Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

FAL-Forscher/innen warnen vor Fehlern bei der Bemessung der Stickstoff-Düngung mit Spektral-Sensoren

03.03.2005


Stickstoff (N) in richtiger Menge zum richtigen Zeitpunkt zu düngen, ist ein wesentlicher Schlüssel erfolgreicher Pflanzenproduktion. In der Vergangenheit wurden hierzu zahlreiche Entscheidungssysteme und Modelle angeboten, seit Neuerem auch Spektral-Sensoren. Diese angeblich Stickstoff-(sensitiven)-Sensoren (nachfolgend vereinfachend nur "Sensoren" genannt) messen am Traktor angebracht vor dem Düngerstreuer und steuern die Menge an ausgebrachtem Stickstoff-Dünger.


Das Messprinzip beruht auf der Tatsache, dass vitale Blätter den infraroten Anteil des Lichtspektrums besonders stark reflektieren. Ursache hierfür ist der nach seinem Entdecker benannte Wood-Effekt, der durch die besonders starke Reflektion des infraroten Anteils des Lichtspektrums an der Grenzschicht zwischen oberer (Palisadenparenchym) und unterer (Schwammparenchym) Gewebeschicht eines Blattes zustande kommt und nur bei lebenden (turgeszenten) Blättern auftritt. Zusätzlich bestimmen einige Sensoren auch die Intensität der Grünfärbung (Chlorophyllgehalt) der Blätter. Das sehr einfache Modell unterstellt, dass Massenwachstum und Grünfärbung der Blätter ausschließlich vom Grad der Stickstoffversorgung abhängig sind. In exakten Düngungsexperimenten kann das durchaus der Fall sein, unter Freilandbedingungen jedoch so gut wie nie, denn dort gibt es "1001" Gründe warum Pflanzen schlechter wachsen und weniger grün als "normal" sind. Die Sensoren detektieren ("sehen") also mehr oder weniger Blattmasse, die mehr oder weniger grün ist. Je weniger Masse und je weniger grün, umso mehr Stickstoff wird von der Auswerteelektronik des Sensors vom Düngerstreuer angefordert und umgekehrt.

Am Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) in Braunschweig liegen fast 30 Jahre Erfahrungen mit verschiedensten Sensoren zur Spektralanalyse gestresster und unterschiedlich ernährter Pflanzenbestände vor. Die umfangreichen Daten zeigen, dass aus den Spektren selbst keine Kausalitäten für deren Veränderungen abgeleitet werden können. Als für die Praxis besonders problematisch bei der Auswertung und Interpretation der Daten von Spektralsensoren erweisen sich Verluste an Blattgrün in Beständen, die auf staunassen Böden stehen, oder in Beständen, die Mangel an anderen Nährstoffen als gerade Stickstoff leiden. Insbesondere sind der mittlerweile weit verbreitete Mangel an Schwefel (Foto 2), Magnesium und Spurennährstoffen, aber auch Krankheiten zu nennen. Schaut man in die so genannte "mittelmaßstäbige landwirtschaftliche Standortkartierung (MMK)" für Nordostdeutschland, so findet man, dass in Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern z.B. 41 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche grundwasserbeeinflusst ("ganzhydromorph"), 19 % staunass ("teilhydromorph") und die restlichen 40 % nicht wasserbeeinflusst sind. Diese 40 % sind nach Ergebnissen des Institutes dafür aber Schwefelmangel-gefährdet. Das heißt, chlorotische Pflanzen können hier unabhängig von der Stickstoff-Versorgung auf allen Flächen auftreten. Modellrechnungen der FAL-Forscher/innen zeigen, dass die von Sensoren erfassten, fälschlicherweise als durch Stickstoff-Mangel verursachten Wachstumsstörungen und Chlorosen (Verlust an Blattgrün) zu erhöht gedüngten Stickstoff-Mengen führen, die nicht in Ertrag umgesetzt werden. Das vermindert die Ausnutzung des Düngerstickstoffs erheblich und bedingt zusätzliche Umweltbelastungen. Foto 2 zeigt als Beispiel einen Bestand mit Schwefel-Mangel (Flächen mit aufgehelltem Grün): Ohne Schwefel-Mangel und bei gleichmäßiger Ausbringung würde die Ausnutzung des Dünger-Stickstoffs auf diesem Feld 80 % betragen, mit Schwefel-Mangel und gleichmäßiger Ausbringung nur noch 66 % und bei Sensor-gestützter Ausbringung sogar nur noch 57 %. In den chlorotischen Bereichen sinkt bei Ausbringung mit einem Sensor die Stickstoff-Ausnutzung sogar auf 22 % im Vergleich zu 33 % bei gleichmäßiger Ausbringung. Die FAL-Forscher/innen sind daher der Auffassung, dass nach derzeitigem Stand der Entwicklung Stickstoff-sensitive-Sensoren zu große methodische Defizite aufweisen, um sie als wirkungsvolle Hilfsmittel zur Verbesserung der Effizienz der Stickstoff-Düngung empfehlen zu können.

Margit Fink | idw
Weitere Informationen:
http://www.pb.fal.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Getreide, das der Dürre trotzt
19.09.2017 | Universität Wien

nachricht BMEL verstärkt Maßnahmen im Kampf gegen das Eschentriebsterben
11.09.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik