Optische Pflanzen-Sensoren: Wie nützlich sind sie bei der Düngung?


Hohe Effizienz im Verwerten von gedüngtem Stickstoff ist eine im strengere Anforderung an den umweltverträglichen und wirtschaftlich erfolgversprechenden Pflanzenbau. Die vom Boden freigesetzten N-Mengen werden jedes Jahr von der Witterung stark beeinflusst. Sie können tatsächlich erst im Vegetationsverlauf gut abgeschätzt werden. Nur das Aufteilen der N-Düngung auf mehrere Gaben ermöglicht daher das genaue Anpassen der Düngung an den aktuellen N-Bedarf von z.B. Winterweizen. Aber wie weiß der Landwirt, wieviel Stickstoff seine Pflanzen bereits aufgenommen haben? Und wieviel er ergänzen soll?

Vorteil der Düngung nach N-Pilot gegenüber einem fix vorgegebenem Düngeschema (max. erlaubte Menge nach Düngeverordnung); Versuch Borealis L.A.T, 2018.

Pflanzensensoren geben eine klare Antwort

Pflanzensensoren messen die vom Pflanzenbestand reflektierte elektromagnetische Strahlung. Wie die Abbildung zeigt – und wie jeder Landwirt weiß: Im Bereich des sichtbaren Lichts (400 bis 700 Nanometer) reflektieren gesunde und gut mit Stickstoff versorgte Pflanzen weniger Strahlung – sie erscheinen dem menschlichen Auge dunkler. Umgekehrt verhält es sich im Nahinfrarot-Bereich: Hier messen optische Sensoren deutlich mehr Strahlung, je mehr Biomasse (Halme, Blätter) auf diesen Flächen steht. Chlorophyllgehalt und Biomasse erlauben letztlich das ausreichend genaue Berechnen der Stickstoffaufnahme des Pflanzenbestandes.

Genauigkeit der Mess-Systeme

Mit der Kenntnis der aktuellen Stickstoff-Aufnahme kann die Höhe der erforderlichen Ergänzungsdüngung standortspezifisch bestimmt werden – Methoden, die zukünftig rasch zur guten landwirtschaftlichen Praxis werden sollten: Mit einfachen Hand-Messgeräten wie dem N-Pilot® (Borealis L.A.T) für 2500€ bis hin zum vollautomatischen Mess- und Applikationsprinzip ISARIA® (Fritzmaier/Claas) oder N-Sensor® (Agricon/Yara) für rund 30000€ stehen dem Landwirt heute für Getreide und Raps technische Lösungen zur Verfügung, die schon nach 10-15 Minuten eine schlagspezifische Empfehlung bzw. mit den teuren Lösungen sogar eine teilflächenspezifische Düngung ermöglichen. Die auf Chlorophyllgehalt und Biomasse geeichten Systeme ermöglichen dem Landwirt somit einen wirklichen Paradigmenwechsel in der N-Düngung, weg von Durchschnittsempfehlungen und langwierigen Bodenanalyse, hin zum Prinzip: Frage die Pflanze, welchen Stickstoffbedarf sie hat.

Zum Nutzen dieser Systeme

Feldversuche zu Winterweizen zeigen, dass Sensoren den N-Bedarf erkennen und in der Höhe der Düngung sowie deren Verteilung entsprechend reagieren. Im Versuch der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen wurde die Düngung zu Weizen mit der erlaubten Höchstmenge nach Düngeverordnung von 192 kg N/ha (max. DüVO) durchgeführt; daneben erfolgte eine Düngung nach N-Pilot-Empfehlung. Das Handsensorgerät empfahl aufgrund der Gegebenheiten am Standort nur 150 kg N/ha, also eine Einsparung der Düngermenge um 42 kg N/ha. Der Ertrag war mit 10,7 t/ha nahezu gleich mit jenem der Maximalvariante (10,8 t/ha). Auch der Rohproteingehalt von 13,7% unterschied sich kaum von jenem der Variante mit maximal erlaubter N-Düngermenge (14%).  Die Einsparung durch die Düngung nach N-Pilot betrug in diesem Versuch 20 EUR/ha. Bei der Messung von 250 ha Weizenfläche hat sich das Gerät bereits amortisiert

Wesentlich mehr Potential haben sensorgestützte Systeme in der genauen Einschätzung des N-Freisetzung aus organischen Düngern. Damit lässt sich die N-Effizienz nach Erfahrungen der TU München oft um 20 bis 30 kg pro Hektar verbessern.

Erste Chlorophyll-Messgeräte fanden bereits Ende der 90er Jahre größere Verbreitung. Nun bietet Borealis L.A.T den neu entwickelten N-Pilot an. Damit der Landwirt zum Schossen und zur Ähre den Düngebedarf messen kann, muss er bei der Andüngung (bzw. bis 10 Tage vor der Schosser-Messung) eine Referenz-Zone anlegen, auf dem der N-Pilot auf Sorte und Standort kalibriert wird.

Die Referenz-Zone wird angelegt, indem auf 30 bis 50 Meter in einer Fahrgasse 50 kg N/ha mehr als im Praxisschlag gedüngt wird (z.B.: 50N-Andüngung, also 100 N in der Referenz-Zone) und so der Pflanze ein unlimitiertes N-Angebot zur Verfügung steht.

Borealis L.A.T