Sensorik im Pflanzenbau – Erfahrungsberichte aus der Praxis^*

Sensor technology in crop production – practical experience

Näher sollen die sogenannten „Stickstoff-Sensoren“ betrachtet werden. Wo erscheint aus pflanzenbaulicher Betrachtung deren Einsatz sinnvoll?

Die pflanzenbaulichen Ziele des Sensoreinsatzes unterscheiden sich nach den Entwicklungsstadien des Getreides:

In vergleichbarer Weise lassen sich die pflanzenbaulichen Ziele für den Einsatz von Wachstumsreglern im Getreide beschreiben:

Die Aufzählung umfasst die denkbaren Zeitpunkte für einen produktionstechnischen Eingriff. Je nach Standort kann sich die Häufigkeit eines produktionstechnischen Eingriffs unterscheiden.

Entsprechend kann man für Raps pflanzenbauliche Ziele beschreiben, zu denen eine Differenzierung von Maßnahmen sinnvoll erscheint:

Auch im Raps kann eine Anpassung der Wachstumsregulierung (des Fungizideinsatzes) sinnvoll sein: Die Ziele sind:

Bei Raps scheint es, analog zum Getreide im zeitigen Frühjahr sinnvoll, unterschiedliche Entwicklungen oder Ernährungssituationen bereits im Herbst auszugleichen. Da nach unseren Auswertungen Winterraps erst auf deutlich schwächere Böden mit Ertragsminderungen reagiert als Weizen, halten wir eine Egalisierung des Bestandes in der Herbstentwicklung für notwendig (Abb. 1).

Abb. 1. Mögliche Eingriffszeit­punkte für den Einsatz von Sensoren im Win­terraps im Herbst nach Frühsaat.

Betrachtet man dazu die N-Düngung des Rapses im Herbst, bilden sich zwei Szenarien heraus. Bei einer Frühsaat kann zumindest auf besseren Böden abgewartet werden, ob der Raps die ausreichende Zeit nutzen kann, um sich im Boden vorhandene Nährstoffe anzueignen. Sind ab dem 4-Blattstadium Mangelerscheinungen festzustellen, kann über die Sensorik eine differenzierte Versorgung von Teilflächen erfolgen. Gerade wenn die verwendeten N-Mengen eher gering ausfallen, kann es sogar sinnvoll sein, eine zweite N-Düngung im Laufe des Oktobers durchzuführen, wenn weitere Mangelerscheinungen auftreten, bevor der Raps eine Frischmasse von 1 kg/m² erreicht (entspricht 50 N kg/ha).

Anders sieht das Ganze für ein Spätsaatszenario aus. Die verbleibende Vegetationszeit ist knapp und erfordert evtl. eine sehr zeitige Zufuhr von Düngern. Diese wird in der Regel konstant über die Fläche erfolgen. Dazu ist die Menge nicht zu hoch anzusetzen, um zu einem späteren Zeitpunkt noch Möglichkeiten einer differenzierten Düngung zu nutzen, welche Unterschiede in der Bestandesentwicklung bzw. Nährstoffversorgung berücksichtigt.

Grundsätzlich können zwei Düngungszeitpunkte im Herbst sinnvoll sein. Kann abgewartet werden, bis sich eine Reaktion später in der Herbstentwicklung zeigt, reicht eine Düngung aus. Schließlich muss auf besseren Böden mit höherem Nachlieferungspotenzial nicht zwingend im Herbst Stickstoff gedüngt werden (Sieling et al., 2010, Hanse Agro Versuche Thüringen Jahre 2006–2009).

Je früher ein Einsatz im Herbst erfolgt, umso schwie­riger wird es, einen alleinigen Sensoreinsatz zu nutzen. Daher bleibt eine konstante Zufuhr von Düngern oder es müssen Informationen z.B. über N-Reste der Vorfrucht, Nmin-Werte in Teilflächen o.ä. in ein Map-Overlay verschnitten werden bzw. alleinig als Karte genutzt werden.

Im Frühjahr wird dann in der Regel die N-Düngung, vor allem zum ersten Termin, über einen Kartenansatz gefahren, welcher Ertragspotenzial und aufgenommene N-Menge der Teilflächen zur Düngermenge zusammenführt. Zur weiteren N-Düngung kann evtl. die Sensorik das Bestandesbild erfassen. Dabei muss der, noch nicht von der Pflanze aufgenommene, Stickstoff der N1-Gabe als Transit-Stickstoff berücksichtigt werden, damit es nicht zur Überdüngung kommt.

Dieses ist allerdings nur möglich, wenn keine Stickstoffform in Kombination mit Schwefel ausgebracht werden soll!

Ein differenzierter Wachstumsreglereinsatz kann durchaus sinnvoll sein. Dieser berücksichtigt Teilflächen z.B. mit stärkerer Entwicklung aufgrund erhöhter N-Nachlieferung oder überhöhte Bestandesdichten aufgrund der Ausfallrapsproblematik. Diese darf dann nicht mit Produktionsmitteln wie Insektiziden kombiniert werden, da diese eine konstante Ausbringmenge erfordern.

Etwas anders stellt sich die Situation im Getreide, hier beispielhaft für Winterweizen dar. Die Abb. 2 zeigen für die Frühjahre 2009 und 2010 den Witterungsverlauf am Standort Hannover. In 2010 war wiederholt eine zeitig einsetzende Frühjahrstrockenheit ab Ende März/Anfang April zu beobachten. Diese zeigte sich auch für das Jahr 2009. Wurde die zweite Gabe der N-Düngung zum Beginn April ausgebracht, fiel diese auf den oberflächlich abgetrockneten Boden, da es einige Tage zuvor zuletzt geregnet hatte. Im ganzen April folgten dann nur sehr wenige Niederschlagsereignisse, die über die Menge von 3 mm nicht hinausgingen. Damit war ein ausreichendes Lösungsgeschehen, welches den Stickstoff zu den Wurzeln transportierte, nicht gegeben! Im Jahr 2010 waren die Gegebenheiten zum gleichen Zeitraum etwas günstiger.

Abb. 2 und 3.    Witterungsverlauf Fe­bruar bis Juli 2009 und 2010 am Standort Han­nover sowie mög­liche Düngungszeitpunkte; Datenquelle: Deutscher Wetterdienst (DWD).

Schaut man jetzt auf die möglichen Einsatzzeitpunkte eines Sensors zur N-Düngung, so wäre es auf manchem Standort wünschenswert, bereits zu Vegetationsbeginn Unterschieden in der Bestandesdichte bzw. -entwicklung durch die N-Düngung zu begegnen. Zu dem Zeitpunkt können einige Sensoren durchaus Unterschiede im Bestand messen. Da Weizen bis zum Ende der Bestockung aber lediglich 30–40 N kg/ha aufgenommen hat (Schmid und Maidl, 2004), sind die Unterschiede in Form aufgenommenen Stickstoffs aber eher gering. Liegen z.B. Differenzen von 20 N kg/ha vor, wäre diese Spanne für eine differente N-Ausbringung zu gering. Entsprechend müsste man einen Faktor für die Differenzen der N-Düngung in den Teilflächen einbauen. Dieses würde aber auch Fehl­einschätzungen ermöglichen. So erwärmen sich zu Vegetationsbeginn die sandigen Teilflächen früher als lehmigere Bereiche und führen dadurch zu einem zeitigeren Wachstumsbeginn. Entsprechend würde die Regelung des Sensors dort geringere N-Mengen ausbringen. Gerade die leichteren Teilflächen bieten ein geringeres Nachlieferungspotenzial. Die Nährstoffversorgung könnte zeitig abreißen. Daher erscheint zu Vegetationsbeginn ein Hinterlegen von Karten in Form von Map-Overlay sinnvoller.

Zur N2-Gabe wird dann üblicherweise der Sensor eingesetzt, indem direkt die gemessene N-Aufnahme die N-Düngung bestimmt. Dieses Stadium wird mit EC 30-32 angegeben (YARA, 2012; Schmid und Maidl, 2004). Hier greift dann in frühjahrstrockenen Jahren die zuvor beschriebene unzuverlässige Düngerwirkung. Wir nehmen ein steigendes Interesse der Praxis wahr, diesem Problem mit dem Einsatz von stabilisierten N-Düngern zu begegnen, welcher die N1- und N2-Gabe im Frühjahr zusammenfassen lässt. Dann wird allerdings der Einsatz der Sensorik weiter eingeschränkt. Hier gilt es, die notwendigen Anpassungen von Düngungszeitpunkten in die sensorgestützten N-Düngungsverfahren einzubauen.

Für die weiteren Düngungszeitpunkte, also die dritte N-Gabe zu EC 37/39 und gegebenenfalls eine vierte als Qualitätsgabe, ist der Einsatz von Sensorik sinnvoll und relativ unproblematisch. Wirkungsminderungen der N-Gaben durch Trockenphasen treffen andere Verfahren gleichermaßen (Abb. 2).

Die Abb. 3 stellt die Zeitpunkte der N-Düngung zu den entsprechenden Entwicklungsstadien dar. Sie bezieht sich auf die klassische Aufteilung auf drei Gaben plus evtl. eine zusätzliche Qualitätsgabe (N4). Gerade die ertragsrelevante N2-Gabe muss vorgezogen werden, wenn diese vor einsetzender Trockenheit wirksam werden soll. Die Alternative des Einsatzes stabilisierter N-Düngerformen wurde bereits weiter oben angesprochen.

Abb. 4. Möglicher Einsatz von N-Sensoren zu ver­schiedenen Entwick­lungsstadien des Winterweizens. Die N2-Gabe muss evtl. wegen der Gefahr von Troc­kenheit vorgezogen werden.

Der Einsatz von Wachstumsreglern und Fungiziden in Winterweizen hängt stark von den Witterungsverhältnissen, dem Boden und dem Bestandesaufbau ab. Diese unterscheiden sich naturgemäß innerhalb der Fläche. Deshalb erscheint ein differenzierter Einsatz sinnvoll und wird teilweise bereits praktiziert. Folgende Stadien kommen speziell für den Einsatz von Wachstumsreglern in Frage:

Eine gleichzeitige Differenzierung von Fungiziden ist nicht immer sinnvoll. Bisher gibt es hierzu kaum Untersuchungen. Grundsätzlich kann aber gesagt werden, dass Krankheiten, welche über Etagen springen und auf Feuchtigkeit im Blattapparat angewiesen sind, durchaus in einer angepassten Fungizidmenge in Kombination mit Wachstumsreglern ausgebracht werden können. Dazu gehört z.B. Septoria tritici. Hingegen sind windbürtige Krankheiten wie die Roste problematisch, wenn zu niedrige Fungizidmengen eingesetzt werden.

Nicht alle Landwirte sind gleichermaßen mit den Entscheidungskriterien für eine sinnvolle N-Düngung vertraut. Hier verspricht die Sensorik, speziell, wenn diese mit Kurven zur N-Düngung hinterlegt sind, eine Automatisierung von Entscheidung und Ausbringung.

Man findet in der landwirtschaftlichen Praxis sehr unterschiedliche Meinungen zum Einsatz von Sensortechnik. Ohne Frage besteht aber noch genug Entwicklungsbedarf, um die heutigen Grenzen weiter zu verschieben.

Wiederholt auftretende Fragen sind auch noch heute u.a.:

Gerade der letzte Punkt ist nur unbefriedigend zu beantworten. Und die Aussagen einiger Hersteller zu dieser Frage haben das Vertrauen der Praxis nicht verbessert!

Um die Nutzbarkeit von Sensorik in der Praxis weiterzuentwickeln, muss Bedienung, Zuverlässigkeit und Einfachheit des Einsatzes verbessert werden. Aber auch inhaltlich bleibt noch viel zu tun. So fehlen häufig die Erkenntnisse, welche Kenngrößen z.B. an unterschiedlichen Standorten berücksichtigt werden müssen, wenn neben dem Online-Einsatz auch das sogenannte Map-Overlay-Verfahren genutzt werden soll. Denn diese können an verschiedenen Standorten von unterschiedlicher Bedeutung sein.

Auch jüngste Ergebnisse zeigen, dass die Wirtschaftlichkeit des Sensoreinsatzes noch nicht befriedigen kann!

Fußnoten: