Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Erarbeitung eines computergest\u00fctzten Entscheidungshilfesystems zur Gestaltung von Untersaat- und Zwischenfruchtanbauverfahren. Durch regelbasierte Wissensspeicherung wird ein Modell generiert, dass alle relevanten Anbauentscheidungen unter Zugrundelegung variierender Zielstellungen f\u00fcr die Belange von pflanzenbaulicher Produktion und Umwelt sowie verschiedene Rahmenbedingungen beratend unterst\u00fctzt und so zu einem verbesserten Landnutzungsmanagement beitr\u00e4gt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenArbeitsschritt 1:
\nZusammenstellung des vorhandenen und bereits erarbeiteten Wissens zu den Gestaltungsprinzipien von Untersaat- und Zwischenfruchtsystemen unter Einbeziehung von Landwirtschaftsbetrieben und Beratungsorganisationen; Abbildung des Wissens in Form eines regelbasierten Modells mit abschlie\u00dfender Formulierung eines Modelprototyps
\nArbeitsschritt 2:
\nAnlage von Validierungsversuchen zur \u00dcberpr\u00fcfung und Anpassung des Modellprototyps; Faktorisierung der Versuche nach unterschiedlichen Zielkategorien f\u00fcr Untersaaten und Zwischenfr\u00fcchte; Durchf\u00fchrung der Versuche unter Zugrundlegung unterschiedlicher Standortbedingungen, Betriebssysteme (mit\/ohne Viehhaltung) und Nutzungssysteme (\u00f6kologisch\/integriert)<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In der Arbeit wurde ein computergest\u00fctztes Entscheidungsunterst\u00fctzungssystems (decision support system, DSS) f\u00fcr die landwirtschaftliche Praxis konzipiert, entwickelt und validiert. Es soll den Nutzern aus Praxis, Beratung und Planung erm\u00f6glichen, standort-, situations- und zielbezogene Entscheidungen zur Etablierung von Zwischenfruchtbest\u00e4nden zu treffen. Das DSS wurde als ein wissensbasiertes System konzipiert, das Wissen und Erfahrungen von Experten verarbeitet. Das Expertenwissen lie\u00df sich sowohl aus mehreren Befragungen von Experten aus Wissenschaft und landwirtschaftlicher Praxis, als auch aus der wissenschaftlichen und landwirtschaftlichen Fachliteratur akquirieren.
\nEs konnte gezeigt werden, dass sich die Entscheidungsproblematik im Zwischenfruchtanbau mithilfe der Theorie der rationalen Entscheidungsfindung systematisch darstellen l\u00e4sst. Die Entscheidungsfindung betrifft die Auswahl geeigneter Anbauverfahren, die sowohl von vielf\u00e4ltigen Anbauzielen (z.B. N\u00e4hrstoffkonservierung, Bodenschutz), als auch von nicht bzw. nicht direkt beeinflussbaren Zustandsgr\u00f6\u00dfen im Entscheidungsfeld (z.B. Anbausituation, Standorteigenschaften) bestimmt wird. Die Entscheidungsvariablen der Zwischenfruchtanbauverfahren wirken sich auf Ziel- bzw. Ergebnisgr\u00f6\u00dfen und Bewertungsgr\u00f6\u00dfen aus.
\nMit dem Softwarepaket Matlab 5.3 (Simulink 2.2, Fuzzy Toolbox 2.0) wurde ein UNIX-basierter DSS-Prototyp entwickelt. Aus den dort abgebildeten Feldern Entscheidungen und Zielsystem werden Potenziale bzw. Anforderungen an die Zielgr\u00f6\u00dfen Biomasse, Deckungsgrad sowie aufgenommene Stickstoffmenge zu den charakteristischen Zeitpunkten Sp\u00e4therbst und Fr\u00fchjahr bestimmt. Angelehnt an die Entscheidungssituation eines Landwirtes erfolgt die Bewertung der Anbauverfahren durch Abgleich von Zielgr\u00f6\u00dfenanforderungen und Zielgr\u00f6\u00dfenpotenzialen. \u00dcber eine Fuzzy-Nutzenbewertung erhalten die Verfahren spezifische Zielerf\u00fcllungsgrade: diejenigen Anbauverfahren, deren Leistungspotenziale die Anforderungen zu einen bestimmten Grad erf\u00fcllen, werden in einer Matrix empfehlenswerter Verfahren zusammengefasst. Die Planung von Zwischenfruchtanbauverfahren erfolgt unter Unsicherheit (Anbauziele, standortspezifische Eigenschaften, Fruchtfolgesituationen). Auch das Expertenwissen ist mit Unsi-cherheiten verbunden (ungenaue Angaben, Verwendung unscharfer verbaler Bezeichnungen). Die Expertenangaben lie\u00dfen sich mit unscharfen Mengen (Fuzzy-Sets) darstellen. Unscharfe Schlussfolgerungen werden durch Fuzzy-Inferenzsysteme formalisiert.
\nDie entwickelten Modellstrukturen in die objektorientierte Programmiersprache Python 2.0 f\u00fcr PC \u00fcbersetzt und mit einer graphischen Benutzeroberfl\u00e4che (GTK+ 1.3) gekoppelt. \u00dcber diese k\u00f6nnen die notwendigen Informationen eingegeben, Modellempfehlungen berechnet und die Ergebnisse abgefragt werden. Das DSS ben\u00f6tigt nur wenige Eingabegr\u00f6\u00dfen, f\u00fcr die h\u00e4ufig Unsicherheiten und r\u00e4umliche Schwankungsbreiten eingegeben und verrechnet werden k\u00f6nnen.
\nDie Ergebnisse des DSS wurden anhand weiterer Experteninterviews und Literaturdaten \u00fcberpr\u00fcft. In die Befragungen wurden sowohl Wissenschaftler, als auch Landwirte und Berater einbezogen. Durch diese Validierung konnte gezeigt werden, dass die einzelnen DSS-Komponenten stabile und plausible Ergebnisse liefern. F\u00fcr unterschiedliche Fallbeispiele (Szenarien) kann das DSS situationsspezifische Informationen und Startbedingungen verarbeiten sowie entsprechende Experteneinsch\u00e4tzungen abbilden. Dabei werden Unsicherheiten der Expertenangaben gut durch die Bandbreite der vorgeschlagenen Zwischenkulturen bzw. Anbauverfahren und durch die Streubreite der Auspr\u00e4gungen der Verfahrenselemente nachvollzogen. In der Aussagequalit\u00e4t kommt das DSS damit der von Experten sehr nahe.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
–\tWerner, A., Bachinger, J., Sodtke, R., Roth, R., Jarfe, A., Zander, P., Schuler, J. (2001): Decision support systems in crop production on the farm and field level. \tIn: Kukula, S., M. Fotyma, T. Gor-ski, M. Jurzysta, J. Kus, S. Martyniuk, J. Mazurek, H. Terelak [eds.]: Development of sustainable ag-riculture on the verge of the 21th century: 511-535.
\n–\tSodtke, R., Pauly, J., Werner, A. (1999): A Fuzzy-Based Decision-Support System for Cover Crop Management Strategies. In: Schiefer, H. [ed.]: Perspectives of Modern Information and Communica-tion Systems in Agriculture, Food Production and Environmental Control – EFITA 99. Proceedings of the Second European Conference of the European Federation of Information Technology in Agricul-ture, Food and Environment, Sept. 27-30, 1999, Univ. of Bonn: 275-287.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit dem Entscheidungshilfesystem ist es nun m\u00f6glich, Landwirten produktions- und umweltzielbezogene Empfehlungen zu Etablierung und Management von Zwischenfruchtbest\u00e4nden zu geben. Unterschiedliche klimatische und bodenbezogene Standortbedingungen, wie sie innerhalb Deutschlands auftreten, als auch unterschiedliche Anbausituationen und Anbauziele des Zwischenfruchtanbaus finden Ber\u00fccksichtigung.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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