Intelligentes Bewässerungs- und Düngesystem für europäische Landwirte
Landwirte können künftig ihre Ackererträge deutlich steigern, wenn sie ein neu entwickeltes Bewässerungs- und Düngesystem einsetzen. Es entscheidet selbständig, wann eine Pflanze Wasser oder Dünger benötigt und welche Menge. Anschließend wird sie mit der individuell abgestimmten Dosierung versorgt.
Das neue softwaregestützte Bewässerungs- und Düngesystem im Einsatz auf dem Acker.
Foto: ttz/pr
Entstanden ist das maßgeschneiderte System im Rahmen des Forschungsprojektes OPTIFERT. Gemeinsam mit neun Partnern hat das Technologie-Transfer-Zentrum (ttz) Bremerhaven daran gearbeitet. Nach ersten Tests in der Praxis fiel die Ernte um neun Prozent höher aus.
Dafür haben die Wissenschaftler unweit von Berlin auf einer Fläche von 100 Hektar Mais einen Prototypen ihres Bewässerungs- und Düngesystems eingesetzt. Um den Test mit dem computergestützten System durchführen zu können, musste zunächst die Stromversorgung auf dem Feld eingerichtet werden.
Drei Module
Das neue System besteht aus drei Komponenten: Ein Bodennährstoff-Sensorsystem misst den Anteil von Nitraten, Ammonium, Kalium und Phosphaten im Boden. Dafür wird eine Bodenprobe in eine Extraktionsflüssigkeit überführt. Nach der Filtration werden die gelösten Nährstoffe gemessen. Das Besondere an dem Verfahren ist, dass nur ein einziges Extraktionsverfahren nötig ist und auch nur eine einzige Messung. Ein Software-System empfängt die Daten der Sensoren. Zusammen mit den Pflanzenwachstumsmodellen und den Wetterdaten werden diese ausgewertet, um den jeweiligen Düngebedarf in jeder einzelnen Wachstumsphase zu ermitteln.
Um die passende Mischung zu erhalten, kommt als drittes das mischende und dosierende Modul zum Einsatz. Es ist an die speziellen Anforderungen des Freilands angepasst ist und stellt jede Düngemittel-Kombination her. Das Besondere an dem Dosierungsmodul ist, dass es sich an den Nährstoffbedarf jeder Fruchtfolge anpasst und auch das Maß der Bewässerung darauf abstimmt.
Eine Einheit von drei Chips zur Messung von NO3, NH4, K und PO4 (Chipgröße 16 mm x 26 mm).
Quelle: ttz/pr
„Mit dem System können wir viele Faktoren überprüfen. Regen zum Beispiel, oder den Lichteinfall. Und die Bodenstruktur, die Homogenität. Man kann natürlich nicht alles kontrollieren, das den Mais beeinflusst. Aber allein diese Faktoren zu überwachen, ist eine Herausforderung“, erklärt die Chemikerin und Koordinatorin des OPTIFERT-Projektes Lucía Doyle Gutiérrez.
Bislang Erfahrungswerte als Richtschnur
Derzeit setzen Landwirte im Freiland-Anbau hauptsächlich schwer lösliche, feste Mineraldünger ein, die mit der Aussaat verteilt werden. Basis der Düngemittelmengen sind hier Erfahrungswerte. Sobald das Düngemittel auf dem Feld verteilt ist, hat der Landwirt keinerlei Einfluss mehr. Die Düngemitteldosis kann während des Pflanzenwachstums nicht mehr korrigiert oder angepasst werden.
Das neue kombinierte Bewässerungs- und Düngesystem bietet jeder Anbaupflanze nun eine Versorgung in Echtzeit – dann, wenn Wasser und Dünger benötigt werden. Der Landwirt erhält die benötigten aktuellen Informationen über den Boden, die Lebensbedingungen der Pflanzen sowie die Witterungsverhältnisse.
Die bedarfsgerechte Versorgung der Pflanzen sorgt dafür, dass weder eine Unterversorgung noch eine Überdüngung mit Nährstoffen stattfindet. Eine Überdüngung kann zu Ernteverlusten und möglicherweise sogar zu Umweltschäden führen, wenn die Nährstoffe nicht von der Pflanze aufgenommen werden können und in das Grundwasser geleitet werden.
Damit die Pflanze jedoch richtig versorgt wird, muss der Landwirt zunächst alle notwendigen Daten über die Versorgung der Pflanze und den Boden kennen, wie sie das neue System liefert.
An Klimaveränderungen anpassen
Das OPTIFERT-System bietet den europäischen Landwirten zahlreiche Vorteile. So können sie mit dem System auf Veränderungen in Klima und Wirtschaft zielgerichtet reagieren. Die Entwicklung und Implementierung eines bedarfsgerechten, vollautomatischen und kombinierten Bewässerungs- und Düngesystems ermöglicht den europäischen Landwirten eine Überwachung und Kontrolle ihres Wasser- und Düngemittelverbrauches. Kurz: das OPTIFERT-System vereint Ertragssteigerung, Ressourcenschonung und den Umweltschutz.
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