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Bausteine des Precision Farming
FAKT-Maßnahme F3
LWA Biberach, 26.03.2015
Jürgen Ott
LTZ Augustenberg
Außenstelle Forchheim
Kutschenweg 20
76287 Rheinstetten
E-Mail: [email protected]
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Gliederung des Vortrags
Kurze Vorstellung der Maßnahme F3
Bodenuntersuchung und P-Düngung
N-Sensor-Einsatz
GIS-Anwendungen, Literatur, Allg. Hinweise
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FAKT-Maßnahme F3: Precision Farming
Nur in der „Wasserkulisse“, 5 Jahre!
Ermittlung des Phosphat-Düngebedarfs
mind. im 1-ha-Raster (1 x in 5 Jahren)
Teilflächenspezifische Phosphat-
Grunddüngung (2 x in 5 Jahren)
Stickstoffdüngung mit N-Sensor in Getreide,
Raps, Mais und Kartoffeln
(derzeit Reflexionssensoren, jährlich)
Nur a
ls P
aket!
Ziel: Einträge von Nitrat ins Grundwasser und
Phosphat in Oberflächengewässer reduzieren
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Bodenuntersuchung
Für eine teilflächenspezifische Düngung
müssen die Flächenunterschiede bekannt
sein!
EM-38-Bodenscanner wird empfohlen
Wenn schon teilflächenspezifische Boden-
untersuchung, dann für alle Grund-
nährstoffe und pH
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Bodenuntersuchung mit EM 38-Scanner
misst die scheinbare elektrische Leitfähigkeit
korreliert mit dem Tongehalt (=Feinerdeanteil)
Basis für eine „intelligente“ Bodenbeprobung
einmalige Dienstleistung
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Beprobungsraster
8◦20′24,213″O
48◦58′58,624″N
Untersuchungsraster nach F3: mind. 1 ha
starr Dynamisch / intelligent
10 ha
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Bodenuntersuchung Grundnährstoffe
K P
pH
Mg
Nach DüV alle 6 Jahre wiederholen
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Betriebskarte mit P-Verteilung
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Teilflächenspezifische P-Düngung
1. Applikations- oder Sollwertkarte erstellen
(Offline-Verfahren, für Schlag oder Betrieb)
2. Eigen- oder Dienstleistung
3. Maschinenauftrag erstellen und exportieren
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Teilflächenspezifische P-Düngung
Nach der Düngung: Ausbringungs- oder Streukarte als
Nachweis
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Teil 2
Einsatz von N-
Sensoren
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Sensor im Einsatz
Messen Regeln Ausbringen
Online-Verfahren
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Sichtbares Licht und Infrarotstrahlung
Kurzwelliges Infrarot (IR-A)
Mittelwelliges Infrarot (IR-B) Langwelliges Infrarot (IR-C)
Arbeitsbereich von
(Reflexions-)Sensoren
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Prinzip Reflexionsmessungen
Pflanzen nutzen Rotlicht zur Fotosynthese. Es wird
absorbiert und nur wenig reflektiert
Je mehr fotosynthetisch aktive Biomasse vorhanden ist,
desto weniger Rotlicht wird reflektiert (hpts. Chlorophyll).
Dieser Wert ist ein Indiz für die Stickstoffaufnahme
Im NIR-Bereich gilt das Gegenteil: nahinfrarotes Licht
(> 700 nm) wird vor allem von der Pflanzenstruktur
reflektiert
Aus den Spektralinformationen im Grün-/Rot- und/oder
im NIR-Bereich werden Vegetationsindizes berechnet
Je mehr Struktur, also Zellwände, Blätter und Stängel
vorhanden sind, desto mehr NIR-Licht wird reflektiert
Dieser Wert gibt Auskunft über die Bestandesdichte
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Reflexionsspektren von Winterweizen
Sorte Aristos, EC 39
Quelle: Dr. F.-X. Maidl, TU München
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Vegetationsindex Berechnung (nm) Beziehung zu
IR / R ratio infrared/red 780/670 Biomasse
IR / I1 ratio infrared/infrared 740/730 Biomasse
IR / I2 ratio infrared/infrared 740/720 Biomasse
IR / G infrared/green 780/550 N-Gehalt
NDVI normalized diff. veg. index (800-670)/(800+670)
Biomasse
SAVI soil adjusted veg. index (1+B)(800-
670)/800+670+B)
Biomasse
REIP red edge inflection point 700+40((670+780)/2-
700)/(740-700)
N-Gehalt, LAI
Vegetationsindizes - Beispiele
Anforderungen: Messgröße (N-Aufnahme) gut abbilden,
sortenunabhängig,
stabil gegen Umwelteffekte, großer Messbereich, geringe
Sättigungseffekte
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Vom Sensorwert zur N-Düngung
Reflexionsmessungen sind indirekte Messungen
Die Vegetationsindizes werden daher in die
agronomische Führungsgröße
„Stickstoffaufnahme in kg N/ha“ umgerechnet
Diese Umrechnungsformeln werden als
Messalgorithmen oder Regelfunktionen
bezeichnet
Sie müssen fruchtart- und stadienspezifisch sein
Sensoren müssen für jeden Einsatz kalibriert
werden
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Biomassekartierung
06.04.2011, EC 30-32
Wintergerste
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N-Düngung teilflächenspezifisch
06.04.2011, EC 30-32
Wintergerste
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N-Düngung Dokumentation/Nachweis
Pflicht:
Ausbringungskarte
+ N-Bedarfsermittlung
+ Schlagbilanz
Kür:
die N-Aufnahmekarte
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Beispiel Map-Overlay-Ansatz*
Ertrag 2010 Ertrag 2011 Ertrag 2012
Online-Messung
+ = Optimierte
teilflächen-
spezifische
Düngung
Zuschläge
Abschläge
Ertragserwartungskarte
* = auch Echtzeitansatz mit Kartenüberlagerung genannt
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Map-Overlay: weitere Beispiele
Ertragserwartungskarte
EM-38-Bodenscanner
Sensordaten
Reichsbodenschätzung
Blau = Betriebsdaten Rot = öffentliche Daten
Hofbodenkarte
Satellitenbasierte Karten,
geologische Karten,
……...…
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Anbau
Anzahl Sensoren
Lichtquelle
Lichtfarben
Lichtmessung
Vegetationsindex
Messabstand
Messfläche / Sensor
Messfläche / ha
Messalgorithmen
Map-Overlay
Kalibrierung
Preise €
Unterschiede bei Reflexionssensoren
Dachaufbau, Frontanbau, (Spritz-)Gestänge
2 bis theoretisch 50
LED, Xenon-Blitzlampe, Sonne
Grün, Rot und NIR
2 - 4 Wellenlängen
NDVI, REIP, firmeneigene, ….
Ca. 40 cm – 12 m
Ca. 60 cm - 3,50 m
Bei 28 m Arbeitsbreite ca. 5% - 25%
Ja / nein ; welche?
Möglich / nicht möglich
Einpunkt-, Zweipunkt-, keine
Ca. 17.000 bis ca. 35.000
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FAKT-Regelungen zum Sensoreinsatz
Düngebedarfsermittlung nach DüV
Getreide: Einsatz ab 2. N-Gabe (ca. ab BBCH 28)
Mais und Kartoffeln: als Startgabe nur 50 % der
N-Düngebedarfsmenge erlaubt
Winterraps: Herbstscan und Düngung der 1. Gabe
im Offline-Verfahren möglich
Förderfähige Fläche: nur sensortaugliche
Kulturen, die im ersten Jahr beantragt werden
Mais 2. N-Gabe: 8-10-Blattstadium
Kartoffeln 2. N-Gabe: zum Reihenschluss
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Teil 3
GIS-Anwendungen,
Literatur, allgemeine
Hinweise
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GIS*-Anwendungen
Vielfältige georeferenzierte Daten müssen
verwaltet werden!
GIS = Geografische Informationssysteme (FIONA, Google-Earth)
Prüfen, ob Ackerschlagkartei evt. um
GIS-Modul aufrüstbar ist
Dies erfolgt entweder in der Ackerschlag-
kartei mit GIS-Modul oder in einem
Online-Portal der Dienstleister
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Literatur und Links
Lorenz ▪ Münchhoff: „Teilflächen bewirtschaften“
DLG-Verlag, ISBN 978-3-7690-2040-3, 7,50 €
„Optische Sensoren im Pflanzenbau“
DLG-Merkblatt 390
http://www.dlg.org/dlg-merkblatt_390.html
www.landwirtschaft-bw.info/pb/,Lde/Startseite
Link Gemeinsamer Antrag
www.ltz-augustenberg.de
Link Greening und FAKT
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Allgemeine Hinweise
Für den ersten Einsatz des N-Sensors brauchen
Sie Hilfe vor Ort!
Danach brauchen Sie einen Ansprechpartner, den
Sie während der Düngesaison immer erreichen
können.
Trotz allem HighTech: Die Technik kann Ihnen
nicht alles abnehmen. Ihr Erfahrungswissen über
Ihre Schläge bleibt unentbehrlich.
Schnittstellenproblematik: Sind alle geplanten
Komponenten Ihres Systems untereinander
kompatibel? Isobus? Serielle Schnittstelle?
Maschinendaten? GIS-Datenformate?
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Vielen Dank für
Ihre
Aufmerksamkeit.
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Umschreibung Precision Farming
Unter Precision Farming versteht man ein Konzept zur Anpassung
der Landbewirtschaftungsmaßnahmen an die Variabilität der Standort-
und Bestandsparameter. Folgende Ziele werden damit verfolgt:
ökonomische Ziele:
o Erhöhung der Ertragssicherheit und -qualität
o Einsparung von Betriebsmitteln
o Einsparung von Maschinen- und Arbeitszeiten
o Verbesserte Dokumentation des Produktionsprozesses
ökologische Ziele
o nachhaltige, integrative und umweltschonende Landwirtschaft
durch sparsameren Umgang mit Ressourcen
Ein wesentlicher Aspekt des PF ist die teilflächenspezifische
Bewirtschaftung von Schlägen. Gleichwohl können die verfügbaren
Techniken aber auch für eine verbesserte schlageinheitliche
Bewirtschaftung eingesetzt werden (allgemeiner Einsatz).
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Betriebsgrößen im Ländervergleich
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Schlaggrößen im Ländervergleich
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