Bestandesführung im Verbundprojekt

Präsentation zum Thema: "Bestandesführung im Verbundprojekt"—  Präsentation transkript:

1 Bestandesführung im Verbundprojekt
preagro Standortbeschreibung Boden, Relief, Wasser, Klima Ableitung Ertragspotenzial Planung der Bestandesführung (aktuelles Ertragsziel) Bodenbearbeitung Grunddüngung Standortkenntnis des Landwirts und aktuelle Bestandes-informationen Ernte Aktuelle Bestandesinformationen Aussaat N3 Herbizide Wachstumsregler/Fungizide N1 Übersicht Module Nutzeroptionen des Managementsystems N2

2 Übersicht Softwaremodule
Modulübersicht Übersicht Softwaremodule Modul Entwicklungsphase Ertragspotenzialabschätzung in Modul Aussaat integriert Als eigenständiges Modul geplant Bodenbearbeitung umgesetzt Aussaat Winterweizen umgesetzt N-Düngung Winterweizen umgesetzt Grunddüngung Algorithmus fertiggestellt Herbizide Algorithmus in Erprobung Wachstumsregler Algorithmus in Erprobung Fungizide Algorithmus in Erprobung

3 Standortbeschreibung
Der erste Schritt im Precision Agriculture ist die Beschreibung agronomisch relevanter Standortcharakteristika und deren räumliche Abgrenzung. Dafür eignen sich besonders folgende Eingangsinformationen: Reichsbodenschätzung Relief (Digitale Geländemodelle) Bodenleitfähigkeit Ertragskartierung Luftbilder und Digitale Hof-Bodenkarten Bestandesführung

4 Ableitung von Ertragspotenzialen
Das Ertragspotenzial gilt als theoretischer Wert, ist statisch und unabhängig vom tatsächlichen Anbau eines entsprechenden Bestandes und lässt sich aus der Bodengüte und dem verfügbaren Niederschlag ableiten.

5 Modul Ertragspotenzialabschätzung
Abfrage der durchschnittlichen Jahresniederschlagsmenge und Abschätzung des Ertragspotenzials anhand von Eingangsinformationen zur Bodengüte (Reichsbodenschätzung oder Hof-Bodenkarte)

6 Ertragsziel Aus dem Ertragspotenzial, wird
durch Berücksichtigung von jahresspezifischen Informationen zu Anbaudaten, Anbaubedingungen und der Standortkenntnis des Landwirts ein aktuelles Ertragsziel abgeleitet. Diese Angaben werden räumlich zuordenbar über die Eingabemaske der Module abgefragt. Vorinformationen können durch den Nutzer angepasst werden.

7 Ziele der ortsspezifischen Bodenbearbeitung
Eine krumentiefe Bodenlockerung kann dort unterbleiben, wo diese nicht erforderlich ist. Dies ermöglicht die Senkung von Kosten der Bodenbearbeitung geringerer Arbeitszeitaufwand geringerer Kraftstoffbedarf Bodenschutz Bessere Befahrbarkeit eines nicht überlockerten Bodens Prävention von Bodenerosion

8 Algorithmus des Moduls Bodenbearbeitung
Boden wird nur dort tief bearbeitet, wo Tongehalt < 12% (Lockerung von zur Verdichtung neigenden Zonen) Staunässe oder Grundwassereinfluss vorhanden (Durchlüftung Sauerstoffarmer Zonen) Erosion vorherrscht, (an Kuppen und Hangschultern soll durch tiefere Einarbeitung von Stroh Struktur verbessert werden) Regelgröße: Bearbeitungstiefe einer passiven Bodenbearbeitung (8-25 cm)

9 Eingabemaske Modul Bodenbearbeitung
Informationen aus Reichsbodenschätzung (Ackerzahl) oder Bodenansprache Informationen aus Relief (Wasserhaushalt) Lageplänen von Dränagen oder Standortkenntnis des Landwirts Eigenschaften sind innerhalb des Schlages räumlich frei zuordenbar

10 Räumliche Zuordnung von Bodeneigenschaften
Berechnung

11 flache Bearbeitung Bearbeitungskarte tiefe Bearbeitung

12 Algorithmus für ortsspezifische Aussaat
Jahresniederschlag Gelände: Kuppe, Senke, Hang Bodentextur Gelände: Kuppe, Senke, Hang Bodenart Bodenzahl Sorte: (BSA-Sortenliste) Exposition Bodentyp Bodenzahl Bestandesdichte; Kö./Ähre Bodenart Vorfrucht Auswinterungsverluste Organische Substanz Vorfrüchte 2-3 Jahre zuvor Feldaufgangsrate 4. Applikations-karte Keimfähigkeit; TKM Ausgangsmaterial Saatzeit Saatbettqualität Region Korrektur der Ertragserwartg. durch Landwirt Bodenfeuchte Saattermin Boden-Saatgutkontakt 1. Ertragspotenzialabschätzung Saattiefe 2. Anpassung des Ertragspotentials zum Schätzertrag 3. Berechnung der Aussaatmasse

13 Eingabemaske Aussaatmodul
Abfrage saatrelevanter Faktoren Anhaltspunkt für idealen Aussaattermin Abweichung vom idealen Saattermin Abweichung von idealer Saattiefe Beeinflussung des Boden-Saatgutkontaktes (z.B. durch Stroh) Abschätzung der Dauer bis zum Auflaufen; Einfluss auf Feldaufgangsrate Bestandes- oder Ährentyp Qualitäts- oder Massen Einfluss auf Keimbedingungen Bodengare Einfluss auf Bodenstruktur Kuppe, Senke, Hang, Ebene Eigenschaften sind innerhalb des Schlages räumlich frei zuordenbar

14

15 Berechnung

16 Aussaatempfehlung,die nach Umrechnung in Rasterdaten an das Bordterminal zur Ausführung weitergegeben wird

17 Modul Grunddüngung

18 Grundprinzip der N-Düngungsberechnung „pre agro“ - Mapping approach -
Ertragserwartungs- bzw. Ertragspotenzialkarte Reichsboden-schätzung oder Hof-Bodenkarte Sorte, Qualitätsziel Festlegung N-Basiswerte für die Teilgaben einschließlich Grenzwerte Prog. N-Nachlieferung Aktueller Nmin-Gehalt (Boden) Wasserverfügbarkeit Progn. Witterung Bestandesdichte N-Pflanzenernähungs-situation Gesundheitszustand Unkrautsituation Situationsabhängige Berechnung von Zu- und Abschlägen zu den Basiswerten Überprüfung Grenzwerteinhaltung (Max., Min.-Überprüfung) N-Düngungsempfehlung

19 Basis- und Grenzwerte der Düngungsempfehlung

20 Düngungsalgorithmus: Zu- und Abschläge

21 Ableitung der N-Düngungsempfehlung beruht auf der Ertragspotenzialab-schätzung (z. Zt. noch im Modul Aussaat integriert).

22 Abfrage ertragsbeeinflussender Faktoren zur Ableitung eines aktuellen Ertragsziels

23 Je nach Temperaturverlauf und Niederschlagsmenge während Winter und Frühjahr Zu- oder Abschlag von +/- 10 kg N/ha

24 Einbindung der Standortkenntnis des Landwirts
Innerhalb des GIS ermöglicht das Managementsystem dem Anwender ein einfaches und schnelles räumliches Editieren vorhandener Polygone Anlegen neuer Teilflächen (Polygone) und Zuordnen von Werten und Eigenschaften Zuordnen neuer Werte und Eigenschaften zu vorhandenen Polygonen

25 Einbindung der Standortkenntnis des Landwirts
Beispiele aus der Berechnung der N1-Gabe: 1. Korrektur Bodenart 2. Verschiedene Sorten 3. Abweichendes Ertragsziel 4. Unterschiedliche Vorfrüchte 5. Berücksichtigung des Reliefs 6. Eingabe von Nmin-Analysewerten 7. Einrichten eines ökologisch sensiblen Bereiches 8. Geringe Bestockung 9. Berechnung der N1-Gabe für o.g. Vorgaben Bestandesführung

26 Beispiel 1: Bodenart Korrektur der Reichsbodenschätzung durch den Landwirt: z.B. Bodenart Sand statt lehmiger Sand. Übersicht

27 Erstellung eines neuen Polygons
Übersicht

28 Übersicht

29 Übersicht

30 Übersicht

31 Zuordnung der neuen Eigenschaft
Übersicht

32 Einfluss auf Bodenwasser-speicherkapazität:
Zu-/Abschlag: +/- 20 kg N/ha Übersicht

33 Beispiel 2: Anbau verschiedener Sorten auf einem Schlag Übersicht

34 Anlage eines neuen Polygons und Zuordnung der Sorte
Übersicht

35 Übersicht

36 Übersicht

37 Übersicht

38 Unterschiedliche Bestockungsinten-sität der Sorten
Zu- bzw. Abschlag +/- 20 kg N/ha Übersicht

39 Beispiel 3: Ertragsziel
Erfahrung des Landwirts: Ertrag deutlich höher! Übersicht

40 Auswahl eines vorhandenen Polygons und Zuordnung des neuen Ertragsziels.
Übersicht

41 Korrektur von 90 auf 110 kg/ha Ertragsziel
Übersicht

42 Beispiel4: verschiedene Vorfrüchte im Vorjahr
Übersicht

43 Übersicht

44 +/- 10 kg/ha berücksichtigt.
Vorfruchtwirkung wird je nach Kulturart mit einem Zu- bzw. Abschlag von +/- 10 kg/ha berücksichtigt. Übersicht

45 Einbindung des Reliefs:
Beispiel 5: Einbindung des Reliefs: Eingabe von Senken Übersicht

46 Identifikation von Senken (bzw. Kuppen) anhand einer Reliefanalyse
Übersicht

47 Anlegen neuer Polygone mit der Eigenschaft “Senke“
Übersicht

48 Übersicht

49 Übersicht

50 Senken werden mit Abschlägen von bis zu 15 kg N/ha bei 2. bzw. 3
Senken werden mit Abschlägen von bis zu 15 kg N/ha bei 2. bzw. 3. N-Gabe berücksichtig. Übersicht

51 Beispiel 6: Nmin-Gehalt laut Probenanalyse geringer als Standardwert Übersicht

52 Auswahl vorhandener Polygone und Zuordnung des neuen Wertes.
Übersicht

53 Übersicht

54 Übersicht

55 Bsp. 7: Berücksichtigung eines ökologisch sensiblen Bereiches um das Gehölz
Übersicht

56 Anlegen des neuen Polygons um das Gehölz
und Zuordnung einer N-Düngung von nur 30% des Standardwertes Übersicht

57 Übersicht

58 Beispiel 8: Geringe Bestockung. Verdichtung am Vorgewende? Übersicht

59 Zuordnung einer Bestockung von 1-2 Trieben statt Standardwert (3 und mehr)
Übersicht

60 Berechnung Düngungsempfehlung
Übersicht

61 Übersicht

62 Eingabemaske Berechnung N2-Gabe

63 Eingabemaske Berechnung N3-Gabe

64 Ertragskartierung Die Ertragskartierung bei den Mähdruschfrüchten ist eine der häufigsten Anwendungen im precision agriculture. Sie ist gut geeignet, um die oft erstaunlich großen Ertragsunterschiede innerhalb der Flächen aufzudecken. Allerdings unterscheiden sich die Ertragsmuster eines Schlages verschiedener Jahre selbst bei Anbau der gleichen Kultur durch den spezifischen Verlauf der Witterung einzelner Jahre erheblich. In der Regel können dadurch erst nach Kartierung über mehrere Jahre treffende Aussagen zur räumlichen Ertragsstruktur gemacht werden. preagro verwendet Ertragskarten deshalb nicht unmittelbar zur Ableitung von pflanzenbaulichen Maßnahmen. Sie dienen jedoch als wesentlicher Maßstab für den Erfolg der, nach den pflanzenbaulichen Regeln und Softwaremodulen abgeleiteten Empfehlungen für die ortsdifferenzierten Maßnahmen.  Die Ertragskarten müssen, vor einer we iteren Verwendung, zunächst um die, während der Aufzeichnung aufgetretenen, systematisch bedingten Fehler bereinigt werden. Hierbei spielen nach dem bisherigen Stand der Ergebnisse vor allem fehlerhafte Sensorwerte eine Rolle. Karte des Trockenertrages Schlag Finkenherd am Standort Baasdorf im Erntejahr 2000 im Raster von 25 m

65 Wachstumsregler Für den frühen Einsatz von Wachstumsreglern (z. B. Chlormequat) ist die sich etablierende Bestandesdichte von zentraler Bedeutung. Diese wird im Wesentlichen von der Ackerzahl, Reliefparametern und dem klimatischen Mittel des Jahresniederschlages der Region bestimmt. Die Managementzonen, die sich aus den Aussaatkarten des Teilprojektes ‚Bestandesführung’ ergeben, könnten dann unter Berücksichtigung des Nmin-Gehaltes im Frühjahr, der geplanten Stickstoffdüngung und der Sorteneigenschaften mit Zu- bzw. Abschlägen der Aufwandmenge belegt werden. Unter Beachtung der Produktart liegt dann im Ergebnis eine Applikationskarte vor. Die Entscheidungsalgorithmen für den teilflächenspezifischen Fungizideinsatz und späte Wachstumsregulatorgaben (z. B. Ethephon, Trinexapac) leiten sich von der örtlich vorliegenden Zielfläche ab. Dies wird als mögliche Grundlage zur Mengenbemessung angesehen, da eine sensorische, ortsbezogene Erfassung von pilzlichen Schaderregern zur Zeit nicht möglich ist. Die Anpassung der Aufwandmenge ist jedoch nur lohnenswert, wenn im jeweiligen Jahr Wachstumsunterschiede zu beobachten sind. Eine großflächige Erfassung der aktuellen Zielfläche ist deshalb unerlässlich. Die Entscheidungskriterien im Modul werden unter anderem aus den Ergebnissen der Versuche zur Eichung des Pendelsensors und Luftbilder abgeleitet.

66 Reichsbodenschätzung
Die Reichsbodenschätzung stellt die einzige Bodenkarte dar, die nach einheitlichen Kriterien erstellt, für die gesamte landwirtschaftliche Nutzfläche Deutschlands vorliegt. Bei der Erstellung wurde ein enges Beprobungsraster von 50 m x 50 m verwendet. So liefern diese Karten, obwohl größtenteils aus den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts stammend, oft überraschend genaue Informationen zur Abgrenzung in sich homogener Zonen und deren natürlicher Ertragsfähigkeit. Die Schätzkarten sind bei den Katasterämtern, teilweise bereits in digitalisierter Form verfügbar. Nach einer Aktualisierung z. B. durch gezielte Bodenbeprobungen und der Nachvollziehung bodengenetischer Prozesse, wie die Abschwemmung von Tonmineralen von Kuppen, Vergleyung durch Grundwassereinfluss, hat sich die Reichsbodenschätzung für die Projektflächen als eine wertvolle Datengrundlage erwiesen. Für die Verwendung in preagro wurden die Schätzkarten durch das Teilprojekt ‚Regionale Stoffdynamik’ durch ein eigens entwickeltes Verfahren, die Bodenschätzungs-Standard-Auswertung (BOSSA), noch präzisiert. Dieses ermöglicht die Einbeziehung der detaillierten Angaben der bei den Finanzdirektionen vorliegenden Grablochbeschreibungen. So lassen sich profilbezogene Aussagen zu Bodenart, Bodentyp und sogar die heute gebräuchlichen bodenphysikalischen Parameter wie Lagerungsdichte, nutzbare Feldkapazität oder Durchwurzelungstiefe ableiten.

67 Relief (digitale Geländemodelle)
Das Relief hat eine entscheidende Wirkung auf die natürliche Ertragsfähigkeit landwirtschaftlicher Flächen. Es beeinflusst in hohem Maße die Prozesse der Bodenbildung, den Wasserhaushalt, das Mikroklima und somit die Ertragsfähigkeit des Bodens. Für eine Berücksichtigung des Reliefs im Teilflächenmanagement bietet sich die Nutzung sog. digitaler Höhenmodelle (DGM) an. DGM sind bereits kommerziell bei den Landesvermessungsämtern verfügbar, oft allerdings nur in einem 50 m x 50 m Raster. In einigen Bundesländern, wie Nordrhein-Westfalen oder Sachsen-Anhalt, können diese in einem geeigneten Raster DGM von 10 m x 10 m zu einem Preis zwischen 60 und 100 DM pro km² bezogen werden. Im Verbundprojekt preagro wurden DGM mit einer Rasterweite von 5 m und einer Genauigkeit von besser 1 dm bei der Überfahrt mit einem hochgenauen DGPS erstellt. Eine praktische Anwendung ist die Ableitung von potenziellen Vernässungsbereichen im Schlag aus der Zuflussfläche und dem Gefälle (Topographischer Wetness-Index TWI). Die Lokalisation solcher Stellen gibt wertvolle Hinweise für eine Planung von Bodenbearbeitung, Aussaat, Düngungs- und Pflanzenschutzmaßnahmen. In preagro werden die DGM zur Interpretation von Luftbildern, Ertragskartierungen, vor allem aber als wesentlicher Bestandteil der Entscheidungsmodelle genutzt. Die vielseitige Verwendbarkeit und die nahezu unbegrenzte zeitliche Gültigkeit lässt deren standardmäßige Anschaffung für die Praxis in Zukunft sinnvoll erscheinen. Darstellung des Wetness-Index. Dunkle Bereiche zeigen höhere Feuchte an. Die gepunkteten Linien sind die jede Sekunde gespeicherten Höhen-Messpunkte des RTK-GPS in den Fahrspuren, Ausschnitt Schlag 104, Kassow.

68 Bodenleitfähigkeit Eine elegante und schlagkräftige Methode Informationen über den Boden zu gewinnen, bieten geoelektrische Verfahren. Dabei wird während der Fahrt über die zu untersuchende Fläche die (scheinbare) elektrische Leitfähigkeit des Bodens gemessen. Da diese maßgeblich bestimmt wird von Wassergehalt, Bodenart, gelösten Mineralien und Lagerungsdichte, lassen sich mit entsprechenden Referenzmessungen Aussagen zu diesen Größen treffen. preagro nutzt das berührungsfreie Verfahren mit dem Gerät EM-38 vor allem zu Untersuchungen der Bodenart. Der Vergleich mit Bodenproben und Luftaufnahmen hat bestätigt, dass deutliche Substratunterschiede wie zwischen Ton und Sand bis in eine Tiefe von 1 m gut erkannt werden können. Praktische Anwendung könnten Leitfähigkeitsmessungen bei der Abgrenzung homogener Schlagbereiche und bei der Überprüfung vorhandener Karten der Reichsbodenschätzung finden. Einzelne Dienstleister bieten dies bereits an. EM-38 mit GPS-Antenne auf einem gezogenen Schlitten montiert Karte der scheinbaren elektrischen Leitfähgkeit (mS/m) gemessen mit EM-38, Schlag „Bullenstall“, Raguhn

69 Luftbilder Fernerkundung kann die Ableitung teilflächenspezifischer Maßnahmen im Pflanzenbau durch verschiedenste Informationen unterstützen. Im Verbundprojekt preagro liefert die Fernerkundung z. B. Ableitungen statischer Parameter wie Bodenart, verfügbare Feldkapazität oder Ertragspotenziale für die Erzeugung von Standortkarten, die unter anderem für die Planung der differenzierten Aussaat oder Grunddüngung verwendet werden (Mapping Ansatz). Bei Applikationen, die sich in stärkerem Maße auf den (tages)aktuellen Pflanzenzustand beziehen, stößt dieses Verfahren an seine Grenzen. Für Online-Verfahren, die in real-time (Echtzeit) bzw. nahe real-time die Mengenregulierung z. B. für die N-Düngung und PSM vornehmen sollen, sind deshalb zeitabhängige Informationen zur Bestandesentwicklung und -vitalität sowie zum aktuellen Bodenwasserhaushalt (Zustandskarten) durch Spektralsensoren zu bestimmen und zu bewerten. Alternativ zu traktorgestützten Sensoren kann die flugzeuggestützte Fernerkundung ebenfalls aktuelle und großräumige Bestandesinformationen z. B. zur N-Düngung oder für Fragestellungen im Bereich des Pflanzenschutzes liefern. Für die Applikationsunterstützung durch Fernerkundung sind aufgrund der Zeiträume, bis die Informationen tatsächlich zur Verfügung stehen (turn-around Zeitraum), und der Erfassungs- und Regelungsgröße landtechnischer Maschinen unterschiedliche Fernerkundungssensoren geeignet. Eignung verschiedener Sensorplattformen für verschiedene Parameter bzw. Maßnahmen in Abhängigkeit der Regelungsgrößen und turn-around Zeiträume

70 Digitale Hof-Bodenkarten
Im Verbundprojekt preagro wurde eine praxisgerechte Methodik zur Erfassung und Auswertung von standardisierten Bodenkenngrößen in Form von ‚Hof-Bodenkarten’ entwickelt und erprobt. Mit einem hydraulischen Bohrer auf einem Trägerfahrzeug (“SoilRover”) werden Bohrkerne bis zu einer Tiefe von 150 cm gezogen, und die über eine standardisierte „Bodenansprache“ (“KA4”) erhobenen Daten werden in ein Erfassungs- und Auswertungsprogramm eingegeben. Beprobungspläne werden anhand von Auswertungen der vorhandenen Vorinformationen (Relief, Luftbilder, Reichsbodenschätzung, Leitfähigkeitsmessungen) vorab erstellt, so dass im Feld unter Zuhilfenahme von DGPS-gestützter Navigation Bohrpunkte innerhalb von Fahrgassen gezielt angefahren werden können. Konzeptkarten werden direkt am Feldrand nach der Kartierung erarbeitet, um im Zweifelsfall Nachkartierungen vornehmen zu können. Hof-Bodenkarten bilden für die übrigen Teilprojekte wichtige Informationen zur Bodengenese, also auch zu Bodentyp und Bodenart ab. Bei Erstellung der Hof-Bodenkarten wird zur Abgrenzung der einzelnen Polygone vor allem die Größe der nutzbaren Feldkapazität (nFK) herangezogen, da diese als ein wesentlicher Faktor bei der Abschätzung von Ertragspotenzialen gilt. “SoilRover” mit Hydraulik-Bohrgerät, DGPS-Navigation und Laptop-Datenerfassung nFK-optimierte Bodenformenkarte, Schlag „Kiesberg“, Baasdorf 1. Tschernosem-Gley-Braunerde aus lehmigem Schluff/lehmigem Ton 2. Rendzina aus tonigem Schluff/lehmigem Ton 3. Tschernosem-Braunerde aus sandig-lehmigem Schluff/tonigem Lehm 4. Tschernosem-Braunerde aus lehmigem Schluff/schluffig-lehmigem Sand 5. Tschernosem aus sandigem Schluff/Sand (Lößauflage 5 dm) 6. Anmoorpseudogley aus Anmoor/lehmigem Ton 7. Tschernosem aus sandigem Schluff/Sand (Lößauflage 7dm) 8. Tschernosem-Braunerde aus lehmigem Schluff/lehmigem Ton 9. Tschernosem aus sandigem Schluff/Sand (Lößauflage 9dm)