Präzisionsackerbau für die EU

Wie viel Wasser und Düngemittel benötigt ein landwirtschaftlich genutztes Feld
für eine optimale Ernte? Welche Nährstoffe stecken im Boden, welche fehlen ihm?
Das ttz Bremerhaven und neun weitere Partner entwickelten im EU-geförderten Projekt „OPTIFERT” ein vollintegriertes und softwaregestütztes Düngesystem. Die neue Technologie ermittelt die Mengen an benötigtem Dünger und trägt diesen präzise auf dem Acker aus. Eine deutliche Ertragssteigerung, Ressourcenschonung und der Schutz der Umwelt sind die Folge.

In der modernen Landwirtschaft ist die Ergänzung von Bodennährstoffen durch Düngemittel gang und gäbe. Die Dosis des Düngers muss sorgfältig auf die Bedürfnisse der Pflanzen abgestimmt werden, weil sowohl eine Unterversorgung von Nährstoffen als auch Überdüngung zu Ernteverlusten führen. Eine exzessive Zufuhr von Dünger kann schlimmstenfalls sogar zu Umweltschäden führen, wenn Pflanzen die zugesetzten Nährstoffe nicht aufnehmen können und diese folglich ins Grundwasser gespült werden.

Um eine optimale Düngerkonzentration zu gewährleisten, ist präzises Wissen über den Nährstoffgehalt des Bodens und über die Bedürfnisse der Pflanzen unentbehrlich. Das ttz Bremerhaven und weitere internationale Partner entwickelten darum im Rahmen des Projekts „OPTIFERT” ein vollintegriertes, bedarfsgerechtes Düngesystem.

Derzeit werden beim Freiland-Anbau vor allem schwer lösliche, feste Mineraldünger eingesetzt, die bei der Aussaat auf Basis von Erfahrungswerten zugeführt werden. Ist das Düngemittel einmal verteilt, hat der Landwirt keine Kontrolle über den Grad, in welchem sich der Dünger auflöst und für die Pflanzen zugänglich wird. Auch bleibt ihm die Möglichkeit verwehrt die Dosis der Düngemittel während des Pflanzenwachstums zu korrigieren und anzupassen.

Ein System, das die Ermittlung und Ausbringung einer bedarfsgerechten Düngung im Freiland-Anbau ermöglicht – in Kombination mit einer schnellen und einfachen Methode zur Überwachung dieser Nährstoffe – war bisher nicht verfügbar. OPTIFERT schafft hier Abhilfe. „Ein System wie dieses kann uns Landwirten helfen Zeit zu sparen. Wir können das System mit dem Computer in unserem Büro steuern und haben darum mehr Zeit andere, ebenso wichtige Dinge zu erledigen“, stellt Frank Hausmann fest. Er ist der Betreiber des OPTIFERT-Testfelds.

Ein Düngesystem mit drei Modulen

Das vollautomatische System besteht aus drei Modulen: Zum einen aus einem Bodennährstoff-Sensorsystem zur kombinierten Messung von Nitraten, Ammonium, Kalium und Phosphaten. Für die Messung wird eine Bodenprobe in eine Extraktionsflüssigkeit überführt. Nach der Filtration wird die Menge der gelösten Nährstoffe in dieser Flüssigkeit gemessen. Auf diese Weise ist nur ein einziges Extraktionsverfahren nötig, gefolgt von einer einzigen Messung, was das aufwendige Erstellen von Übersichten über die Nährstoffkonzentration und von Tiefenprofilen obsolet macht.

Zweitens ist ein Software System enthalten, das die Daten der Sensoren empfängt und zusammen mit Pflanzenwachstumsmodellen und Wetterdaten verarbeitet, um den Düngebedarf für jede Wachstumsphase zu ermitteln. Zum Dritten ist ein mischendes und dosierendes Modul zu nennen, das speziell an die Anforderungen des Freilands angepasst ist. Es kann jegliche Düngemittel-Kombination herstellen. Das Dosierungsmodul kann an jedes Standard-Bewässerungssystem angeschlossen werden. Die jeweilige Dosis wird nicht nur an den Nährstoffbedarf jeder Fruchtfolge angepasst, sondern auch an das variierende Maß der Bewässerung.

Forschungsergebnisse

Die drei entwickelten Prototypen wurden in einem Maisfeld in Brandenburg in Deutschland getestet. 25 Hektar des Feldes wurden mit den OPTIFERT Prototypen gedüngt. Der Boden und die Pflanzen wurden während der gesamten Saison periodisch kontrolliert und analysiert und einem Vergleichsfeld gegenübergestellt, das ebenfalls 25 Hektar fasste und mit einem Standardverfahren gedüngt wurde. Proben der Biomasse, die Ende August 2013 entnommen wurden, zeigen eine Ertragssteigerung von 9% auf dem OPTIFERT-Testfeld. Die Leistung der Prototypen und die Ernteergebnisse des Testfeldes waren sehr überzeugend.

OPTIFERT vereint neun internationale Partner aus Wissenschaft und Praxis. Zu den Forschungspartnern zählen neben dem Koordinator ttz Bremerhaven die Technische Universität Wien (Österreich), die Universität Bremen (Deutschland) und die Universität Ermland-Masuren (Olsztyn, Polen). Die industriellen Partner sind Pessl Instruments GmbH (Österreich), Integrated Microsystems Austria GmbH (Österreich), Soil Moisture Sense LTD (Großbritannien), Hydro-Air GmbH (Deutschland) und die Agrargesellschaft „Niederer Fläming“ mbH Petkus (Deutschland).

Filmbeitrag von euronews/futuris: Die Zukunft der Landwirtschaft: http://www.ttz-bremerhaven.de/de/forschungsschwerpunkte/umwelt/forschungsprojekt…

Das ttz Bremerhaven ist ein unabhängiges Forschungsinstitut und betreibt anwendungsbezogene Forschung und Entwicklung. Unter dem Dach des ttz Bremerhaven arbeitet ein internationales Experten-Team in den Bereichen Lebensmittel, Umwelt und Gesundheit. Seit mehr als 25 Jahren begleitet es Unternehmen jeder Größenordnung bei der Planung und Durchführung von Innovationsvorhaben und der Akquisition entsprechender Fördermittel auf nationaler und europäischer Ebene.

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