Unsere Kompetenzbereiche

Foto: Manuel Gutjahr

Bodenparameter-Erfassung

Auf vielen landwirtschaftlichen Betrieben ist die kleinste Bewirtschaftungseinheit konventionell der Ackerschlag. Maßnahmen zur Düngung, Bodenbearbeitung oder Ernte werden dort meist flächeneinheitlich durchgeführt. Innerhalb eines Schlages kann es jedoch z. B. geologisch oder landnutzungsbedingt teilweise zu einer erheblichen Variabilität der Bodeneigenschaften kommen. Eine einheitliche Bewirtschaftung führt dann, z. B. bei der Düngung, dazu, dass auf einem Teil des Schlages das Ertragspotenzial durch zu geringe Düngegaben nicht ausgeschöpft wird. Andere Teile des Schlages erhalten dagegen zu hohe Dosen wodurch es zu Verschwendung von Ressourcen und zu Umweltbelastungen kommt. Gerade vor dem Hintergrund immer strengerer gesetzlicher Düngevorgaben ermöglicht eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung, die Applikationsmengen an diese kleinräumigen Bedarfsunterschiede gezielt anzupassen. Dafür ist allerdings eine hochauflösende Erfassung der räumlichen Variabilität der Bodeneigenschaften wichtig. Diese hohe Auflösung an Bodendaten kann durch kosten- und zeitintensive Laboranalysen allein nicht erzielt werden. Die Bodenkartierung mit Sensoren ist eine  vergleichsweise schnelle und kostengünstige Alternative.

Die Arbeitsgruppe „Bodenparameter-Erfassung“ erforscht, entwickelt und testet verschiedene Sensortechnologien auf ihre Eignung zur Kartierung physikalischer und -chemischer Bodeneigenschaften. Dabei arbeiten Boden-, Agrar- und Ingenieurwissenschaften eng zusammen.

Zu den verwendeten Ansätzen zählen unter anderem:

  • Geoelektrik (ECa),
  • Geomagnetik (EMI),
  • Ionenselektive Elektroden (z.B. pH, NO3, NH4+, K+),
  • Optische Spektroskopie im visuellen, Nahinfrarot- und mittleren Infrarotbereich (visNIRS, MIRS),
  • Terahertz-Spektroskopie (THz),
  • Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA),
  • laser-induzierte Plasmaspektroskopie (LIPS),
  • Gammaspektroskopie,
  • Durchdringungswiderstand.

Die Entwicklung dieser Technologien für die Bodenkartierung ist recht unterschiedlich. Einige Systeme sind noch nicht am Medium Boden getestet worden. Andere sind teilweise noch laborbasiert oder bereits als Handgeräte oder auf mobilen Plattformen für den stop-and-go- oder on-the-go-Einsatz im Feld geeignet. Ein wichtiges Ziel ist die Fusion und Integration mehrerer Sensorsysteme auf mobilen Multisensorplattformen, die eine simultane Messung mehrerer ertragsrelevanter Bodeneigenschaften mit nur einer Überfahrt ermöglichen. Für die Auswertung der dabei anfallenden großen Datenmengen arbeiten wir eng mit der ATB-Nachwuchsgruppe „Data Science in Agriculture“ zusammen. Um zukünftig auch Unterbodeneigenschaften sensorbasiert erfassen zu können, wird darüber hinaus ein System für Bodenprofilmessungen entwickelt. Durch die Kombination der so gewonnenen hochauflösenden Bodendaten mit Bestandsdaten aus der Arbeitsgruppe „Präzises Pflanzenmonitoring“ lassen sich außerdem Ertragseffekte einzelner Bodeneigenschaften auf bestimmte Kulturpflanzen näher untersuchen. Im Zusammenspiel leistet die sensorbasierte Bodenkartierung einen wichtigen Beitrag für eine digitale, ressourcenschonende und ertragsoptimierte Präzisionslandwirtschaft.

Kontakt

Dr. rer. nat. Vogel, Sebastian

Wissenschaftler, Arbeitsgruppenleiter "Bodenparametererfassung"


Abteilung: Technik im Pflanzenbau

E-Mail: SVogel@spam.atb-potsdam.de

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