Forschung: Passgenaues Düngen mit Sensoren und Algorithmen
Die Vorgaben der Europäischen Union verlangen eine Verringerung des Nitratgehalts im Grundwasser. Dabei helfen digitale Techniken, die Forschende unter Federführung der Technischen Universität München (TUM) am Wissenschaftszentrum Weihenstephan entwickelt haben.
Bis Dato berechnen Landwirte die Düngemenge für ein Feld aus dem durchschnittlichen Ertrag und der mittleren Bodengüte. In Wirklichkeit jedoch variieren Bodeneigenschaften, Ertragspotenzial und Düngebedarf kleinräumig auch innerhalb eines Feldes. An Stellen, die vom Mittelwert des Feldes abweichen, bekommen die Pflanzen deshalb zu viel oder zu wenig Dünger. Überschüssiger Stickstoff bleibt im Boden zurück, reichert sich über die Jahre an und entweicht irgendwann in die Umwelt, etwa ins Grundwasser. Professor Kurt-Jürgen Hülsbergen, Inhaber des Lehrstuhls für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme ist sich sicher: „Der Düngebedarf von Kulturpflanzen wird zunehmend mit sensorgestützten Systemen und Düngealgorithmen ermittelt.“
Auf der Basis von Langzeit-Feldexperimenten hat Hülsbergen mit seinem Team in den vergangenen zwei Jahrzehnten ein digitales Nährstoff-Managementsystem aufgebaut. Damit werden die Stoff- und Energieflüsse landwirtschaftlicher Betriebe analysiert, bewertet und optimiert. Hülsbergens Mitarbeiter Dr. Franz-Xaver Maidl ergänzt die Möglichkeiten der passgenauen Düngung mit seiner Forschung. Er hat ein sensorgestütztes System und Algorithmen zur teilflächenspezifischen Stickstoffdüngung entwickelt.
Ein leistungsfähiges Tool zur zielgerichteten Düngung ist ein spezieller multispektraler Sensor, der am Traktor angebracht werden kann. Dieser misst das Licht, das von Pflanzenbeständen reflektiert wird. Anhand der Reflexion kann der Stickstoff-Ernährungsstatus der Pflanzen berechnet werden. Das System berücksichtigt darüber hinaus das Wachstumsstadium, die Bodengüte und die angestrebte Produktqualität, um dann die optimale Düngemenge zu berechnen. Damit wird in einem Arbeitsgang der Stickstoffgehalt der Pflanze bestimmt und in Echtzeit die richtige Düngemenge ermittelt.