Teilflächenspezifische Düngung

weißer Yara N Sensor mit Blitzlampen

blauer, tageslichtabhängiger Yara N Sensor

Teilflächenspezifische Düngung bezeichnet die Berücksichtigung von Wachstumsunterschieden auf einem Feld mithilfe von Technik und ein wichtiger Baustein im Precision Farming.

Die Pflanze wird gefragt, wie viel Stickstoff sie braucht!^[1]

Grundlagen

Von der bisherigen Praxis unterscheidet sich teilflächenspezifische Düngung darin, dass sehr viele Fakten über den aktuellen Bestand sowie den Standort vorliegen und genutzt werden. Zur Beschreibung der Standorte werden Daten erfasst, welche sich nur selten verändern (Bodenart, Wasserversorgung, kleinräumiges Klima..). Der Pflanzenbestand ändert sich jedoch innerhalb kurzer Zeit, und muss deshalb öfter in der Anbauperiode untersucht und auf Düngebedarf und -rentabilität bewertet werden^[2]. Zur Bewertung werden Bodenproben, Bodenscanner, Pflanzensensoren, Ertragskartierung sowie Boniturroboter^[3] eingesetzt.

Vorteile der variablen Stickstoff-Düngung (unabhängig vom Verfahren)

Entwicklungsprojekt von Amazonen-Werke, mit dem BoniRob soll Pflanzenbeurteilung weiter automatisiert werden

Versuche der Yara ergaben als Effekt, dass die Mähdruschleistung nach variabler Düngung um rund 15 % gesteigert werden konnte^[4].

• bedarfsgerechte N-Düngung an jeder Stelle des Feldes (Berücksichtigung der N-Versorgung z.B. aus organischer Bodensubstanz, Gülle und Vorfrucht)
• höhere N-Effizienz der Düngung
• geringere N-Bilanzsalden im Vergleich zur schlageinheitlichen Düngung
• Vermeidung von Lagergetreide und damit verbundenen Ertrags- und Qualitätseinbußen sowie Trocknungskosten
• variable, bedarfsgerechte Spätdüngung: höhere und ausgeglichenere Rohproteingehalte
• homogenere Bestände, die gleichmäßiger abreifen und trocken, und sich somit leichter und mit geringeren Kosten dreschen lassen
• exakte Dokumentation der Düngung bei entsprechender Ausstattung^[5]

Technische Möglichkeiten

Verschiedene Hersteller haben Messgeräte entwickelt, um den Pflanzenbestand zu beurteilen. Die agronomischen wie ökonomischen Vorteile sind bisher nur für den Yara N-Sensor in Kleinparzellen- und Großflächenversuchen nachgewiesen worden. Von den anderen Sensoren sind solche Versuche bis einschließlich Herbst 2011 nicht bekannt. Die Aussagekraft der Geräte kann positiv wie negativ abweichen. Zudem ist es möglich vor der Düngung aufgrund von Erfahrungen sowie einer Besichtigung (Monitoring) auf dem PC eine Karte des Schlages zu erstellen. In solch einer Karte werden jedem Quadrat mit einer festen Größe (z.B. von 20 mal 20 Metern) eine Düngermenge zugewiesen. Solch eine Applikationskarte kann der Jobrechner des Düngerstreuers dann während der Fahrt abarbeiten.

Einsatzgrenzen der Lichtreflexionstechnik

Kaum einsetzbar ist der Sensor bei allen Verfahren, bei denen eine einmalige Düngergabe erfolgt. So ist bei der Unterfußdüngung im Maisanbau keine Steuerung möglich, da die Düngergabe mit der Saat erfolgt und somit ein analysierbarer Pflanzenbestand fehlt. Beim Cultan-Verfahren mithilfe von Spornrädern liegt zum Zeitpunkt des Schossens ein unterernährter Bestand vor. Diesen würde ein Yara N-Sensor ohne vorherige Neukalibrierung als zu mager interpretieren, und somit die Düngermenge hochsetzen oder aufgrund der fehlenden Bewuchsdichte sogar ganz stoppen . Ebenso ist bei diesen einmaligen, allumfassenden Düngergaben keine zweite, korrigierende Fahrt mit dem Sensor möglich.

Hersteller und Modelle der Stickstoffsensoren

Online-Sensorik

Yara N-Sensor (früher:Hydro N-Sensor)

Der Yara N-Sensor (früher Hydro-Stickstoff-Sensor) ist ein Gerät, das während der Traktorfahrt den Düngebedarf einer Kultur ermittelt (Echtzeit-Ansatz). Der Name setzt sich zusammen aus dem Namen des Düngerherstellers Yara und dem chemischen Zeichen N für Stickstoff.

Der Sensor wird auf dem Dach des Traktors montiert. Anhand der Lichreflexion ermittelt der Sensor indirekt die aktuelle Stickstoff-Aufnahme. Die Messdaten werden in Düngeempfehlungen umgerechnet, die dann von der Dünger-Ausbringmaschine, zur Anpassung der tatsächlich erforderlichen Dünger-Menge verwendet werden. Dies können neben dem Düngerstreuer auch eine mit Flüssigdünger gefüllte Feldspritze sein, sowie Geräte für organischen Dünger wie Miststreuer oder Güllefässer. Bei der geteilten Düngung sind bis auf die erste Andüngung alle Maßnahmen mithilfe des Sensors möglich.

Bedeutung & Verbreitung Yara N-Sensor

Der YARA N-Sensor ist ein wichtiger Baustein im Precision Farming zur teilflächenspezifischen bedarfsgerechten Stickstoffdüngung. In 2009 wurden nach Angeben des Herstellers rund 500.000 ha in Deutschland mithilfe des Yara N Sensors gedüngt ^[6].

Technik Yara N-Sensor

Der YARA N-Sensor wurde zur Agritechnica 1999 als Serienmodell vorgestellt. Er nutzt das einfallende Sonnenlicht um es mit dem von der Pflanze reflektierten ins Verhältnis zu setzen. Aus diesen Daten wird im sichtbaren Licht der Chlorophyllgehalt und im infraroten Bereich die Biomasse bestimmt. Aus diesen Daten wird auf die bisherige Stickstoffversorgung geschlossen. Der Nutzer "scannt" einen kleinen Bereich des Feldes und ordnet diesem eine Streumenge zu. Häufig wird diese Zuordnung mit Hilfe des N-Testers durchgeführt. Weiterhin begrenzt der Nutzer die Bandbreite des variablen Bereiches. Danach wird während der Überfahrt die Streumenge automatisch im Sekundentakt aktualisiert. Der blaue Sensor ist auf Tageslicht angewiesen, dafür jedoch im Vergleich mit dem N-Sensor ALS erheblich preiswerter bei der Anschaffung.

YARA N-Sensor ALS

Der weiße YARA N-Sensor ALS verfügt über Xenon Blitzlampen, durch die ein Einsatz unabhängig von den Lichtverhältnissen möglich ist. Möglich ist die Kommunikation mit dem Anbaugerät unter anderem über ISOBUS. Der Sensor analysiert das sichtbare Licht (Wellenlänge 400 – 700 nm) sowie das unsichtbare Infrarotlicht (Wellenlänge 700 – 1000 nm), um daraus auf den Stickstoffernährungszustand zu schließen. Zudem kann der Echtzeitansatz mit einer Karte im Hintergrund beeinflusst werden^[7] um Extremwerte bei der Steuerung zu unterbinden. So kann das Wissen des Landwirts über spezielle Standortschaften (Sandkuppen, Mäuse- und Gänsefraß etc.) mit der Echtzeiterfassung kombiniert werden.

MiniVeg N

Der MiniVeg N von Fritzmeier misst ebenfalls während der Fahrt den Ernährungszustand der Pflanzen. Er verwendet Laserlicht, um Effekte durch Tageslicht, Witterung oder jahreszeitbedingte Schwankungen auszuschließen. Mit dem MiniVeg N ist ebenfalls eine direkte Steuerung des Düngerstreuers möglich^[8]. Es ist weder eine Kalibrierung des Gerätes nötig, noch stören Blattverschmutzungen. Der MiniVeg ist ISOBUS-fähig. Der Abstand zwischen Blättern und Sensor sollte nicht mehr als 3 cm betragen^[9], deshalb wird das Gerät am besten im Fronthubwerk angebaut. Eine Verbreitung fand dieser Sensor im Feld bisher nicht.

Isaria

Fritzmeier Isaria

Der zweite Sensor aus dem Hause Fritzmeier läuft nicht mehr im Bestand, sondern darüber. Statt Laser werden LED's eingesetzt. Auch bei diesem System können Offset-Karten den Streuwert zusätzlich zum optischen Sensor anpassen um auf Bodensituation, Wasserverfügbarkeit und andere Parameter besser eingehen zu können. In der Praxis gestaltet sich der Einsatz solcher Karten allerdings schwierig, da selbst bei Verfügbarkeit solcher Daten deren Einfluss extremen jährlichen Schwankungen unterliegt. So sind beispielsweise in trockenen Jahren Feldbereiche mit schwerem Boden durch ihr Wasserhaltevermögen im Vorteil, in kalten und regnerischen dagegen leichte und durchlässige Untergründe. Der Einsatz solcher Karten erfordert also sehr viel Erfahrung und gute Prognosen für die aktuelle Saison.

Crop-Meter

Beim Crop-Meter der Firma agrocom wird ein pendelnd aufgehängter Messkörper durch den Bestand geführt. Durch die Auslenkung wird bestimmt, wie widerstandsfähig und wie dicht der Bestand ist. Unterschiede in der Fahrgeschwindigkeit, Fahrgassen und kupiertes Gelände können die Messergebnisse verfälschen^[10]

Crop-Sensor

Der Crop-Sensor der Firma agrocom arbeitet ebenfalls mit Reflektionsmessung. Im Fronthubwerk befinden sich hierbei 2 Sensoren.^[11] Bei den Messungen werden sowohl die Bestandesdichte, als auch die Grünfärbung der Pflanzen berücksichtigt.

GreenSeeker

GreenSeeker RT200, ein Gerät, das an einem Traktor oder einer Feldspritze angebracht wird, mit Hilfe optischer Sensoren den Pflanzenzustand erfasst und die teilflächenspezifische Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln oder Dünger ermöglicht

Der GreenSeeker® ist ein Online-Messgerät von NTechIndustries/Trimble. Es untersucht die Pflanzen mithilfe von LED Lampen. Abhängig von Fahrgeschwindigkeit und Rechnerleistung sind die bewerteten Flächen rund 1500 m² groß. ^[12].

CropSpec

Der CropSpec der Firma Topcon arbeitet auf Laserbasis. Neben einem Grundmodul ist auch eine Software auf Basis der YARA-Regelfunktion erhältlich. Ähnlich wie die Sensoren von YARA wird er auf dem Dach montiert und benötigt kein extra Gestell zum Ausklappen. Durch die Schrägmessung ist auch sein Scanbereich größer als bei den Geräten mit senkrechter Messung.

Handgeräte (offline)

Yara N-Tester

Der Yara N-Tester ist ein manuell zu bedienendes Gerät. Der Bediener durchquert zu Fuß den Getreidebestand und nimmt 30 verschiedene Blätter in die Messzange. Ebenfalls über die Lichtreflexion wird auf den Ernährungszustand geschlossen. Mithilfe von Tabellen werden Sortenunterschiede herausgerechnet und eine Düngeempfehlung erstellt. Im Gegensatz zu online Geräten ist also keine Ermittlung des Bedarfes während der Fahrt möglich.

Nitracheck

Bei der Nitracheck-Methode verwendet man eine Reflexionsmessung in Kombination mit einem Messtreifentest um den Nitratgehalt der Pflanze zu ermitteln. Die aus dem Bestand entnommenen Getreidehalme werden gepresst, und der erhaltene Pflanzensaft wird analysiert. Dieses Methode zeigt eine sehr aktuelle, dafür aber nur sehr kleinräumige Versorgungssituation an.

Einzelnachweise

1. ↑ KTBL Seite 33
2. ↑ preagro.de
3. ↑ Video zum Amazone Bonirob
4. ↑ Yara Mähdruschversuch
5. ↑ Pflanzenbau RLP, umfassende Informationen zur teilflächenspezifischen Düngung
6. ↑ Agricon N Sensor
7. ↑ KTBL Precision Farming
8. ↑ Fritzmeier Umwelttechnik: MiniVeg N
9. ↑ Strickhof.ch: Vergleich von Sensoren
10. ↑ agrocom: Crop-Meter
11. ↑ agrocom: Crop-Sensor
12. ↑ Technische Beschreibung des GreenSeekers

Weblinks

 Commons: Yara N-Sensor – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Agricon.de Vertrieb des Yara N-Sensors in Deutschland
• Yara-Homepage
• Homepage eines Landwirts mit Detailfotos der Technik und Erläuterung des Düngemanagements
• N-Sensor Meeting; u.a. Verbreitung, Fotos und Technik
• Informationen rund um das Nitracheck-Verfahren