring (EPM 2005 or 2006), which is based on gas exchange measurements of individual plant leaves by cuvettes, was used for measuring the momentary transpirations intensity of plant cultures. The precision and representatively of the method was tested on different seasons under north European (Berlin, Germany) and south European (Thessaloniki, Greece) greenhouse conditions. The tensiometer control method as well as a time-scheduled irrigation system were used for comparison purposes. Tensiometers were used for monitoring the suction course in the substrate. In comparison to other Phytomonitoring-systems gives this one a better transmissibility of the measurement on big canopies. A high coefficient of determination of the regression line between the measured transpirations intensity (and photosynthesis intensity) of two sites with the same conditions, was found. This improves the homogeneity of the mass exchange in greenhouse canopies. Water balances were builded over long periods to prove the transmissivity of the measurements over the whole canopy. The measured transpiration sums were high correlated to the calculated ones (through the water balance equation). The drain target of 20-30% (usual for the practical experience) of the irrigation scheduling method, based on the measured transpiration sum, could be reached even under high radiation and low humidity conditions. The substrate of a tomato stand irrigated after the transpirationsummethod (switch threshold: 3 l transpiration sum, irrigation amount: 4 l) showed a suction-course comparable to the one of a tensiometercontroled stand (switch threshold: 50 hPa, irrigation amount: 3 l). There were no significant differences in the fruit number, leaf number or planthight between the two canopies. The water was efficiently consummated in the tensiometercontroled stand, were as the yields were significantly not different. Minimal drain water amounts (<5%) could be reached after transpiration sum method on tomato and cucumber stands. The transpiration sum method can be controlled and monitored by tensiometers. For these purpose is a trend analysis of the substrate suction very helpful. The integration of plant growth and development models in to the irrigation algorithm is required for a precise water supply.
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Generiert am 21.12.2014, 16:51:00