Stickstoffdüngung mittels Sensoren besser an Pflanzen und Böden anpassen
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European Journal of Agronomy 34, 126462, 2022
Um eine gute Ernte zu gewährleisten und die Umwelt zu schonen, ist ein Stickstoffüberschuss zu vermeiden. Agroscope untersucht, wie sich die Stickstoffdüngung besser mit der Nachlieferung des Bodens und dem Bedarf der Pflanzen abstimmen lässt.
Kommerzielle Sensorsysteme wie traktor-, drohnen- sowie satellitenbasierte Anwendungen sind heute bereits für eine bedarfsgerechte Stickstoffdüngung verfügbar. Damit diese Systeme jedoch effektiv und effizient in der Landwirtschaft eingesetzt werden können, ist eine Weiterentwicklung unter Praxisbedingungen notwendig. In Zukunft könnten satellitenbasierte Anwendungen für die standortangepasste Düngung genutzt und je nach Bedarf durch Drohnen und/oder traktorbasierte Systeme unterstützt werden.
Düngung anpassen – Boden, Wasser und Luft schonen
Bei der Stickstoffdüngung ist es wichtig, richtig zu dosieren – das heisst: die Düngemenge unter Berücksichtigung des Bodenvorrats an Stickstoff zeitlich und räumlich an den Bedarf der Pflanzen anzupassen. So kann vermieden werden, dass überschüssiger Stickstoff in die Umwelt gelangt und als Nitrat das Grundwasser belastet oder als Lachgas den Treibhauseffekt verstärkt.
Um einen Indikator für die Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff zu erhalten, wurde in einer Winterweizen-Studie der Nitratgehalt im Bodenwasser gemessen. Dazu nutzten Agroscope-Fachleute im Ackerboden eingelassene Saugkerzen und Sensoren auf einer Tiefe zwischen 15 und 45 cm. Allerdings ist dieser Indikator allein nicht ausreichend, um die Stickstoff-Aufnahme der Pflanze zu ermitteln. Deswegen analysierten die Forschenden parallel dazu Multispektralbilder einer Kameradrohne und Pflanzenproben, um den Stickstoffgehalt in der Pflanze zu messen. All diese Daten wurden miteinander verknüpft, um den Zusammenhang zwischen den dynamischen Prozessen der Stickstoff-Nachlieferung im Boden und der Aufnahme in den Pflanzen zu ermitteln.
Mit Drohnen die Stickstoffaufnahme der Pflanzen messen
Während der Saison nehmen die Pflanzen das verfügbare Nitrat im Bodenwasser weitgehend auf, aber der Boden liefert auch nach. Dabei spielen Wetterbedingungen eine grosse Rolle, etwa wenn das Wasser knapp wird. Die Resultate zeigten, dass es möglich ist, mit geeichten Multispektralbildern die Stickstoffaufnahme der Pflanzen zu messen. In Kombination mit Rechenmodellen, die die Stickstoff-Nachlieferung aus dem Boden bestimmen, kann man die Stickstoffdüngung genauer dosieren und Überschüsse reduzieren.
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Gezielt düngen dank Digitalisierung
Fazit
- Bei der Stickstoffdüngung ist es wichtig, richtig zu dosieren, weil überschüssiger Stickstoff das Grundwasser belasten oder Treibhausgase bilden kann.
- Multispektralbilder von Drohnen oder Satelliten erlauben es, die Stickstoffaufnahme der Pflanzen während der Saison zu messen.
- Wöchentliche Messung von Nitrat in der Bodenlösung ist als alleiniger Indikator nicht geeignet, um die dynamischen Prozesse der Stickstoff-Nachlieferung im Boden zu beschreiben. Hier besteht Forschungs- und Entwicklungsbedarf.
- In Kombination mit Ergebnissen anderer Studien liess sich zeigen, dass es ohne Ertragseinbussen möglich ist, die Stickstoffüberschüsse um rund 30 % zu reduzieren.
- Das erworbene Wissen wird in der Versuchsstation «Smarte Technologien» in den Kantonen Thurgau und Schaffhausen auf Praxisbetrieben weiterentwickelt und in die Praxis umgesetzt.
Literaturhinweis
Stickstoffdüngung mittels Sensoren besser an Pflanzen und Böden anpassen
