Gut zu wissen

Landwirt Dirk Westrup von der Wes­trup-Koch GbR aus 49143 Bissendorf suchte ein Sensorsystem, das ihm hilft, bei der Stickstoffdüngung die nach Düngeverordnung erlaubte Menge optimal zu verteilen.
„Mit dem neuen Pflanzensensor Fritzmeier Isaria Pro Compact ist das möglich, weil ich hier die Menge pro Hektar begrenzen und zu jedem Entwicklungsstadium eine ertragssteigernde Düngestrategie wählen kann“, sagt der Landwirt. Bei dieser Strategie bekommen gute Teilflächen viel Dünger, um das Ertragspotenzial der Pflanzen auszuschöpfen — und schlechte Teilflächen innerhalb des Schlags entsprechend weniger. „Eine solche ertrags­steigernde Düngung war mit ­unserem inzwischen in die Jahre gekommenen Yara-N-Sensor erst zur Qualitätsgabe möglich. Bis zum Entwicklungsstadium EC55 arbeitete dieses System immer aus­gleichend. Also erhielten schlecht entwickelte Pflanzen mehr Dünger als gut entwickelte.“
Die ausgleichende Strategie wählt Dirk Westrup zwar bei der ersten Dünger­gabe in Getreide ebenfalls. „Doch auf trockenen Standorten führe ich die zweite Gabe oftmals schon ertragssteigernd aus. Denn meist können dort die schwach entwickelten Pflanzen den Wachstumsrückstand aufgrund der Trockenheit sowieso nicht mehr aufholen“, sagt der Landwirt.
Ein weiteres Argument für den Kauf war die ISO-Bus-Kompatibilität des Systems von Fritzmeier. „So brauche ich kein weiteres Terminal in der Kabine. Ich nutze das Amapad 2 von Amazone. In der Miniview-Ansicht dieses Terminals kann ich mir die Werte des Sensors anzeigen lassen. So habe ich immer die sensorgesteuerte Mengenregelung im Blick. Gleichzeitig zeigt mir das Terminal in der Hauptansicht den Düngerstreuer bzw. die Pflanzenschutzspritze“, berichtet der Landwirt.

Sensor am Spiegel

Das System Isaria Pro Compact nutzt zwei passive Sensoren, montiert an den Außenspiegeln des Traktors. Es ist im Vergleich zu dem aktiven Pflanzensensorsystem mit lichtaussendenden Sensoren von Fritzmeier, dem Isaria Pro Active, das kostengünstigere. Der Preis liegt inklusive Erstinbetriebnahme bei 15 000 Euro ohne Mehrwertsteuer. Integriert sind bei dieser Lösung die Regelfunktionen für Getreide, Raps und Wachstumsregler. Updates sind kostenlos. Zusätzliche Module, die zukünftig hinzukommen könnten wie neue Algorithmen für Kartoffeln oder Sonderkulturen, kosten Aufpreis.
Da die Sensoren an den Spiegeln kein Licht aussenden, messen sie lediglich die Sonnenlichtreflexion der Pflanzen. Aus den Messwerten bestimmter Wellenlängen berechnet der Pro Compact zwei Vegetationsindices, einen Biomassewert, den IBI (Isaria Biomasse Index), und einen Index für den N-Versorgungszustand der Pflanzen, den Fritzmeier IRMI nennt.
Wegen der fehlenden aktiven Beleuchtung ist das System nur tagsüber einsetzbar. Auch um den Einfluss der Sonnenlichtintensität bei der Berechnung der Indices berücksichtigen zu können, muss auf dem Kabinendach des Schleppers ein weiterer Sensor montiert sein. Dieser misst die Einstrahlungsintensität des Sonnenlichts.
Reicht das Licht aufgrund eines zu niedrigen Sonnenstands nicht aus, erhält der Fahrer einen Hinweis. Laut Fritzmeier kann Pro Compact die Sonnenlichtreflexion selbst bei sehr niedrigem Sonnenstand (unter 10 Grad) noch auswerten, so dass der Einsatz ab den ersten Sonnenstrahlen am Morgen bis zu den letzten Sonnenstrahlen am Abend möglich ist. Die Bewölkung und auch der Schattenwurf des Traktors bei niedrigem Sonnenstand haben laut Fritzmeier keinen Einfluss auf das Messergebnis.
In der Sensoreinheit auf dem Kabinendach ist zusätzlich zu dem Lichtsensor ein ein­facher GPS-Empfänger eingebaut. Dieser bestimmt die Position des Schleppers ohne GPS-Korrektur mit 1 Hz Empfangsrate. Die Genauigkeit liegt bei plus/minus 1 bis 2 m. Das ist ungefähr so genau wie das GPS von Smartphones. Für die Dokumentation der durchgeführten Maßnahmen reicht das völlig aus. So ist das Pflanzensensorsystem unabhängig, der Schlepper muss nicht mit einem GPS-System ausgestattet sein.
Außerdem gehört ein ISO-Bus-Jobrechner zum Isaria Pro Compact, den der Landwirt an geeigneter Stelle in der Kabine einbaut und über die InCab-Dose mit dem ISO-Bus im Schlepper verbindet. Im Jobrechner sind die Bedienmenüs für das Sensorsystem, die sich jedes beliebige ISO-Bus-Terminal laden kann. Optional liefert Fritzmeier das System Isaria Pro Compact zusammen mit dem Terminal Touch800 von Müller-Elektronik aus.

Pflanzensensor: Kalibrieren im Ein-Punkt-Modus

Damit das Sensorsystem weiß, welchem Sensormesswert es welche Düngermenge zuordnen muss, sind zunächst einige Basis­einstellungen und eine Kalibrierung des ­Sensors erforderlich.
Bei dem passiven Sensorsystem Isaria Pro Compact muss der Landwirt für die Kalibrierung im sogenannten Ein-Punkt-Modus eine durchschnittliche Stelle im Bestand suchen und dort den Sensor kalibrieren, oder er lässt die Kalibrierung während der Arbeit ständig mitlaufen. Wenn die Kalibrierung die ganze Zeit mitläuft, kommt am Ende ein gemittelter Wert für den gesamten Schlag heraus. Eine Kalibrierung an zwei Stellen im Bestand mit schlecht und mit gut entwickelten Pflanzen, im sogenannten Zwei-Punkt-Modus, ist mit dem Isaria Pro Compact nicht möglich. Dirk Westrup lässt die Kalibrierung in der Regel bis zum Schluss durchlaufen. Bei jedem neuen Schlag löscht er den Kalibrierfaktor vom vorherigen Schlag und startet die Kalibrierung neu. Das ist seiner Ansicht nach selbst dann nötig, wenn es sich um die gleiche Kultur handelt. Denn nicht nur die Vorfrucht, sondern auch der ­Saatzeitpunkt kann einen Einfluss auf den Sensorindexwert haben.

Das Prinzip der Regelung

Wichtig ist, das Prinzip der Regelung zu verstehen. Das Einstellmenü für die Sollwerte zeigt den Index der letzten Kalibrierung. Weicht der aktuelle Sensormesswert um den Wert plus eins von dem Index ab, erhöht die Regelung des Systems bei entwicklungsbetonter, ertragssteigernder Strategie die Düngermenge um die als Steigerungsrate vorgegebene Menge, z. B. um plus 10 kg N/ha. Ist der Sensormesswert kleiner als der Indexwert, reduziert das System die Ausbringmenge entsprechend.
Abhängig vom Entwicklungsstadium und von der gewählten Düngestrategie schlagen die hinterlegten Rechenalgorithmen einen Wert für die Steigungsrate vor. Für das Düngen von Getreide im Stadium EC 37 hat Fritzmeier den Wert 10 voreingestellt. Der Landwirt kann die Einstellung bei Bedarf anpassen.
Zu Beginn der Arbeit muss der Landwirt noch einige Einstellungen für die Anwendung und die Düngestrategie vornehmen: Er wählt das EC-Stadium für das Düngen in Getreide oder eine der anderen Anwendungen wie das Düngen von Raps zum Schossen oder die Applikation von Wachstumsregler. Alternativ könnte er die „freie Wahl“ auswählen. Hier hat Fritzmeier keine Basiswerte voreingestellt.
Für die Wahl der Düngestrategie bietet das System vier Optionen an: ausgleichend nach N-Versorgung, ausgleichend nach Biomasse, entwicklungsbetont nach N-Versorgung und entwicklungsbetont nach Biomasse. Bei der ausgleichenden Düngung ist die Steigung negativ. Das heißt, schlecht entwickelte Teilstücke bekommen mehr Dünger und gut entwickelte weniger. Bei der entwicklungs­betonten (ertragssteigernden) Strategie ist die Steigung positiv, schlechte Stellen bekommen weniger und gute Stellen mehr.
Ob das System für die Regelung den Biomasseindex (IBI) oder den Vegetationsindex für die N-Versorgung (IRMI) verwenden soll, ist in gewisser Weise Philosophie-Sache. Der IRMI-Wert weist eine größere Schwankungsbreite auf als der IBI-Wert. Dementsprechend reagiert die Regelung nach N-Versorgung empfindlicher, so dass sie die Düngerausbringmenge stärker und häufiger anpasst als bei der Regelung nach Biomasse.

Sollwerte wählen

Des Weiteren muss der Landwirt die Einheit für den Dünger wählen (entweder kg/ha oder l/ha zum Beispiel für Flüssigdünger oder zukünftig auch für Gülle) und angeben, wie viel Prozent Stickstoff der Dünger enthält. Auf Basis dieser Angaben rechnet das System aus, wie viel des Düngers ausgebracht werden muss, um die Ziel-N-Menge zu erreichen. Darüber hinaus kann der Landwirt die vorgeschlagenen Werte für die Zielmenge pro Hektar sowie die Minimum- und Maximummengen ändern.
In weiteren Einstellmenüs lassen sich ein Biomasse-Schwellenwert festlegen und Eckdaten für das Applikationsgerät eintragen.
Der Biomasse-Schwellenwert ist eine Art Sicherung. Fällt der Sensormesswert für den Biomasseindex unter diese Schwelle, so senkt die Regelung die Ausbringmenge nicht tiefer als die vom Landwirt frei wählbare spezifische Mindestmenge.
Bei den Maschineneinstellungen hat der Landwirt die Wahl zwischen Düngerstreuer und Pflanzenschutzspritze. Einzutragen ist für die Gerätesteuerung die Entfernung zwischen Sensor und Düngerauftreffpunkt, die Fahrgeschwindigkeit und die Updaterate für die Änderung der Applikationsmenge. Fritzmeier empfiehlt eine Updaterate von drei bis fünf Sekunden. Ein häufigeres Regeln sei nicht notwendig. Auch kommt es darauf an, wie schnell der Düngerstreuer überhaupt regeln kann. Regelt dieser permanent hoch und runter, sollte die Updaterate verlängert werden.

Arbeitsaufträge für die Dokumentation

Bevor der Fahrer mit der sensorgestützten Düngung beginnt, sollte er für die Dokumentation einen Auftrag anlegen und starten. Das System zeichnet mit GPS die Fahrspuren zusammen mit den Vegetationsindices und den ausgebrachten Mengen auf.
Die Daten lassen sich per USB-Stick im ISO­XML-Format aus dem Terminal exportieren und anschließend zum Beispiel in das Portal Isaria Connect von Fritzmeier importieren. Hat der Landwirt in Isaria Connect Schläge angelegt, dann schneidet das System die importierten Daten automatisch auf die Schläge zu. Deshalb ist es nicht schlimm, wenn der Fahrer beim Feldwechsel den Auftrag nicht beendet und die Sensormessung nicht abschaltet. Er kann also den gestarteten Auftrag ohne Weiteres einfach bis zum Ende des Tages durchlaufen lassen, auch wenn er dabei auf verschiedenen Schlägen arbeitet.
Wir düngten Winterweizen im EC 37. Als Zielmenge hatte Dirk Westrup 52 kg Stickstoff pro Hektar vorgegeben. Das Isaria Pro Compact regelte die Düngermenge zwischen 126 kg/ha bis 201 kg/ha, obwohl wir im Bestand kaum Unterschiede sahen.
„Dünger sparen lässt sich mit dem Sensor nicht. Es geht mir hauptsächlich darum, den Dünger sinnvoller zu verteilen. Das ginge theoretisch auch manuell. Aber das hält kein Fahrer auf Dauer durch“, so Dirk Westrups Fazit.

Was uns sonst noch auffiel

Bildergalerie

Tabellen und Grafiken

Der Betrieb Westrup-Koch setzt auf den Sensor

Der Betrieb Westrup-Koch setzt seit über zehn Jahren einen Pflanzensensor zur teilschlagspezifischen Stickstoffdüngung in Getreide und Raps sowie bei der Ausbringung von Wachstumsregler ein.
„Eine teilschlagspezifische Ausbringung von Dünger oder Pflanzenschutzmitteln ist mit so einem Sensorsystem denkbar einfach. Ich muss keine Ausbringkarten mit einem GIS-Programm erzeugen, was mir zu aufwändig wäre. Und der Sensor erzeugt aussagekräftige Biomasse­karten unabhängig von der Bewölkung. Deswegen gefällt mir die Online-Technik mit Sensoren.“
Insgesamt bewirtschaftet die Westrup-Koch GbR eine Fläche von 726 ha, davon sind 594 ha Acker und 132 ha Grünland. Die Schläge sind im Durchschnitt 4,9 ha groß. Die Bodenart variiert teilweise auch innerhalb eines Schlags. Sie reicht von sandigen über lehmige bis hin zu tonigen Teilstücken. Für die teilflächenspezifische Düngung nutzte Dirk Westrup bislang den passiven Yara-N-Sensor von Agricon. „Das System funktionierte prinzipiell gut.“ Jedoch gefiel dem Landwirt die inzwischen veraltete Software seines Systems nicht mehr, weil er damit seine Düngung nicht konform zur Düngeverordnung anpassen kann.

Fazit

Fazit

Nicht immer ist eine ausgleichende Düngestrategie bei der sensorgesteuerten Düngung sinnvoll. Deshalb ist es gut, dass der Landwirt beim Isaria Pro Compact immer zwischen einer ausgleichenden und einer entwicklungsbetonten Düngestrategie wählen kann. Wichtig ist dabei, dass das System durch die automatische Regelung die von der Düngeverordnung vorgegebene Mengenbegrenzung pro Schlag nicht überschreitet. Das System von Fritzmeier ermöglicht das, wie Landwirt Dirk Westrup bestätigt. Die sensorgesteuerte Regelung verteilt die vom Landwirt vorgegebene Durchschnittsmenge bedarfsgerecht auf dem Schlag.