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Adcon Funkmessnetze – praktischer Einsatz und Anwendungssoftware

Dr. Walter K. Kast
Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt für Wein- und Obstbau, Traubenplatz 5, D-74189 Weinsberg
Email: walter.kast@lvwo.bwl.de


Zusammenfassung

Die klimatischen Parameter Temperatur, Luftfeuchte, Niederschlagsmenge und die Dauer der Blattbenetzung haben einen sehr großen Einfluss auf das Auftreten des echten Rebenmehltaus (Oidium, Uncinula necator) und falschen Rebenmehltaus (Peronospora, Plasmopara viticola). In der deutschen Weinregion Württemberg variiert das Klima innerhalb der Reblagen sehr stark. Außerdem haben die typischen Weinbaubetriebe ihre Weinberge in verschiedenen Reblagen. Zur Prognose des Auftretens der beiden Pilzkrankheiten werden deshalb Witterungsdaten von mehreren unterschiedlichen Standorten benötigt. Seit 1990 wird für die Datenübertragung der Wetterdaten ein selbst gebautes Funkmessnetz, seit 1995 das Funkdatenübertragungssystem ADCON , verwendet und die Informationen EDV-unterstützt an die Praxis weitergegeben. Das System verwendet als Softwaremodule die Programme PeroDiag und OiDiag. Durch die Anwendung dieser Systeme lassen sich sichere Spritzfolgen bei minimalem Pflanzenschutzaufwand, d. h. maximaler Schonung der Umwelt gestalten.

Summary

The climatic parameters temperature, humidity, quantity and duration of rainfall as well as duration of leaf wetness affect the occurrence of powdery mildew (Uncinula necator) and downy mildew (Plasmopara viticola). The climate varies considerably within the different wine-growing sites of the region of Baden-Wuerttemberg. In addition to this local wine-growers own vineyards in different exposure and altitude. As a result weather data of several different sites are needed in order to prognosticate the occurrence of these two fungus diseases. The radio data transmission system ADCON has been used since 1995. This system enables the wine-growers to develop exact spray schedules with a minimum of plant protectives and the maximum protection for the environment. The system uses PeroDiag and OiDiag software modules. This allows wine-growers to use plant protectives accurately and only when necessary. As a result costs as well as detrimental side effects on the environment will be minimised.

Einleitung

Die Erreger der Rebenperonospora (Plasmopara viticola) und des Rebenmehltaus (Uncinula necator) sind die wirtschaftlich bedeutendsten Schaderreger im Weinbau. Da es sich um ökosystemfremde Pilze handelt, die erst im letzten Jahrhundert in Europa eingeschleppt wurden, haben die europäischen Kulturreben keine ausreichenden Abwehrkräfte. Die Ausbreitung der Pilze ist deshalb weitgehend von geeigneten Witterungsbedingungen abhängig. In der Praxis werden im Anbaugebiet Württemberg in der Regel 7 - 8 vorbeugende Spritzungen ausgebracht, von denen sich später meist nur ein Teil als notwendig erweist.

In den Arbeiten von Mueller(1930), Stellwaag (1949), Bläser und Weltzien (1978 und 1979) und Gehmann (1987), Lalancette et al. (1988 a + b), Hill (1989) und Kast und Stark-Urnau (1999) wurden verschiedene Aspekte der Ausbreitungsbedingungen des Peronosporapilzes untersucht. Eine Sporulation ist möglich, wenn nach einer von den Oosporen ausgehenden Primärinfektion die von der Temperatur abhängige Inkubationsperiode abgelaufen ist. Die Sporangien werden jedoch nur nachts gebildet, wenn relativ hohe Luftfeuchtigkeit oder Benetzung und gleichzeitig eine Mindesttemperatur vorliegt. Die Infektiosität der Sporangien läßt relativ rasch nach. Für eine massive Ausbreitung müssen deshalb möglichst kurz nach der Sporulation geeignete Bedingungen für die Infektion herrschen. Für die Infektion ist eine Benetzung der Blätter erforderlich. Die erforderliche Dauer der Benetzungsperiode ist temperaturabhängig. Frisch gebildete Sporangien lassen sich durch Luft relativ schwer von ihrem Träger lösen, werden jedoch bei Berührung mit Wasser sofort freigesetzt. Bei Tau oder geringen Windgeschwindigkeiten findet die Ausbreitung lokal oft nur innerhalb eines Rebstockes statt. Ältere Sporangien lösen sich leichter vom Blatt ab haben aber eine geringere Vitalität und benötigen längere Benetzungszeiten für Infektionen. Ältere Sporangien dürften für die großräumige Ausbreitung des Pilzes eine wichtige Rolle spielen.

Auch der Befall durch den Echten Rebenmehltau - Oidium (Uncinula necator) - wird entscheidend von den Witterungsbedingungen beeinflusst (Sall 1980, Chellemi und Marois 1991). Wesentlichste Einflussgröße ist die Temperatur. Eine geringere Rolle spielt die Luftfeuchte und die Niederschläge. Allerdings existiert bei diesem Schaderreger eine relativ kurze Phase extremer Anfälligkeit, bis die Beeren das phänologische Stadium "Schrotkorngröße" (BBCH73) erreicht haben. Danach geht die Anfälligkeit drastisch zurück (Kast und Stark-Urnau 2000).

Gründe für die Verwendung eines Funk-Messnetzes

Durch Messungen von Luftfeuchte, Temperatur, Niederschlagsmenge und Benetzungsdauer lassen sich die Zeitpunkte und Stärke möglicher Peronosporainfektionen und der Befallsdruck durch Oidium ermitteln. Ein Messnetz wurde verwendet, um auf rationelle Weise und für größere Flächen umfassende, aktuelle Daten für eine differenzierte Prognose zu erhalten, die in einem Beratungssystem weitergegeben werden können. Der Konzeption liegen folgende Überlegungen zugrunde:

1. Mikroklimatische Differenzierung

Rebflächen in den nördlichen Weinbaugebieten befinden sich oft in mikroklimatischen Nischen, z. B. in der Nähe größerer Gewässer oder Felsen, von denen extreme Temperatur- und Luftfeuchtegradienten ausgehen. Ein großer Teil der deutschen und vieler europäischer Rebflächen liegt an mehr oder weniger steilen Hängen entlang von Flusstälern. In diesen, zum Teil sehr engen Tälern ergeben sich nachts bei Windstille oft erhebliche mikroklimatische Unterschiede in Abhängigkeit von der Höhenlage. An Talgrund ist es nachts kälter und feuchter, oben wärmer und trockener. Die Hanglage in engen Tälern bedingt oft auch eine starke Horizontabschirmung. Dies bedingt große Unterschiede zwischen West- und Osthängen hinsichtlich ihres Abtrocknungsverhaltens am Morgen. Das Abtrocknungsverhalten eines Rebbestandes hängt außerdem entscheidend vom Windeinfluss ab. Dieser variiert durch den Einfluss verschiedener Strukturelemente (z. B. Hecken, Mauern, Felsen, Wald) und auch in Abhängigkeit von der Höhenlage und der Geländestruktur (Mulde - Kuppe) sehr stark. Aus diesem Grund sind Prognosen auf Grund von Witterungsdaten prinzipiell nur für den Punkt, an dem gemessen wurde, gültig. Messungen nach dem "worst-case"-Prinzip sind aus zwei Gründen ungünstig: Zum einen sind die am meisten gefährdeten Punkte je nach Situation verschieden. Zum anderen wird eine besonders extrem gefährdete Fläche gewählt, die oft nur einen kleinen Teil der Rebfläche umfasst, so wird der größte Teil der Rebfläche zu oft behandelt. An ungünstigen Stellen sind oft bis zu 9 Behandlungen notwendig, während im größten Teil der Fläche 4 - 6 Behandlungen ausreichend sind.

2. Parzellierung der Flächen

Um verschiedene Rebsorten mit unterschiedlichen klimatischen Ansprüchen anbauen zu können, haben typische Weinbaubetriebe in Deutschland generell Weinberge in verschiedenen, mikroklimatisch sehr unterschiedlichen Lagen. Die einzelnen Parzellen sind deshalb häufig recht klein. Ein Betrieb würde dadurch in der Regel mehrere Messstationen benötigen. Für das Weinanbaugebiet Württemberg, aber auch Teile anderer Gebiete, ist typisch, dass ein großer Prozentsatz der Rebfläche im Nebenerwerb bewirtschaftet wird. Die Anschaffung eines oder gar mehrerer Prognosesysteme und deren regelmäßige Betreuung ist für solche Kleinbetriebe zu teuer und zu aufwendig. Zum Teil fehlen auch die erforderlichen Fachkenntnisse. Die kleinen Parzellen, mikroklimatische Lagenunterschiede und die Bewirtschaftung von Weinbergen im Nebenerwerb führen dazu, dass in vielen Fällen im Weinbau nur eine gemeinschaftliche Anschaffung und Betreuung eines Peronospora-Prognosesystems oder aber die Nutzung eines Beratungsdienstes in Frage kommt.

3. Zeitaufwand für die Betreuung

Bedingt durch die extremen klimatischen Unterschiede, müssen für eine Reblage oft bereits mehrere Messgeräte eingesetzt werden, so dass in einer Gemeinde in der Regel 2 - 3 Messstellen zu betreuen sind, die in der Regel täglich angefahren werden müssen. Der hierfür erforderliche Zeitaufwand dürfte bei 3 - 5 Arbeitsstunden/Tag liegen.

Beschreibung des Systems

Das System besteht aus Aluminiummasten, an denen in der Grundausstattung die Messfühler für Temperatur, Niederschlag und Luftfeuchte sowie ein Blattnässesensor angebracht sind. Bei Bedarf können auch andere Sensoren zusätzlich angeschlossen werden. In einem kleinen Kästchen aus Kunststoff, bei neueren Versionen aus Aluminium-Druckguss, sind die Steuerelektronik und das Funkgerät untergebracht. Jede Station ist mit einem Sende-Empfangsgerät ausgestattet. Die Stromversorgung wird durch eine kleine Solarzelleneinheit und Puffer-Akkus sichergestellt. Alle 15 Minuten werden die aktuellen Messdaten zum zentralen Funkempfänger übermittelt. Jede Station kann dabei als Relaisstation die Daten anderer Stationen übertragen, so dass sich durch Kettenbildung auch in ungünstigem Gelände größere Strecken überbrücken lassen (Abb. 1).

Aufbau eines Adcon-Messnetzes

Abbildung 1: Aufbau eines Adcon-Messnetzes

Die Stationen zeigen an einem LED an, wenn eine Funkverbindung zu einer Empfangsstation möglich ist, so dass die Auswahl des Standorts leicht zu bewerkstelligen ist. Die Geräte übertragen außer den Messdaten auch interne Zustandsdaten zum Ladezustand und zur Funkverbindungsqualität (Feldstärke), so dass bei Schwierigkeiten in der Datenübertragung die Ursachenforschung erleichtert ist. Ein Datenspeicher überbrückt kurzfristige Funkstörungen. Die Funkgeräte arbeiten mit einer Sendeleistung von 0,5 Watt und sind in Deutschland postgenehmigt.

Der zentrale Funkempfänger speichert die Daten über mehrere Wochen und übergibt sie an den PC im Hintergrund, sobald die addvantage-Software gestartet ist. Die Berechnungen für Modelle werden ebenfalls im Hintergrund aktualisiert.

Die Software des Systems beinhaltet Funktionen:

  • Datenbank- und Verwaltungsfunktionen
  • Systemverwaltungs-Funktionen
  • Auswertungs- und Darstellungsfunktionen
  • Serverfunktionen.

Die Datenbankfunktionen ermöglichen die rasche Herstellung von komprimierten Sicherungskopien und das Erstellen neuer Datenbanken, auch mit Übernahme derselben Grundeinstellung (z. B. für einzelne Jahresdatenbanken). Exportfunktionen für ASCII-Dateien (LBP- und Pro-Plant-Datenbanken) sind vorhanden, nicht jedoch Importsysteme für fremde Daten.

Die Systemverwaltungsfunktionen legen die Datenwege (Funkketten) und den (ggf. automatisch) Abruf und die Passworte von externen Servern fest. Über sie werden neue Stationen angemeldet.

Die Auswertungs- und Darstellungsfunktionen hinterlegen in Listen die Ergebnisse der Auswertungen. Zweites wesentliches Element ist die grafische Darstellung der Messwerte und berechneten Werte in einem standardisierten Darstellungsformat. Sowohl die Listen als auch die grafische Darstellung sind außerordentlich flexibel, z. B. hinsichtlich des dargestellten Zeitraums und der dargestellten Parameter. Vorhanden sind auch umfangreiche Tools zur Bildung von Summen (z. B. unterschiedlichste Temperatursummen) und Mittelwerte. Einmal gewählte Einstellungen der Listen und grafischen Darstellung können gespeichert werden, so dass der Nutzer zwischen unterschiedlichen Menus kurzfristig wechseln kann.

Die Serverfunktionen ermöglichen den Datenaustausch per Modem zwischen verschiedenen Funk-Zentralen. Auf diese Art können die Daten über große Entfernungen zentral erfasst werden. Sofern sie ebenfalls über dieselbe Software und ein entsprechendes Passwort verfügen, können die Daten von weiteren Nutzern abgerufen werden.

PeroDiag und OiDiag Prognose-Tools

Die Software beinhaltet die Modellberechnungen der Programme PeroDiag und OiDiag (Kast, 1993). Die Peronosporamodellrechnungen prüfen zunächst das Auftreten von Primärinfektionsbedingungen im Prinzip nach der "3 – 10er-Regel" (10 cm Trieblänge, 10°C im Tagesdurchschnitt, 10 mm Regen in 2 – 3 Tagen). Die Software berücksichtigt weitere von Oosporen ausgehende Bodeninfektionen bisher nicht, sondern schaltet automatisch auf die Berechnung der Inkubationszeit und die Prüfung von Sporulationsbedingungen und Sekundärinfektionsmodellierungen. Sie prüft zunächst auf das Auftreten von Sporulationsbedingungen (nachts, Luftfeuchte > 96 % oder Blattnässe, Temperatur > 11,5°C). Nachdem mindestens 4 Stunden derartige Bedingungen herrschen, wird ein Sporen-Index berechnet, der das vorhandene Sporangienpotential modellieren soll (Abb. 2 – obere Linie). Der Sporen-Index steigt umso mehr, je länger Sporulationsbedingungen herrschen und umso schneller, je höher die Temperatur liegt (Optimum 17°C). Der Sporen-Index sinkt nach dem Ende der Sporulationsphase in Abhängigkeit von Temperatur und Luftfeuchte. Der sinkende Index simuliert die nachlassende Vitalität der Sporangien (siehe Kast und Stark-Urnau 1999).

 

Peronosporadiagnose

Abbildung 2: Darstellung der Sporulations- und Infektionsbedingungen durch addVANTAGE

 

Solange der Sporen-Index > 0 ist, wird auf Infektionsbedingungen geprüft. Die Temperatur wird dazu mit der Blattnässedauer in Stunden multipliziert. Ab dem Wert 50 (Bläser und Weltzien 1978) beginnt der Index zu steigen, bei 150 wird der maximale Wert erreicht (Abb. 2 – mittlere Kurve). Eine Grenze bildet dabei der Sporen-Indexwert, der nicht überschritten wird. Da zwischen Regen und Tau vom Modell nicht unterschieden wird, ist es sinnvoll, die Kurve der Niederschlagsintensität mit anzuzeigen (Abb. 2 – unterste Kurve).

 

Oidiumdiagnose

Abbildung 3: Verlauf der OiDiag-Werte in einer Rebanlage im Jahr 2000

 

 

Tabelle 1: OiDiag-Bewertung

1. Tagesbewertung
Basisdaten
Std1 = Stunden mit Luftfeuchte > 69 % (ohne Nässe)
            + ½  x Stunden mit Luftfeuchte > 59 % (ohne Nässe)
°C =    Tagesdurchschnittstemperatur aus Stundenmittelwerten
Std2 = Blatt-Benetzungszeiten in Stunden

2. Temperaturfunktionen
X = (-0,64 + 0,11 ´ °C -0,0025 ´ °C 2 )

3. Luftfeuchtefunktion
Y = Std./24

4. Benetzungsfunktion
Z = Stdz./24

5. Gesamtbewertung des Tages i (aus 2.,3. und 4.)
m (i) = X (i) ´ Y (i) ´ 2 - 1/3 Z (i) (if <0: = 0)

6. Gleitende Mittelwerte (über die jeweils letzten 7 Tage)
m % = {? m (i, i = –7 ,– 1)}/7 ´ 100 (if > 100: = 100)

 

Für die Oidium-Modellrechnungen (siehe KAST 1993) werden Tagesbewertungen berechnet, die grundsätzlich über die letzten 7 Tage gleitend gemittelt werden (Tabelle 1). In die Einzeltagesbewertungen geht eine Temperatur-Optimums-Funktion ein, die ihr Maximum bei Tagesmittelwerten von 20 – 24°C hat und bei 7° und 35°C 0 ergibt. Dieser Indexwert wird mit der Zahl der Stunden multipliziert, an denen die Luftfeuchte 70 % erreicht, aber noch keine Blattnässe eintritt. Negativ geht in den Indexwert die Blattnässedauer ein. Hohe Indexwerte werden vorzugsweise bei anhaltenden Hochdruckwetterlagen mit starker nächtlicher Abkühlung und für schwül-warme aber niederschlagsarme Perioden berechnet. Die errechneten Werte werden vom System als Kurve angezeigt. Kritische Situationen sind durch einen mehrtägigen Anstieg oder hohe Werte (>60) zu erkennen (Abb.3).

Erfahrungen mit dem System

Die LVWO Weinsberg betreibt ein System aus ursprünglich 8 (seit 1985), mittlerweile 21 Stationen in Zusammenarbeit mit dem Amt für Landwirtschaft in Heilbronn und den Winzern der Region, die insgesamt eine Rebfläche von ca. 3.000 ha abdecken. Die Stationen befinden sich in einem Umkreis von 25 km um Weinsberg.

Hardware
Die Hardware arbeitet sehr zuverlässig. Das Messnetz funktionierte weitgehend störungsfrei. Ausfälle kamen in den ersten drei Jahren nur in einem Fall durch Vandalismus bedingt vor. Nach 4 Jahren Betriebsdauer mussten alle Akkus ersetzt werden und 1 Gerät repariert werden. Die Genauigkeit der Daten für Temperatur, Luftfeuchte und Niederschlagsmenge ist für die Prognosezwecke ausreichend. Insbesondere ergaben sich bisher auch langfristig nur geringe Abweichungen. Die Simulation der Blattnässe ist dagegen relativ ungenau. Insgesamt ist sie aber wegen der großen Streuung dieses Messwertes im Rebbestand, dem sehr unterschiedlichen Abtrocknen einzelner Blätter, vertretbar.

Die Sicherheit der Funkverbindungen ist trotz der geringen Sendeleistung sehr gut. Durch die routinemäßige Messung der Eingangs- und Ausgangs-Feldstärke ist sie auch leicht überwachbar. Die Fehlerrate liegt praktisch bei null. Die Serverfunktionen (Übertragung der Daten von PC zu PC) funktionieren sehr sicher, allerdings mit relativ niedriger Übertragungsrate (19.200 b/s).

Die Einrichtung und Überwachung des Systems ist relativ leicht möglich. Das Handbuch beschreibt ausführlich bei guter Verständlichkeit. In Deutschland verfügt der Hersteller über einen sehr guten Service, der telefonisch und per Email leicht erreichbar und sehr kompetent ist.

Die addVANTAGE-Software ist problemlos zu installieren und arbeitet außerordentlich sicher und stabil. Bisher wurde kein Fehler bemerkt, der zu Programmabstürzen oder ähnlichem führt. Probleme bereiten jedoch gelegentlich andere, weltweit millionenfach eingesetzte Softwareprodukte (Office-Anwendungen), die relativ häufig Systemabstürze verursachen. Die im Hintergrund laufende Adcon-Software addVANTAGE wurde mehrfach durch Systemabstürze ausgelöst durch die Office-Anwendungen in kritischen Situationen so beeinträchtigt, dass die Datenbank repariert oder von einer Sicherungskopie wieder aufgebaut werden musste. Empfehlenswert ist es deshalb, vor dem Start anfälliger Standard-Programme die addVANTAGE-Software zu beenden und regelmäßig Backups herzustellen. Bei wichtigen Servern sollte ein PC speziell für diesen Zweck reserviert werden.

Wichtig für einzelne Programmelemente ist die regelmäßige Eingabe des aktuellen Stands des phänologischen Zustands der Reben. Die Software kann bisher die phänologische Entwicklung der Rebe nicht modellhaft berechnen.

Prognose-Tools
Die Sporulationsberechnungen entsprechen sehr gut der Realität im Nahbereich der Messstation. Visuelle Vergleiche zu den Modellberechnungen zeigten, dass bei Anzeigen starker Ausbrüche immer frische Sporanigen vorhanden waren. Im Grenzbereich, der Anzeige schwacher Sporulation, zeigen die Modellrechnungen eher zu häufig Ausbrüche (Sporulation) an. Ebenfalls überschätzt wird die Gefahr von Infektionen. Wichtig ist es zu beachten, dass stärkere Infektionen nur möglich sind, wenn während der angegebenen Infektionsperioden auch Niederschläge angezeigt werden. Die Software unterscheidet nicht zwischen Tau- und Regeninfektionen.

Die Beurteilung der Richtigkeit der Oidium-Modellrechnungen ist wesentlich schwieriger, da bei diesem Erreger andere Einflussgrößen (vorhandenes Inokulum und phänologische Phasen) neben der Witterung sehr große Einflüsse haben. Mehrjährige Spritzversuche der Staatlichen Lehr- und Versuchsanstalt Weinsberg zeigten jedoch, dass bei niedrigen oder fallenden Indexwerten sehr lange Spritzabstände ohne Probleme möglich sind. Bei steigenden oder hohen Indexwerten führen unterlassene Spritzungen dagegen zu massiven Problemen (Kast 1998).

Weitere Informationen zu Oidium finden Sie hier
Literatur

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Kast, W. K. (1992 a): Peronospora-Warngeräte im Vergleichstest Weinwirtschaft (A) (im Druck).

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