Bodenfruchtbarkeit

Feldtauglicher Röntgenfloureszenzmesser (XRF) (Abbildung: analyticon, ATB)

Kontakt: Robin GebbersVolker DworakBenjamin Mahns, Marcel Oertel, Michael Schirrmann

Zielgrößen der sensorgestützten Bodenkartierung sind pflanzenverfügbare und fixierte Nährstoffe, Azidität, organische Substanz, Wassergehalt, Textur, Lagerungsdichte, Porosität und biologische Aktivität.

Es werden Verfahren der Geoelektrik, VisNIR-, Raman- und XRF-Spektroskopie eingesetzt. Völlig neu ist die Terahertz-Spektroskopie, zu der Grundlagenforschung geleistet wird. Die genannten Bodensensoren sollen auf halbautomatischen und (teil-) automatischen Plattformen eingesetzt werden. Für die vollautomatischen Anwendungen wird in Zusammenarbeit mit der TU Berlin ein autonomer Probenehmer (Roboter) entwickelt. Die Sensordaten werden mittels aktueller Verfahren des maschinellen Lernens fusioniert und ausgewertet. Geostatistische Methoden dienen der Modellierung für die räumliche Vorhersage und Abschätzung von Beprobungsabständen.

Aktuelle Forschungsfragen

  • Wie ist die Bodenfruchtbarkeit innerhalb von Schlägen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung kostengünstig zu charakterisieren?
  • Welche Beziehungen bestehen zwischen relevanten Bodeneigenschaften und den Signalen verschiedener Sensoren? 
  • Wie lässt sich die Beziehung Sensorsignal-Bodeneigenschaft mathematisch modellieren und zur Prognose nutzen?
  • Wie lässt sich die automatische Probenzuführung und -konditionierung für den mobilen Einsatz von Bodensensoren gestalten, um gute Messergebnisse zu erzielen?
  • Wie lassen sich Sensordaten in Entscheidungsunterstützungssysteme für das Bodenmanagement einbinden (Düngung, Bodenbearbeitung, Bewässerung)?
  • Wie groß ist die Variabilität von Bodeneigenschaften (Kontrast, Frequenz)?
  • Welche Auswirkungen haben Bewirtschaftungsmaßnahmen auf Bodeneigenschaften und welche Schlussfolgerungen sind daraus für das Bodenmanagement zu ziehen?

Aktuelle Forschungsarbeiten

  • Untersuchung der Bodenfruchtbarkeit mit stationären und mobilen Sensoren sowie multivariaten Verfahren der räumlichen Statistik
  • Terahertz-Messtechnik zur Untersuchung von Böden 
  • Projekt I4S: Intelligence for Soil - Integriertes System zum ortsspezifischen Management der Bodenfruchtbarkeit
  • Projekt ph-BB: Präzise Kalkung in Brandenburg
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