Web services for site-specific decision support on ecological and economic aspects of plant protection

Moderne Entscheidungshilfesysteme und Assistenzsysteme können durch spezialisierte Webservices verteilte Daten­quellen verschiedener privater und öffentlicher Anbie­ter koppeln, um dadurch neue Informationsangebote zu ermöglichen. Pohl et al. (2021) stellen hierfür einen Webservice-dominierten Prozess der Erzeugung teilschlagspezifischer Applikationskarten vor, indem alle erforderlichen Daten über Webservices und andere Schnittstellen im Applikationskartenservice zusammengeführt werden. In diesem Beitrag werden die zentralen Services vorgestellt, die es ermöglichen teilschlagspezifisch ökologische und ökonomische Kennzahlen sowie Basisinformationen zu Nichtzielflächen im Pflanzenschutz bereitzustellen. Es wird demons­triert, wie dieser Webservice durch das Ermitteln der Entfernung von Feld­rand zu Nichtzielflächen in den auto­matisierten Prozess zur Bestimmung von Ab­stands­auflagen beitragen kann und wo Grenzen dieses Workflows liegen.Gemäß dem Entwurf des Gesetzes zur Änderung des E-Government-Gesetzes (EGovG) und zur Einführung des Gesetzes für die Nutzung von Daten des öffentlichen Sektors (DNG) erfolgen die technischen Erläuterungen der REST-konformen Programmierschnittstellen nach dem OpenAPI Standard.Modern decision support and assistance systems use distributed data sources from private and public providers through specialised web services in order to enhance the provision of information. Pohl et al. (2021) present a web service-dominated procedure for the generation of site-specific pesticide application maps by bringing together all required data via web services and other interfaces in the application map service. This paper presents the central services that make it possible to provide site-specific ecological and economic key data and basic information in crop protection.We show how this web service contributes to an automated determination of distance requirements in real time, and discuss the limits of this approach and system.In accordance with the Amendment of the E-Government Act (EGovG) and the introduction of the Act for the Use of Public Sector Data (DNG), the technical documentation of all the REST-compliant programming interfaces have been implemented in accordance with the OpenAPI standard

Web service design of an automated assistance system for site-specific application of pesticides with financial and environmental risk perspectives

In dem Projekt „Assistenzsystem zur teilflächenspezifischen Applikation von Pflanzenschutzmitteln“ (AssSys) wird ein System für die teilflächenspezifische Applikation von Pflanzenschutzmitteln entwickelt. Es wird der Fragestellung nachgegangen, inwieweit sich Pflanzenschutzmittel einsparen lassen, wie diese umweltschonender ausgebracht werden können und wie wirtschaftlich eine teilflächenspezifische Behandlung ist. Das Herzstück von AssSys ist der Applikationskartenservice, welcher über das Internet mit zahlreichen Webservices verbunden ist. Die Webservices sind so konzipiert, das offene, gängige Standards zum Einsatz kommen, wie z. B. die Datenaustauschformate ISOXML und GeoJSON. Erste Applikationskarten konnten bereits erzeugt und auf das Terminal im Schlepper übertragen werden.In the project "Assistance system for site-specific application of plant protection products (AssSys)”, a system for site-specific application of plant protection products is being developed. The questions of interest are to what extent the amount of pesticides applied can be reduced, how the applications can be made more eco-friendly and how economical a site-specific treatment is. The heart of AssSys is the application map service, which is linked to numerous web services via the Internet. The web services are designed with commonly used, open-standard formats such as the data exchange formats ISOXML and GeoJSON

Digital assistance system as a holistic solution for site-specific and resource-saving crop protection

Digital Farming ermöglicht Softwaretools, mit denen Prozesse wie z. B. der Pflanzenschutz schon vor der Appli­kation von Pflanzenschutzmitteln (PSM) im Detail geplant und darauf basierend Entscheidungen getroffen werden können. Mit dem entwickelten Assistenzsystem wird genau dies für den Pflanzenschutz umgesetzt, und für die praktische Landwirtschaft zur Verfügung gestellt. Durch die Einbindung verschiedener Services wird die Erstellung von Applikationskarten ermöglicht und dabei verschiedenste Informationsquellen aus Webservices zur Verfügung gestellt. Der Dateninput besteht zunächst aus langjährigen Ertragsdaten, Zonenmanagementkarten, digitalen Höhendaten, Satellitendaten aber auch Sensordaten, die im Assistenzsystem prozessiert, vom Anwender ggf. auch nachbearbeitet werden können und vom Feldspritzgerät mit Hilfe des erzeugten Kartenmaterials teilflächenspezifisch appliziert werden. Das Assistenz­system begleitet den Anwender durch den gesamten Prozess – Planung, Vorbereitung, Applikation und Dokumentation – des Pflanzenschutzes. Dazu werden zum Beispiel mittelspezifische Abstandsauflagen, Anwenderschutzbestimmungen, das Driftminderungspotenzial der eingesetzten Technik, die aktuellen Witterungsbedingungen und weitere Informationen vom digitalen Assistenzsystem verarbeitet und bei den Empfehlungen berücksichtigt.Digital farming enables software tools with which processes such as plant protection can be planned in detail before the application of plant protection products (PPPs) and decisions can be made on this basis. The developed assistance system implements precisely this for plant protection and makes it available for practical farming. By integrating various services, the creation of application maps is made possible and a wide variety of information sources from web services are made available. The data input initially consists of long-term yield data, zone management maps, digital elevation data, satellite data and also sensor data, which are processed in the assistance system, can also be post-processed by the user if necessary and are applied by the field sprayer on a site-specific basis with the aid of the map material generated. The assistance system accompanies the user through the entire process – planning, preparation, application and documentation – of crop protection. For this purpose, for example, distance requirements specific to the medium, user protection regulations, the drift reduction potential of the technology used, the current weather conditions and other information are processed by the digital assistance system and taken into account in the recommendations

Assistance system for the site-specific use of herbicides

Die teilflächenspezifische Applikation von Herbiziden zur Unkrautbekämpfung ist ein Ansatz, mit dem eine Reduktion und Spezifikation angewendeter Pflanzenschutzmittel und somit eine umweltschonendere und nachhaltigere Agrarproduktion möglich wird. Im Rahmen des BLE-Projektes "Entwicklung und Praxistest eines Direkteinspeisungssystems ohne Verzögerungszeiten zur Teilflächenapplikation von Pflanzenschutzmitteln" konnte erstmals eine technisch ausgereifte Direkteinspeisungsfeldspritze genutzt werden, mit dieser die bislang bekannten Probleme der Direkteinspeisung gelöst wurden. Um mit dieser Technik jedoch eine tatsächliche Teilflächenapplikation unter Praxisbedingungen umzusetzen, bedarf es der zusätzlichen Entwicklung einer Systemumgebung, welche eine Vielzahl von satelliten-, sensor- und geodatengestützten Informationen über Schnittstellen integrieren kann und mit dessen Hilfe Teilflächen innerhalb der gesamten Applikationsfläche für unterschiedliche Applikationsmaßnahmen identifiziert und näher charakterisiert werden können. Zielsetzung ist die Entwicklung eines Assistenzsystems basierend auf der Direkteinspeisung zur orts- und zeitabhängigen teilflächenspezifischen Applikation von Pflanzenschutzmitteln. Erste Ergebnisse zeigen eine wirtschaftliche Kosteneinsparung und eine umweltschonendere Herbizideinsatz durch teilflächenspezifische Applikation.The site-specific application of herbicides for weed control is an approach that enables the reduction and specification of pesticides and thus a more environmentally friendly and sustainable agricultural production. Within the scope of the BLE project "Development and practical test of a direct feed system without delay times for partial area application of crop protection agents", a technically mature direct feed field sprayer could be used for the first time, which solved the previously known problems of direct injection. However, in order to implement an actual partial area application under practical conditions with this technology, it is necessary to additionally develop a system environment which can integrate a large number of satellite-, sensor- and geodata-supported information via interfaces and with the help of which partial areas within the entire application area can be identified and characterised in more detail for different application measures. The aim is to develop an assistance system based on direct feeding for the location- and time-dependent sub-area-specific application of pesticides

Inhibitory CCK+ basket synapse defects in mouse models of dystroglycanopathy

Dystroglycan (Dag1) is a transmembrane glycoprotein that links the extracellular matrix to the actin cytoskeleton. Mutations in Dag1 or the genes required for its glycosylation result in dystroglycanopathy, a type of congenital muscular dystrophy characterized by a wide range of phenotypes including muscle weakness, brain defects, and cognitive impairment. We investigated interneuron (IN) development, synaptic function, and associated seizure susceptibility in multiple mouse models that reflect the wide phenotypic range of dystroglycanopathy neuropathology. Mice that model severe dystroglycanopathy due to forebrain deletion of Dag1 or Pomt2, which is required for Dystroglycan glycosylation, show significant impairment of CCK+/CB1R+ IN development. CCK+/CB1R+ IN axons failed to properly target the somatodendritic compartment of pyramidal neurons in the hippocampus, resulting in synaptic defects and increased seizure susceptibility. Mice lacking the intracellular domain of Dystroglycan have milder defects in CCK+/CB1R+ IN axon targeting, but exhibit dramatic changes in inhibitory synaptic function, indicating a critical postsynaptic role of this domain. In contrast, CCK+/CB1R+ IN synaptic function and seizure susceptibility was normal in mice that model mild dystroglycanopathy due to partially reduced Dystroglycan glycosylation. Collectively, these data show that inhibitory synaptic defects and elevated seizure susceptibility are hallmarks of severe dystroglycanopathy, and show that Dystroglycan plays an important role in organizing functional inhibitory synapse assembly

Smart Checkpots – Proof of concept for a mobile pest and climate monitoring system in greenhouses

In the research project "Smart Checkpots - Optimized Plant Protection for Ornamental Plant Production", an automated, mobile monitoring system for pest infestation and beneficial insects as well as for temperature and humidity measurement is being developed. The system consists of “swarms” (representing a variable number) of networked Checkpots placed like “artificial plants” directly in the crop during the entire production process. Each Checkpot carries a yellow sticky card, a camera and a climate sensor and records an image of the yellow sticky card along with the current temperature and relative humidity at a selectable interval. These data are used for visualization of pest occurrence and fungal infestation risk as well as input parameters for decision support models for plant protection measures. An integrated radiometric recording of the Checkpot positions, based on Bluetooth Low energy 5.1 technology, ensures the permanent allocation of the collected data to the monitored crop sets, and enables a set-accurate decision on measures. This conference paper presents the results of the implementation and review of this concept. It is focused on the accuracy of position data acquisition during a three-hour parallel operation of three Checkpot prototypes in two horticultural enterprises with errorfree data transmission to a central computer every quarter of an hour. For image and climate data, only the basic feasibility had to be proven. Furthermore, first concepts concerning data and user interfaces were developed

Smart Checkpots - Proof of Concept für ein mobiles Schädlings- und Klimamonitoring im Gewächshaus

In dem Verbundprojekt „Smart Checkpots - Optimierter Pflanzenschutz für die Zierpflanzenproduktion“ wird ein automatisiertes, mobiles Monitoringsystem zum Schädlingsbefall sowie zur Temperatur- und Luftfeuchtemessung entwickelt. Das System besteht aus Schwärmen von vernetzten Checkpots im Bestand, mit denen jeweils täglich ein Bild der mitgeführten Gelbtafel sowie stündlich die Temperatur und rel. Luftfeuchte erfasst werden. Diese Daten dienen zur Visualisierung von Schädlingsaufkommen und Pilzbefallrisiko sowie als Eingangsparameter für Entscheidungshilfemodelle zu Maßnahmen des Pflanzenschutzes. Eine integrierte radiometrische Erfassung der Checkpotpositionen gewährleistet die permanente Zuordnung der erhobenen Daten zu den überwachten Kultursätzen und ermöglicht eine satzgenaue Maßnahmenentscheidung. Dieser Tagungsbeitrag präsentiert den aktuellen Entwicklungsstand nach einem Projektjahr als „Proof of Concept“

The climate and soil moisture network at TERENO Northeastern German Lowland Observatory - DEMMIN

The goal of the TERENO initiative is the long-term monitoring and documentation of proposed climate change, changes in land use, social-economic developments and anthropogenic influences on terrestrial ecosystems. Therefore long-term observations of multitemporal environmental parameters at different scale are the basis for gathering information on changes of the available water resources, material flows, or further ecological changes. The Durable Environmental Multidisciplinary Monitoring Information Network (DEMMIN®) located in the North-east of Germany was installed by German Aerospace Center in 1999 for Calibration and Validation of Remote Sensing data at agricultural areas. Due to its physiographic composition and typical agricultural management the area is a perfect test site for monitoring of relevant environmental parameters. Since 2009 the DEMMIN test field of 50 x 50 km is part of the Northeastern German Lowland Observatory (TERENONE), which is coordinated by Helmholtz Centre Potsdam – GFZ German Research Centre for Geosciences. Because of the remote sensing focus of the DEMMIN test sites it is a perfect area to evaluate the potential of linking ground based in-situ data with remote sensing data analysis with view to the COPERNICUS initiative of the European Union (EU) and the European Space Agency (ESA)

Foraging responses of black-legged kittiwakes to prolonged food-shortages around colonies on the Bering Sea Shelf

We hypothesized that changes in southeastern Bering Sea foraging conditions for black-legged kittiwakes (Rissa tridactyla) have caused shifts in habitat use with direct implications for population trends. To test this, we compared at-sea distribution, breeding performance, and nutritional stress of kittiwakes in three years (2008–2010) at two sites in the Pribilof Islands, where the population has either declined (St. Paul) or remained stable (St. George). Foraging conditions were assessed from changes in (1) bird diets, (2) the biomass and distribution of juvenile pollock (Theragra chalcogramma) in 2008 and 2009, and (3) eddy kinetic energy (EKE; considered to be a proxy for oceanic prey availability). In years when biomass of juvenile pollock was low and patchily distributed in shelf regions, kittiwake diets included little or no neritic prey and a much higher occurrence of oceanic prey (e.g. myctophids). Birds from both islands foraged on the nearby shelves, or made substantially longer-distance trips overnight to the basin. Here, feeding was more nocturnal and crepuscular than on the shelf, and often occurred near anticyclonic, or inside cyclonic eddies. As expected from colony location, birds from St. Paul used neritic waters more frequently, whereas birds from St. George typically foraged in oceanic waters. Despite these distinctive foraging patterns, there were no significant differences between colonies in chick feeding rates or fledging success. High EKE in 2010 coincided with a 63% increase in use of the basin by birds from St. Paul compared with 2008 when EKE was low. Nonetheless, adult nutritional stress, which was relatively high across years at both colonies, peaked in birds from St. Paul in 2010. Diminishing food resources in nearby shelf habitats may have contributed to kittiwake population declines at St Paul, possibly driven by increased adult mortality or breeding desertion due to high foraging effort and nutritional stress