@phdthesis{Kaethner2016,
  author    = {K{\"a}thner, Jana},
  title     = {Interaction of spatial variability characterized by soil electrical conductivity and plant water status related to generative growth of fruit trees},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-397666},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xviii, 104, IV},
  year      = {2016},
  abstract  = {Precision horticulture beschreibt ein neues Bewirtschaftungskonzept im Gartenbau, bei dem teilfl{\"a}chenspezifisch oder an den Einzelbaum angepasste Maßnahmen eine ressourcenschonende, intensitve Produktion erm{\"o}glichen. Die Datengrundlage wird aus r{\"a}umlich aufgel{\"o}sten Messungen aus der Produktionsanlage gewonnen, wobei sowohl kurzfristige Faktoren wie der effektive Pflanzenwasserzustand als auch langfristige Faktoren wie die Bodenvariabilit{\"a}t zur Informationsgewinnung genutzt werden k{\"o}nnen. Die vorliegende Arbeit umfasst eine Untersuchung der scheinbaren elektrischen Leitf{\"a}higkeit des Bodens (ECa), des Pflanzenwasserzustandes und der Fruchtqualit{\"a}t (zum Beispiel: Fruchtgr{\"o}ße) bei Prunus domestica L. (Pflaume) und Citrus x aurantium, Syn. Citrus paradisi (Grapefruit). Zielsetzungen der vorliegenden Arbeit waren (i) die Charakterisierung der 3D-Verteilung der scheinbaren elektrischen Leitf{\"a}higkeit des Bodens und Variabilit{\"a}t des Pflanzenwasserzustandes; (ii) die Untersuchung der Interaktion zwischen ECa, kumulativer Wassernutzungseffizienz (WUEc) und des crop water stress index (CWSI) bezogen auf die Fruchtqualit{\"a}t sowie (iii) eine M{\"o}glichkeit zur Einteilung von einzelnen B{\"a}umen hinsichtlich der Bew{\"a}sserung. Dazu fanden die Hauptuntersuchungen in der Pflaumenanlage statt. Diese Obstanlage befindet sich in Hanglage (3°) auf pleistoz{\"a}nen und postpleistoz{\"a}nen Substraten in semi-humiden Klima (Potsdam, Deutschland) und umfasst eine Fl{\"a}che von 0,37 ha mit 156 B{\"a}umen der Kultursorte ˈTophit Plusˈ auf der Unterlage Wavit. Die Anlage wurde 2009 mit ein und zwei-j{\"a}hrigen B{\"a}umen in einem Pflanzabstand von 4 m entlang der Bew{\"a}sserung und 5 m zwischen den Reihen angelegt. Dreimal pro Woche wurden die B{\"a}ume mit einer 50 cm {\"u}ber dem Boden installierten Tr{\"o}pfchenbew{\"a}sserung mit 1,6 l pro Baum bew{\"a}ssert. Mit Hilfe geoelektrischer Messungen wurde die scheinbare elektrische Leitf{\"a}higkeit des Oberbodens (0,25 m) mit einem Elektrodenabstand von 0,5 m (4-point light hp) an jedem Baum gemessen. Dadurch wurde die Anlage hinsichtlich ECa r{\"a}umlich charakterisiert. Zus{\"a}tzlich erfolgten Tomographiemessungen zur 3D-Charakterisierung der ECa und punktuell die Beprobung von Bohrlochprofilen bis 1 m Tiefe. Die vegetativen, generativen und Fruchtqualit{\"a}tsdaten wurden an jedem Baum erhoben. Der momentane Pflanzenwasserzustand wurde mit der etablierten Scholander-Methode zur Wasserpotentialanalyse (Scholander Bombe) punktuell und mit Thermalaufnahmen fl{\"a}chendeckend bestimmt. Die Thermalaufnahmen erfolgten mit einer Infrarot-Kamera (ThermaCam SC 500), die auf einem Traktor in 3,3 m H{\"o}he {\"u}ber dem Boden montiert war. Die Thermalaufnahmen (320 x 240 Pixel) der Kronenoberfl{\"a}che wurden mit einem {\"O}ffnungswinkel von 45° und einer geometrischen Aufl{\"o}sung von 6,41 mm x 8,54 mm aufgenommen. Mit Hilfe der Kronentemperatur aus den Thermalbildern und den Temperaturen eines nassen und trockenen Referenzblattes wurde der CWSI berechnet. Es wurde die Anpassung des CWSI f{\"u}r die Messung in semi-humidem Klima erarbeitet, wobei die Erhebung der Referenztemperaturen automatisiert aus den Thermalbildern erfolgte. Die Boniturdaten wurden mit Hilfe eines Varianz-Stabilisierungsverfahrens in eine Normalverteilung transformiert. Die statistischen Analysen sowie die automatisierte Auswertungsroutine erfolgten mit eigenen Skripten in MATLAB® (R2010b sowie R2016a) und einem freien Programm (spatialtoolbox). Die Hot-spot Analysen dienten der Pr{\"u}fung, ob ein beobachtetes Muster statistisch signifikant ist. Evaluiert wurde die Methode mit der etablierten k-mean Analyse. Zum Testen der Hot-spot Analyse wurden ECa, Stammumfang und Ertrag Daten aus einer Grapefruitanlage (Adana, T{\"u}rkei) mit 179 B{\"a}umen auf einem Boden vom Typ Xerofkuvent mit toniger und tonig-lehmiger Textur herangezogen. Die {\"U}berpr{\"u}fung der Interaktion zwischen den kritischen Werten aus den Boden- und Pflanzenwasserzustandsinformationen zu den vegetativen und generativen Pflanzenwachtumsvariablen erfolgte durch die Anwendung der ANOVA und die Ermittlung des Korrelationskoeffizienten. In der Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Variabilit{\"a}t der Boden- und Pflanzeninformationen in Obstanlagen auch kleinr{\"a}umig hoch ist. Es konnte gezeigt werden, dass die r{\"a}umlich gefundenen Muster in den ECa {\"u}ber die Jahre zwischen 2011-2012 (r = 0.88) beziehungsweise 2012-2013 (r = 0.71) stabil geblieben sind. Zum anderen wurde gezeigt, dass eine CWSI-Bestimmung auch im semi-humiden Klima m{\"o}glich ist. Es wurde ein Zusammenhang (r = - 0.65, p < 0.0001) mit der etablierten Methode der Blattwasser-potentialanalyse ermittelt. Die Interaktion zwischen der ECa aus verschiedenen Tiefen und den Pflanzenvariablen ergab einen hoch signifikanten Zusammenhang mit dem Oberboden, in dem das Bew{\"a}sserungswasser zu finden war. Es wurde eine Korrelation zwischen Ertrag und ECatopsoil von r = 0.52 ermittelt. Durch die Anwendung der Hot-spot Analyse konnten Extremwerte in den r{\"a}umlichen Daten ermittelt werden. Diese Extrema dienten zur Einteilung der Zonen in cold-spot, random und hot-spot. Die random Zone weist die h{\"o}chsten Korrelationen zu den Pflanzenvariablen auf. Ferner konnte gezeigt werden, dass bereits im semi-humiden Klima der Pflanzenwasserstatus entscheidend zur Fruchtqualit{\"a}t beitr{\"a}gt. Zusammenfassend l{\"a}sst sich sagen, dass die r{\"a}umliche Variabilit{\"a}t der Fruchtqualit{\"a}t durch die Interaktion von Wassernutzungseffizienz und CWSI sowie in geringerem Maße durch den ECa des Bodens. In der Pflaumenanlage im semi-humiden Klima war die Bew{\"a}sserung ausschlaggebend f{\"u}r die Produktion von qualitativ hochwertigen Fr{\"u}chten.},
  language  = {en}
}