ARGE FrostStrat – Strategie zur Reduzierung der Spätfrostschäden im Wein- und Obstbau

Der Klimawandel führt zu zunehmend milderen Wintern und warmen Frühjahren. Dies resultiert bei Wein- und Obstkulturen zu einer verfrühten Phänologie, nämlich einem früheren Austrieb und einer deutlich früheren Blüte. In dieser Phase sind die Kulturen besonders empfindlich gegenüber Kälteeinbrüchen und Frost. Verheerende Frostschäden und Ertragseinbußen beziehungsweise Totalausfälle sind die Folge, diese sind für die Wein- und Obstbäuerinnen beziehungsweise die Wein- und Obstbauern existenzbedrohend. Die derzeit im Wein- und Obstbau eingesetzten Frostschutzmaßnahmen werden in diesem Projekt auf ihre tatsächliche Wirkung untersucht. Sie werden bei Bedarf und nach Möglichkeit verbessert und neue Frostschutzbekämpfungsverfahren entwickelt. Zusätzlich entsteht in dem Projekt ein digitales Tool, welches intelligent kleinregionale Sensordaten und Großwetterdaten miteinander verknüpft und Prognosen sowie Handlungsempfehlungen für die landwirtschaftlichen Betriebe ausgibt. Hiermit können sich die Landwirtinnen und Landwirte im Wein- und Obstbau besser vor Ertragseinbußen durch Frostschäden schützen.

Die bisher praktizierten Strategien zur Bekämpfung von Spätfrostschäden im Wein- und Obstbau sind wissenschaftlich zu wenig evaluiert und müssen teilweise hinsichtlich Effizienz und Wirkung kritisch beleuchtet werden. Diese fehlende wissenschaftliche Evidenz führt dazu, dass Frostschutzmaßnahmen wenig systematisch eingesetzt werden, zum Beispiel zu Zeitpunkten, in denen keine tatsächliche Gefährdung durch das Wetter droht oder bei extremen Frostsituationen ein Totalausfall nicht abzuwenden ist. Aus diesen Gründen braucht es nicht nur eine Evaluierung und Neuentwicklung von Frostschutzmaßnahmen, sondern auch die systematische Nutzung von Wetterdaten (Sensoren), um praxistaugliche Handlungsempfehlungen für die Landwirtinnen und Landwirte im Wein- und Obstbau ableiten zu können.

Im Projekt wird ein intelligentes, digitales Tool entwickelt, welches unterschiedliche Daten und Informationen miteinander verknüpft und konkrete Hilfestellungen für Wein- und Obstbäuerinnen beziehungsweise Wein- und Obstbauern übermittelt. Verknüpft werden kleinregionale Sensordaten und Großwetterdaten sowie Erkenntnisse aus der Evaluierung von Frostschutzmaßnahmen. Schäden in Form von Ernteeinbußen beziehungsweise Ernteausfällen können dadurch minimiert werden. Voraussichtlich kann auch der Ressourceneinsatz (vor allem Geld und Zeit) für die Umsetzung von Maßnahmen reduziert werden, da die Bekämpfung zum richtigen Zeitpunkt mit den richtigen Methoden erfolgt.

Darum war es wichtig, das Projekt umzusetzen

Der Klimawandel führt zu zunehmend milderen Wintern und warmen Frühjahren. Dies resultiert bei Wein- und Obstkulturen zu einer verfrühten Phänologie, nämlich einem früheren Austrieb und einer deutlich früheren Blüte. In dieser Phase sind die Kulturen besonders empfindlich gegenüber Kälteeinbrüchen und Frost. Verheerende Frostschäden und Ertragseinbußen bzw. Totalausfälle sind die Folge, diese sind für die Wein- und Obstbäuerinnen und -bauern existenzbedrohend. Die derzeit im Wein- und Obstbau eingesetzten Frostschutzmaßnahmen werden in diesem Projekt auf ihre tatsächliche Wirkung untersucht. Sie werden bei Bedarf und nach Möglichkeit verbessert und neue Frostschutzbekämpfungsverfahren entwickelt. Zusätzlich entsteht in dem Projekt ein digitales Tool, welches intelligent kleinregionale Sensordaten und Großwetterdaten miteinander verknüpft und Prognosen sowie Handlungsempfehlungen für die landwirtschaftlichen Betriebe ausgibt. Hiermit können sich die Wein- und Obstbäuerinnen und -bauern besser vor Ertragseinbußen durch Frostschäden schützen.

Ziele des Projekts

Das Projekt leistet einen Beitrag zur Entwicklung von praxistauglichen Strategien zur Anpassung an den Klimawandel. Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung einer Entscheidungshilfe für Landwirtinnen und Landwirte, die im  Wein- und Obstbau tätig sind, um drohende Frostschäden abzuwenden. Dazu werden unter anderem:

• bisher eingesetzte Frostbekämpfungsverfahren wissenschaftlich evaluiert und auf ihre Wirksamkeit geprüft,
• neue Frostbekämpfungsverfahren entwickelt, ebenfalls wissenschaftlich evaluiert und auf ihre Wirksamkeit geprüft und
• ein intelligentes, digitales Tool entwickelt, welches basierend auf Sensordaten zum aktuellen Wetter den Wein- und Obstbaubetrieben Prognosen inklusive Handlungsempfehlungen zur Frostbekämpfung anbietet.

Maßnahmen um die Projektziele zu erreichen

Wesentliche Projektschritte sind:

1. Verbesserung bestehender und Entwicklung neuer Frostschutzmaßnahmen, basierend auf wissenschaftlichen Erkenntnissen
2. Evaluierung der Frostempfindlichkeit von Obstarten, Obstsorten und Rebsorten generell und auch nach den phänologischen Entwicklungsstadien
3. Freilandbeobachtungen in Anlagen, bei denen Spätfrost auftritt
4. Einbindung von über 350 Kleinwetterstationen für die systematische Erfassung von Wetterdaten
5. Entwicklung eines intelligenten und digitalen Prognosemodells für das kleinregionale Spätfrostrisiko als Entscheidungshilfe für Wein- und Obstbäuerinnen sowie Wein- und Obstbauern im Hinblick auf die Eindämmung von Frostschäden

Ergebnisse und Wirkungen quantitativ

Erhöhung der Prognosegenauigkeit:

Eine genaue Quantifizierung hängt vom Ausmaß an Minusgrade und Zeitdauer des Frostes ab und kann deshalb nicht quantifiziert werden. Wesentliche Wirkungen werden nachstehend dargestellt.

• Verbesserung der Frostprognosegenauigkeit durch die Integration von rund 350 Wettersensoren und die Berücksichtigung kleinräumiger Wetterdaten, welche mit den Großwetterdaten modelliert und über ein App als Wetterprognose zur Verfügung gestellt wurde.

Reduzierung der Frostschäden:

• Verringerung der Frostschäden in den betroffenen Weingärten und Obstanlagen durch die Anwendung optimierter und neuer Frostschutzmaßnahmen und
• Sensibilisierung der Lagen- und Sortenwahl unter Berücksichtigung des phänologischen Stadiums.

Kosteneinsparungen:

• Einsparung von Frostschutzkosten durch 
  • die effizientere Nutzung von Paraffinkerzen und die Einführung biogener Brennstoffe im Vergleich zu fossilen Energieträgern sowie
  • zeitgerechte Anwendungs- und Abschaltungszeitpunkte durch kleinregionale Sensoren und das Prognosemodell.

Ergebnisse und Wirkungen qualitativ

Verbesserte Wetterprognosen und Risikobewertung

• Kombination von Großwetterdaten und regionalen Wetterdaten: Durch die Installation von rund 350 Wettersensoren in Weingärten und Obstanlagen konnten die kleinräumigen Wetterbedingungen genau erfasst und in ein Modell integriert werden, was zu präziseren Frostprognosen führte.
• Entwicklung eines Softwaretools für Echtzeit-Wetterdaten: Es wurde ein intelligentes digitales Tool entwickelt, welches unterschiedliche Wetterdaten und Informationen miteinander verknüpft und konkrete Hilfestellung für Landwirtinnen und Landwirte im Wein- und Obstbau übermittelt. Verknüpft werden kleinregionale Sensordaten und Großwetterdaten sowie Erkenntnisse aus der Evaluierung von Frostschutzmaßnahmen. Die Prognosesoftware ermöglichte es, topografisch angepasste Wettervorhersagen und Handlungsempfehlungen direkt auf mobilen Geräten und PCs der Landwirtinnen und Landwirte verfügbar zu machen. Schäden in Form von Ernteeinbußen beziehungsweise Ernteausfällen können dadurch reduziert werden. Je genauer die Prognose erfolgt, umso präziser können zum Beispiel Paraffinkerzen, Öfen, Frostberegnungen, … aus- und eingeschalten werden und somit der Ressourceneinsatz (vor allem Geld und Zeit) für die Umsetzung von Maßnahmen reduziert werden, da die Bekämpfung zum richtigen Zeitpunkt mit den richtigen Methoden erfolgt.

Effektive Frostschutzmaßnahmen

• Evaluation und Optimierung bestehender Methoden: Durch die systematische Überprüfung und Verbesserung bestehender Frostschutzmethoden wie Paraffinkerzen, Windmaschinen und Heizungsleitungen konnten deren Effizienz und Anwendung optimiert werden.
• Neuentwicklung von Frostschutzstrategien: Einführung neuer Substanzen und Techniken, wie zum Beispiel Ölapplikationen zur Verzögerung des Austriebs bei Reben und die Nutzung biogener Brennstoffe für Beheizungen, zeigte signifikante Verbesserungen im Frostschutz. Der doppelte Zapfenschnitt konnte als generelle Austriebsverzögerung im Weinbau etabliert werden.

Nachhaltigkeit und Umweltschutz

• Reduzierung fossiler Brennstoffe: Der Einsatz biogener Brennstoffe und die Reduktion von fossilen Energieträgern tragen zur Verringerung der CO2-Emissionen bei.
• Schutz der Biodiversität: Durch die gezielte Auswahl frostresistenter Sorten und die Reduktion von Frostschäden wird die Vielfalt der angebauten Kulturen gefördert.

Wirtschaftliche Vorteile

• Erhöhung der Ertragssicherheit: Durch präzisere Frostprognosen und effektivere Schutzmaßnahmen könnten die Ernteausfälle reduziert werden. Historische kleinregionale Wetterdaten können zu einer Verbesserung führen.

Verbesserte Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel

• Langfristige Prognosen und Anpassungsstrategien: Die Integration kleinregionaler Wetterdaten in Wetterprognosen ermöglicht den Landwirten, ihre Anbaumethoden, Lagenwahl und Pflanzensorten besser an die sich ändernden klimatischen Bedingungen anzupassen, was zu einer erhöhten Resilienz gegenüber dem Klimawandel führt. Ideal wäre, wenn alle Wetterdaten von allen Kulturarten und Wetterstationsbetreibern in einer Region gebündelt, mit Großwetterdaten ergänzt und regional allen wieder für KI-Prognosen zur Verfügung gestellt würden. Ein finanzielles Anreizsystem für die Datenbereitstellung würde über die Landwirtschaft hinaus Anwendungsmöglichkeiten bringen.

Mehrwert durch Vernetzung

1. Interdisziplinäre Partnerschaften: Das Projekt FrostStrat zeichnete sich durch die enge Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Akteuren aus Wissenschaft, Landwirtschaft, Technologie und Beratung aus. Diese Partnerschaften ermöglichten den Austausch von Fachwissen und Ressourcen, was die Entwicklung und Implementierung effektiver Frostschutzlösungen beschleunigte.
2. Einbindung von Landwirtinnen und Landwirten: Die aktive Einbeziehung der von Landwirtinnen und Landwirten und ihre Erfahrungen waren entscheidend für die Anpassung der Technologien und Methoden an die spezifischen Bedürfnisse und Bedingungen vor Ort. Dies förderte nicht nur die Akzeptanz, sondern auch die praktische Anwendbarkeit der Lösungen.
3. Kooperation mit Wetterdiensten: Die Zusammenarbeit mit dem nationalen Wetterdienst (GeoSphere Austria) ermöglichte die Integration präziser Wetterdaten und -prognosen. Diese Kooperation war essentiell für die Entwicklung der Prognosesoftware und die Bereitstellung genauerer Wettervorhersagen für die Landwirtinnen und Landwirte. Weiterführende Kooperationen sind jedoch noch erforderlich. Das entwickelte Prognose-Software-Tool wurde der Landwirtschaftskammer Österreich zur Weiterführung am Projektende übergeben.

Das Projekt FrostStrat ist ein herausragendes Beispiel für erfolgreiches Netzwerken. Die enge Zusammenarbeit und der kontinuierliche Austausch zwischen Wissenschaft, Praxis, Technologieunternehmen und Beratung haben maßgeblich zu den erzielten Erfolgen beigetragen. Diese Netzwerkarbeit förderte nicht nur technische Innovationen, sondern auch soziale und wirtschaftliche Verbesserungen in den betroffenen Regionen.