Optimale Nährstoffbudgets für nachhaltige Bodenqualität 

„Auch wenn wir einige Wünsche an das webbasierte Tool erst spät im Projektverlauf formulieren konnten, hat Karakun es geschafft, diese schnell, pragmatisch und professionell umzusetzen. Die im Rahmen eines EU-Forschungsprojektes entwickelte Anwendung ermöglicht die Weiterentwicklung der biologischen Landwirtschaft und unterstützt die Kreislaufwirtschaft in der EU.“

Else Bünemann-König, Leitung Gruppe Nährstoffmanagement & Symbiosen

Grain Field / FiBL Case Study

Die Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Futter- und Lebensmitteln steigt stetig an. Nicht nur deshalb stehen der ökologische Landbau sowie nachhaltige Formen der Landwirtschaft immer mehr im Fokus der Verbraucher, der Betriebe und der Politik. Die Herausforderungen dieses Industriezweigs erstrecken sich dabei von der Wirtschaftlichkeit der Betriebe über die Erhaltung eines ausgewogenen Ökosystems bis hin zur Prävention von Bodenerosion. Innovative Software-Lösungen für den landwirtschaftlichen Bereich können dabei helfen, die ökologischen und ökonomischen Ziele zu erreichen.

Ein möglicher Einsatzbereich von Softwarelösungen in der Landwirtschaft ist das Aufzeigen allfälliger Unausgewogenheiten im Nährstoffhaushalt bewirtschafteter Böden. Ein Nährstoffdefizit kann Böden langfristig erschöpfen und somit die Bodenfruchtbarkeit verringern. Genau hier setzt ein Projekt des Forschungsinstituts für biologischen Landbau FiBL (https://fibl.org) an. Das FiBL bearbeitet Projekte mit dem Ziel, weltweit die Ernährung und den Erhalt der natürlichen Lebensgrundlagen durch biologischen Landbau und ein nachhaltiges Ernährungssystem zu sichern.

Webbasierte Lösung zur Berechnung von Nährstoffbudgets 

Ein ausgeglichenes Nährstoffbudget auf Betriebsebene zeigt an, dass es weder zu einer langfristigen Verarmung der Böden kommt, noch dass Nährstoffverluste in die Umwelt durch einen ausgeprägten Nährstoffüberschuss wahrscheinlich werden. Für Biobetriebe konnte bislang hierfür lediglich ein von der Universität Hohenheim (Deutschland, https://www.uni-hohenheim.de) entwickeltes Tool auf Excel-Basis eingesetzt werden. Dem Vorteil der einfachen Berechnung stehen jedoch eine Vielzahl an Nachteilen gegenüber, wie zum Beispiel fehlende kollaborative Funktionen und Datensynchronisation sowie Datenbackups. So entstand der Wunsch nach einer Web-basierten Plattform, die Workflows zielgenau abbildet und Szenarien für eine vordefinierte Region oder sogar ein ganzes Land berechnet. Die neue Applikation soll durch Landwirte und deren Verbände, Unternehmen, Ministerien und Forschungseinrichtungen genutzt werden. Karakun unterstützte FiBL bei der Entwicklung der Anwendung NutriGap (https://nutrigap.fibl.org) im Rahmen des H2020 Projekts RELACS (https://relacs-project.eu/).

Agile Umsetzung der Kundenanforderungen 

Im Rahmen mehrerer Anforderungsanalyse- und User Experience Workshops definierte die FIBL-Forschergruppe zusammen mit Karakun die Anforderungen an das Web Tool. Die Implementierung erfolgte parallel zu den weiteren Abstimmungen der fachlichen Anforderungen, sowie Usability und Design Anpassungen. In enger Zusammenarbeit mit dem Kunden wurden wöchentlich die Fortschritte besprochen und die Anforderungen in agiler Arbeitsweise umgesetzt. Trotz der sehr kurzen Projektlaufzeit von 3 Monaten konnte so eine anspruchsvolle, robuste und interaktive Web Applikation entworfen und umgesetzt werden.

Auf Basis der Google Firebase Infrastruktur konnten Kundenanforderungen wie Ausfallsicherheit, Wartbarkeit und Datenhaltung effizient und nachhaltig umgesetzt werden. Mit Cloud Firestore wurde zudem eine Dokumenten-basierte Datenbank im Backend kosteneffizient entwickelt. Für die Realisierung des Frontends setzten wir mit Vue.js auf eine etablierte Basis, welche die nötige Flexibilität zur schnellen Umsetzung der Anwendungsfunktionen ermöglicht. Durch den Aufbau eines Continuous Delivery Prozesses wurde dem FiBL Team ermöglicht, jederzeit den aktuellen Entwicklungsstand zum Test verfügbar zu haben und dem Entwicklungsteam zeitnah Feedback zu liefern.

Optimale Nährstoffversorgung dank NutriGap

Anwender können mit NutriGap schnell und einfach das Nährstoffbudget einer Region basierend auf Anbauflächen verschiedener Kulturen und Tierbestände errechnen. Dabei stehen die Datengrundlagen für die Berechnungen und Simulationsszenarien im Tool bereits zur Verfügung. Mit den errechneten Werten können Benutzer die Nährstoffversorgung der angebauten Kulturen optimieren bzw. mögliche Nährstoffdefizite durch externe Dünger optimal decken. Durch die Abschätzung des Nährstoffanfalls mit Hof- bzw. Wirtschaftsdüngern erhalten Landwirte zudem Planungssicherheit für den Zukauf von Nährstoffquellen. Und für die Umwelt am Wichtigsten: Die Nutzer können durch die Simulation verschiedener Szenarien die optimalen Maßnahmen und Düngungskonzepte bestimmen, um ein ausgeglicheneres Nährstoffbudget für die Böden einer Region zu erreichen. So kann ein zunehmender Einsatz von Recyclingdüngern die Umweltauswirkungen von synthetischen Stickstoffdüngemitteln stark reduzieren und zu einer besseren Bodenqualität beitragen.

Die aktuell in Evaluation durch die EU-Projektpartner befindliche Online-Plattform wird durch das internationale Forscherteam permanent erweitert und soll in Zukunft zur Optimierung der Transportwege von Recyclingdüngern eingesetzt und zu einer Nährstoff-Börse ausgebaut werden. Das Pilot-Tool hat das Potenzial, Landwirten dabei zu helfen, biologische Dünger effektiv zu nutzen und dadurch den ökologischen Fußabdruck der Landwirtschaft erst in Pilot-Ländern und später auch weltweit zu reduzieren. Der Beitrag zur Entwicklung von digitalen Lösungen und Daten-basierten Tools ist essentiell, damit landwirtschaftliche Berater, Unternehmen, Politik und Behörden den Einsatz, sowie Produktion und Logistik von biologischen Düngemitteln fördern und optimieren können.

„Auch wenn wir einige Wünsche an das webbasierte Tool erst spät im Projektverlauf formulieren konnten, hat Karakun es geschafft, diese schnell, pragmatisch und professionell umzusetzen. Die im Rahmen eines EU-Forschungsprojektes entwickelte Anwendung ermöglicht die Weiterentwicklung der biologischen Landwirtschaft und unterstützt die Kreislaufwirtschaft in der EU.“

Else Bünemann-König, Leitung Gruppe Nährstoffmanagement & Symbiosen

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