EIP-Projekt "NuTree": Mit Sensoren den Wasserstress von Bäumen erkennen

Bäume gesund und grün zu halten, ist in Zeiten des Klimawandels eine große Herausforderung. Lange Trockenphasen im Sommer bedeuten nicht nur für Gartenbesitzer viel Arbeit. Vor allem bei Baumschulen und Städten mit Park- und Straßenbäumen und vielen Grünflächen nimmt das Problem andere Dimensionen an.

v.l.n.r.: Manuel Kornmayer (Landeshauptstadt Hannover), Thormin Stiegler (Startup Thorkas, aktuell von NuTree beauftragt), Stephan Bonk (Baumschule Bonk), Greta Fenske (Seedhouse Accelerator), Jan Pinski (Landeshauptstadt Hannover), Lukas Kamm (Agvolution GmbH), Dr. Michael Malms (mm-it4you). Bild: Seedhouse.

„Wir benötigen mindestens 60% mehr Arbeitszeit und damit auch Arbeitskraft für das Bewässern unserer Baumschulpflanzen“, berichtet Stephan Bonk von der Baumschule Bonk in Bad Zwischenahn. „Wir wollen frühzeitig eine Lösung schaffen, die die Kulturführung in Bezug auf die Wasserversorgung vereinfacht und wir Kosten und vor allem Wasser sparen können“. Es wird derzeit immer wieder deutlich, dass nicht nur die Trockenheit, sondern grundsätzlich Extremwetterereignisse, die auch starke Regenschauer mit sich bringen, Einfluss auf den Zustand von Bäumen haben. Das EIP-Projekt „NuTree – Wertschöpfungskette Baum“ ist somit aus einem bestehenden „Problem“ in der Baumschule entstanden.

Zu NuTree gehören neben der Baumschule Bonk und dem selbständigen IT-Spezialisten Michael Malms aus Bad Zwischenahn, die Landeshauptstadt Hannover mit dem Fachbereich Umwelt- und Stadtgrün (Anwender und Urerzeuger mit stadteigener Baumschule), das Start-Up AGVOLUTION GmbH (Technik-Provider) und das Seedhouse, das für die Koordination des Projekts zuständig ist.

Grundlegendes Ziel von NuTree ist, mithilfe von Sensortechnik und künstlicher Intelligenz einen Umweltinformationsdienst auf Basis von Boden, Wetter und Sensordaten zu erarbeiten, der Entscheidungshilfen (in Form eines Backends/App) für die Baumgesundheit entlang des Lebenszyklus eines Baumes gibt. z.B. Wann soll bewässert werden? Wurde tatsächlich gewässert? Wie viel Wasser ist im Boden? Dies soll dazu führen, dass Bewässerungstruppen sowohl in der Baumschule als auch in der Stadt, ihre Routen besser planen können und Wassermengen präzise verwendet werden – denn Wasser ist endlich. Auch zu nasser Boden soll durch die Sensoren festgestellt werden, um Schäden an den Pflanzen frühzeitig zu vermeiden.

Die Messstäbe der Sensoren messen an drei Tiefen die Bodenfeuchte und -temperatur (-10 cm, -30 cm, -60 cm). Die Sendeeinheit am Sensorkopf verbindet sich mit IoT-Funknoten, um die erhobenen Daten zu senden. Diese werden zusammen mit vielen weiteren Informationen wie Wetter-, Drohnen-, Flächen- und Bodendaten mithilfe von künstlicher Intelligenz zu Entscheidungshilfen verarbeitet, die über eine App dargestellt werden. Neben den Sensoren wird auf den Versuchsflächen die Bodenfeuchte über Tensiometer und weitere Sensortypen erfasst und mit den Ergebnissen der AGVOLUTION-Sensoren verglichen. Damit werden die Messergebnisse überprüft- und das „Vertrauen“ in die Technik gestärkt.

Die Besonderheit an NuTree ist, dass die gesamte Wertschöpfungskette von Bäumen betrachtet wird – von der Aufzucht über den Versatz, sogar während des Transports (die Bauschule Bonk verkauft und liefert Bäume europaweit, sodass ein Transport oft mehrere Tage andauert) bis hin zum endgültigen Standort des Baumes.

NuTree läuft insgesamt 3 Jahre und ist im März 2022 gestartet. Für den Einsatz der Technik in der Stadt wurde im Rahmen des Projekts durch Agvolution eine vandalismussichere Sensorvariante erarbeitet (Messstäbe und Sendetechnik wird eingegraben, ein Solarmodul ist auf der Erdoberfläche sichtbar). In der Baumschule wird der Sensor mit üblichem Wetterhut eingesetzt. Die Technik wird durch das Startup fortlaufend verbessert und an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst. Messstäbe, Akkuleistung und Einbringwerkzeug wurden bereits verbessert. Die Technik für die Durchführung eines Sensor-gestützten Baumtransports wurde ebenfalls für das Projekt entwickelt. Erste Einsätze zeigten bereits gute Ergebnisse.

Derzeit befindet sich das Projekt in der dritten und letzten Versuchsphase, in der der Fokus auf der weiteren Präzision der Technik und des Trainings der Bewässerungs-Empfehlungen liegt. Dafür wurden in der Baumschule Bonk jeweils drei verschiedene Sensor-Standorte ausgewählt:

1. Frisch gepflanzter Baum (Bewässerung über den Gießrand)

2. Bestandspflanzungen (Tropfbewässerung)

3. Vorbereitete Bäume für den Transport (ausgegraben, Hackschnitzel um den Wurzelballen, stehend auf der Fläche, Bewässerung über den Schlauch)

In der Stadt Hannover werden in der stadteigenen Baumschule, an neu verpflanzten Straßenbäumen und an einem Grünstreifen Daten erhoben. Auch die Messungen während des Transports von Bäumen wird weiterhin stattfinden, dafür erfolgen z.B. Transporte in die Schweiz.

„EIP ist ein tolles Format, um Praktiker mit Forschung, Startups oder Technikern zusammen zu bringen. Alle Parteien haben andere Hintergründe, Kenntnisse, Präferenzen und Vorstellungen. Es macht Spaß, in der Gruppe zu arbeiten, zu diskutieren um gemeinsam eine hilfreiche Lösung für die Branche zu erarbeiten,“ so Jan Pinski von der Stadt Hannover.

Die ersten zwei NuTree-Jahre zeigten bereits: Der Klimawandel bringt Extremwetterereignisse, ob zu trocken oder zu nass – ein „Frühwarnsystem“ für den Zustand im Boden und damit der Baumgesundheit ist ein aktuelles Thema, das Lösungen wie NuTree braucht!