John Deere HarvestLab 3000 Grain Sensing: Getreide-Protein im Feld messen
Erreicht A-Weizen nicht die geforderte Qualität, gibt es Preisabzüge beim Landhandel. Das wirtschaftliche Risiko lässt sich minimieren. Wir erklären Ihnen, welche Rolle dabei die NIRS-Messung beim Mähdrusch spielt.
Der Proteingehalt ist bekanntermaßen entscheidend bei der Vermarktung von Weizen. Bisher wird dieser Qualitätsparameter bei Anlieferung am Lagerort durch Ziehen einer Mischprobe ermittelt. Dabei ist die flächenmäßige Auflösung je nach Ertrag und Anhängergröße mit 0,5 bis 3 ha pro Fuhre recht grob. Eine ortsgenaue Zuordnung ist nicht möglich.
Für eine kleinräumige Beurteilung der Qualität müsste der Proteingehalt im Weizen während der Ernte ortsgenau gemessen und per GNSS kartiert werden. Gleichzeitig ließen sich damit die teilschlagspezifische Effizienz der Nährstoffnutzung bestimmen und Stickstoffdünger gezielt zur Qualitätsverbesserung ausbringen.
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Der Proteingehalt ist bekanntermaßen entscheidend bei der Vermarktung von Weizen. Bisher wird dieser Qualitätsparameter bei Anlieferung am Lagerort durch Ziehen einer Mischprobe ermittelt. Dabei ist die flächenmäßige Auflösung je nach Ertrag und Anhängergröße mit 0,5 bis 3 ha pro Fuhre recht grob. Eine ortsgenaue Zuordnung ist nicht möglich.
Für eine kleinräumige Beurteilung der Qualität müsste der Proteingehalt im Weizen während der Ernte ortsgenau gemessen und per GNSS kartiert werden. Gleichzeitig ließen sich damit die teilschlagspezifische Effizienz der Nährstoffnutzung bestimmen und Stickstoffdünger gezielt zur Qualitätsverbesserung ausbringen.
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Die abnehmende Hand und auch Labore ermitteln die Proteingehalte von Getreide schon seit mehreren Jahren routinemäßig mit Nahinfrarot-Sensoren (NIRS). Das NIRS-Verfahren ist schneller und kostengünstiger als eine nasschemische Analyse.
John Deere bietet dafür das NIRS-System HarvestLab an — zum einen stationär und zum anderen seit dem Jahr 2023 auch direkt im Mähdrescher integriert. Dort speichert die John Deere-Ertragskartierung die NIRS-Messwerte zusätzlich zu den Ertragsdaten ortsgenau ab. Die daraus resultierenden Proteinkarten geben Aufschluss über die flächenmäßige Verteilung der Proteingehalte im Feld.
Die Genauigkeit von NIRS im Feldeinsatz wurde im Vergleich zur nasschemischen Laboranalyse in der Vergangenheit oft kritisch gesehen. Und das, obwohl die Referenzanalytik bei identischen Proben ebenfalls laborabhängige Unterschiede in den Ergebnissen aufweist.
Um die Genauigkeit von HarvestLab auf dem Mähdrescher im Getreide zu bewerten, testete die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf das System im Rahmen des Projekts Diabek in einem Feldversuch und verglich die Messwerte mit den Ergebnissen stationärer NIRS-Systeme.
Der Genauigkeitstest zwischen stationären Messsystemen und dem John Deere HarvestLab 3000 Grain Sensing am Mähdrescher
Dazu wurden die Proteingehalte eines A-Weizens auf einem 13 ha großen Schlag in Mittelfranken ermittelt, der für den Versuch in 23 Streifen unterteilt war. Die Streifen wurden im Sommer 2023 mit einem John Deere-Mähdrescher der S-Serie abgeerntet. Dieser war mit dem NIRS-System HarvestLab 3000 Grain Sensing ausgestattet. Das Erntegut jedes Streifens wurde jeweils auf einen getrennten Anhänger abgetankt, beprobt und verwogen.
Die Proben wurden mit drei verschiedenen stationären NIRS-Systemen analysiert. Zum Einsatz kamen ein System der Firma Foss, eins von Perten sowie drei stationäre HarvestLab-Systeme. Zudem wurde der Mittelwert der Messungen des HarvestLab-Systems im Mähdrescher ermittelt. Die Spanne aller Messwerte lag zwischen 12,4 und 15,9 % Protein. Die Mittelwerte der Sensoren aus den 23 Proben wichen meist nicht mehr als 0,4 % voneinander ab.
Insgesamt ergab die statistische Auswertung der Messungen, dass die NIRS-Systeme auf dem untersuchten Schlag trotz geringer Abweichungen weitestgehend übereinstimmende Werte lieferten. Somit bieten die NIRS-Systeme eine solide Grundlage für die Beurteilung des Proteingehalts von Weizen. Das gilt auch für das HarvestLab auf dem Mähdrescher.
Qualitätsunterschiede im Feld
Die Kartierung der Proteingehalte mit dem NIRS-System auf dem Mähdrescher zeigte, dass deutliche Qualitätsunterschiede im Feld vorhanden waren: Bei einem mittleren Proteingehalt von 13,9 % wiesen die einzelnen Sensormesswerte in allen Streifen Proteingehalte aller Weizenqualitätsklassen auf (Grafik „Verteilung der Qualitätsstufen“). Dabei wurde der Gehalt an Zielprotein für A-Weizen teilweise deutlich übertroffen.
In einem Versuchsstreifen erfüllte der Weizen sogar bei 90 % der Messwerte die Proteinanforderung für E-Weizen. Wird diese Charge beim Landhandel abgeliefert, besteht kein Risiko, eine mindere Qualität bezahlt zu bekommen. In anderen Streifen des Feldes hingegen überwogen Proteinwerte, die nicht für die angestrebte A-Weizenqualität ausreichten.
In einem der Streifen hatte der Weizen sogar bei 60 % der gemessenen Proteinwerte nur B- oder C-Qualität. Und in einem weiteren Streifen bestand bei fast 40 % der geernteten Menge das Risiko, die Fuhre nur als Futterweizen verkaufen zu können — und das, obwohl der mittlere Proteingehalt bei 12,7 % lag.
Im Durchschnitt aller Versuchsstreifen mussten 13 % der gemessenen Proteingehalte der Qualitätsstufe B und 7 % der Qualitätsstufe C zuordnet werden. Das Problem dabei: Zieht der Landhändler die Probe für die Qualitätsbestimmung der angelieferten Fuhre ausgerechnet dort, wo der Weizen wenig Protein enthält, dann unterschätzt die Laboranalyse die Qualität. Dem Landwirt entsteht damit ein wirtschaftlicher Verlust.
Wirtschaftliches Risiko abschätzen
Das wirtschaftliche Risiko einer nicht repräsentativen Probenahme lässt sich abschätzen, wenn während der Ernte die Proteingehalte kontinuierlich mit einem NIRS-System erfasst wurden. Denn aus der Häufigkeit von Messwerten innerhalb der einzelnen Qualitätsstufen lässt sich die Wahrscheinlichkeit berechnen, mit der eine zufällig gezogene Probe die passende Qualitätsstufe aufweist.
Das wirtschaftliche Risiko berechnet sich dann durch Multiplikation von Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadenshöhe. Die Schadenhöhe ist dabei die Differenz zwischen den Preisen der angestrebten, hohen und der per Stichprobe ermittelten, niedrigeren Qualität. Beispielsweise lag das wirtschaftliche Risiko bei der im Projekt Diabek geernteten Fläche bei rund 4,70 Euro/t oder bezogen auf den Ertrag von 5,8 t/ha bei 27,30 Euro/ha (vgl. nachfolgender Kasten).
Bei höherem Ertragsniveau kann das wirtschaftliche Risiko auch deutlich höher ausfallen. Dies zeigte die Risikoabschätzung eines mit Proteinkartierung geernteten Schlags der Fachhochschule Kiel. Der Ertragsdurchschnitt lag dort im Erntejahr 2023 bei 7,98 t/ha Weizen mit durchschnittlich 13,3 % Protein. Bei 33 % der NIRS-Messungen lag der Proteingehalt in der Qualitätsklasse B und bei 13 % nur in der Klasse C. Daraus ergab sich bei Minderpreisen von 16 bzw. 30 Euro/t ein wirtschaftliches Risiko einer nicht repräsentativen Probenahme von insgesamt 9,07 Euro/t oder bezogen auf den durchschnittlichen Ertrag von 72,40 Euro/ha.
Minderqualitäten durch den Einsatz vom John Deere HarvestLab 3000 Grain Sensing ausgleichen
Die Proteinmuster der per NIRS im Mähdrescher erfassten Karten sind wegen der Bodeneffekte bei unveränderter Düngestrategie über die Jahre hinweg ähnlich. Das Wissen darüber lässt sich bei der Ernte nutzen. Denn wer weiß, welche Teilschläge tendenziell bessere oder schlechtere Qualitäten liefern, kann bereits beim Dreschen gezielt Partien im Korntank mischen.
Ein Beispiel: Auf einer 60 ha großen Fläche wurden 2023 insgesamt 470 t Weizen einer A-Weizensorte geerntet. Dies entspricht 21 Lkw-Ladungen. Der A-Weizen wurde ab Hof mit 210 Euro/t bewertet. 175 Euro/t wurden unterhalb von 13 % Protein gezahlt. Der durchschnittliche Proteingehalt des geernteten Weizens lag bei 13,1 % und erfüllte damit prinzipiell die Anforderungen an einen A-Weizen.
Bei praxisüblicher Abfuhrlogistik ohne ein gezieltes Mischen der Qualitäten während des Erntens blieben 8 von 21 Lkw-Ladungen unterhalb der 13-%-Grenze für A-Weizen. Und das, obwohl einige Lkw den Weizen mit über 14 % Protein im Durchschnitt zum Landhändler brachten.
Der Erlös lag damit bei 197 Euro/t, also 13 Euro/t unterhalb des potenziellen Erlöses. Der maximal mögliche Mehrerlös durch Aufmischen beträgt in diesem Beispiel rund 6.200 Euro. Allein durch ein Verändern des Erntemusters könnte der Landwirt also einen Mehrerlös generieren. Dazu sind noch nicht einmal zusätzliche Maschinen nötig. Denn Mehrerlöse lassen sich bereits dadurch erzielen, wenn weniger oder im besten Fall gar kein Lkw mit Weizenladung unterhalb von 13 % Protein zum Erfassungshandel fährt.
Fazit
Die Entnahme repräsentativer Proben aus Anhängerladungen gestaltet sich unter Praxisbedingungen als sehr schwierig. Die Analyse der Stichprobe führt dann oftmals zu falschen Qualitätsbeurteilungen, die Preisabzüge verursachen können. Um das wirtschaftliche Risiko zu minimieren, müsste die Anzahl Stichproben erhöht werden.
NIRS-Systeme im Mähdrescher liefern nicht nur eine hohe Anzahl an Einzelwerten, sondern darüber hinaus ortsgenaue Ergebnisse mit hoher Auflösung. Die Untersuchungen der Hochschule Triesdorf-Weihenstephan im Projekt Diabek zeigen, dass die kontinuierliche Messung des Proteingehalts von Weizen mit dem HarvestLab 3000 Grain Sensing im John Deere-Mähdrescher sehr gut funktioniert.
