„Informationsveranstaltung Precision Farming“ Landratsamt Biberach am 26.03.2015 Johann Lechner, Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 1 Gliederung • Warum teilflächenspezifische N-Düngung? • Funktionsprinzip des ISARIA • Verfahren der teilflächenspezifischen N-Düngung • Düngealgorithmen des ISARIA • Ergebnisse zur teilflächenspezifischen Düngung • Varianten des ISARIA • Zusammenfassung und Ausblick Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 2 Warum teilflächenspezifische N-Düngung? Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 3 Problemstellung: - Pflanzen entwickeln sich unterschiedlich - Zonen mit verschiedenen Ertragserwartungen, - Ertragsleistung ist größtenteils von N-Versorgung abhängig, - andere Einflussfaktoren - Bodenart, Wasser, Relief, Struktur u.a. Es ist so viel zu düngen wie die/der - Pflanzen für maximal möglichen Ertrag verwerten können, - Boden ohne Verluste den Pflanzen zur Verfügung stellen kann. Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 4 Ertragspotentialkarte Eine schlageinheitliche Düngung wäre hier nicht sinnvoll, da Düngemittel dort ausgebracht wird wo es nicht benötig wird. Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Teilflächenspezifische Düngung 5 Funktionsprinzip des ISARIA Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 8 Feldspektrometer im Einsatz Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 9 Reflexionsspektren von Winterweizen Reflexionsgrad 0,6 0N 0,4 20 N 40 N 0,2 60 N 0 360 450 540 630 720 810 900 Wellenlänge [nm] Sorte Aristos (EC39) Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 10 Anforderungen an den Vegetationsindex • Abbildung der Messgröße (N-Aufnahme) • Sortenunabhängigkeit • Stabil gegen Umwelteffekten (Strahlung, Blattnässe, …) • Großer Messbereich (Sättigung) Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 12 Cortez Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 13 Vegetationsindices Vegetationsindex Berechnung Beziehung zu IR / R ratio infrared/red 780/670 Biomasse IR / I1 ratio infrared/infrared 740/730 Biomasse IR / I2 ratio infrared/infrared 740/720 Biomasse IR / G ratio infrared/green 780/550 N-Gehalt NDVI normalized diff. veg. Index (800-670)/(800+670) Biomasse SAVI soil adjusted veg. index (1+B)(800-670)/800+670+B) Biomasse REIP red edge inflection point 700+40((670+800)/2-700)/(740-700) N-Gehalt, LAI Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 14 Was kann ISARIA „messen“? C C C C O C20 Chlorophyll Faktoren: Bodenbedeckungsgrad (Pflanzenstärke, Dichte) Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG C O C oder C C C O C O C N-Versorgung (bereits aufgenommener Stickstoff) 15 Messeinheit des ISARIA • Aktives Reflexionsmesssystem: Hochleistungs-LEDs 24 h einsetzbar – unabhängig vom Umgebungslicht • Kein Einfluss des Tagesgangs keine Nachkalibrierung nötig • Hochgenaue Abbildung der Messgröße • Sortenunabhängig • Großer Messbereich (keine Sättigung) • Kommunikation via Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 16 Verfahren der teilflächenspezifischen NDüngung Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 17 Verfahren der teilflächenspezifischen N-Düngung Mapping-Ansatz • Steuerung der Düngung allein Durch eine Karte. • Düngemenge orientiert sich allein an historischen Schlaginformationen. • Aktuelle Pflanzenentwicklung wird nicht berücksichtig. Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 18 Online-Ansatz • Sensor erfasst Nährstoffstatus der Pflanzen. • Sensordaten werden in Echtzeit in Düngeempfehlungen umgesetzt. • Eine Regelkurve für den gesamten Schlag. Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 19 Düngerbemessung bei „Online“ Biomasseaufwuchs DüngeSollwert Untergrenze Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Düngermenge Obergrenze 20 Onlineansatz im Hochertrag W a L KP s i … Ns c e h r t Begrenzender Faktor: N Online: Weniger N, Homogenisieren Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Onlineansatz im Niedrigertrag L KP W i N … a c s h s t e r Begrenzender Faktor: Wasser Online: Mehr N, Homogenisieren 21 Aus der Wissenschaft „Allein aus den Sensordaten kann das System schließlich nicht erkennen, ob der Minderwuchs in einem Abschnitt auf Stickstoffmangel, Trockenstress oder eine Bodenanomalie zurückzuführen ist. Die Verknüpfung von Onlinemessung und Karte verhindert es, dass etwa eine Teilfläche mit geringer Ertragserwartung unnötig viel Dünger erhält und umgekehrt.“ Dr. agr. Robin Gebbers Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. Quelle: Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Auszug aus der Fachanzeige „Ein Auge auf Boden und Bestand“, Eilbote von Juli, 2013 22 Online mit MapOverlay • Sensor erfasst Nährstoffe der Pflanzen. • Karte enthält weitere Informationen (z.B. Ertragspotential) • Verschiedene Regelkurven für unterschiedliche Bereiche im Schlag (Ertragsbereiche) • Sensor- und Kartendaten werden in Echtzeit in Düngeempfehlungen umgesetzt. Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 23 Düngerbemessung bei „Online mit Map-Overlay“ Biomasseaufwuchs N-Aufnahmesoll nach Ertragspotential Hohes Ertragspotential Mittleres Ertragspotential Niedriges Ertragspotential vom Sensor vom Sensor aus Karte Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG aus Karte Düngermenge vom Sensor aus Karte 24 Online mit Map-Overlay im Hochertrag WL KP a i … N ss c h e r t Begrenzender Faktor: N Online mit Map-Overlay: Mehr N durch Karte und Sensor. Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Online mit Map-Overlay im Niedrigertrag L KP W i N … a c s h s t e r Begrenzender Faktor: Wasser Online mit Map-Overlay: Weniger N durch Karte und Sensor. 25 Düngealgorithmen des ISARIA Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 26 Düngealgorithmen • Absolute Düngung von Winterweizen: App WW nitrogen (entwickelt von der TUM) • 1-Punkt-Modus: App 1pt • 2-Punkt-Modus: App 2pt • Applikation nach Karte: App Mapping Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 27 Optimale N-Aufnahmekurven für Winterweizen N-Aufnahme Ertragsniveau Hoch Mittel Niedrig Vegetationsverlauf Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 28 N-Aufnahme N-Düngung bei unterversorgtem Bestand Ertragsniveau Mittel N-Düngung Vegetationsverlauf Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 29 N-Düngung bei einem anderen Ertragsniveau N-Aufnahme Ertragsniveau Hoch Mittel N-Düngung Vegetationsverlauf Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 31 N-Düngung bei verschiedenen Ertragsniveaus N-Aufnahme Ertragsniveau Hoch Mittel Niedrig N-Düngung Vegetationsverlauf Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 32 Optimale N-Aufnahmewerte für Winterweizen • Für unterschiedliche Ertragspotentiale der Teilschläge • Für verschiedene Verwertungsrichtungen (z. B. E-, A-, B-, C-Weizen) • Für verschiedene Entwicklungsstadien von EC 30 bis EC 65 Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 33 Absolute Düngung In Entwicklung: • Absolute Düngüng für Winterraps • Absolute Düngung für Gerste • Für andere Kulturen z.B. Kartoffel, Mais, etc. Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 34 Düngealgorithmen • Absolute Düngung von Winterweizen: App WW nitrogen (entwickelt von der TUM) • 1-Punkt-Modus: App 1pt • 2-Punkt-Modus: App 2pt • Applikation nach Karte: App Mapping Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 35 Applikationsmenge [l/kg ha-1] 1-Punkt-Modus 100 90 80 Obergrenze 70 60 50 40 Untergrenze 30 20 20 21 22 23 24 25 26 27 28 IRMI Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 36 Düngealgorithmen • Absolute Düngung von Winterweizen: App WW nitrogen (entwickelt von der TUM) • 1-Punkt-Modus: App 1pt • 2-Punkt-Modus: App 2pt • Applikation nach Karte: App Mapping Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 37 2-Punkt-Modus Applikationsmenge [l/kg ha-1] 100 90 80 Obergrenze 70 60 50 40 Untergrenze 30 20 20 21 22 23 24 25 26 27 28 IRMI Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 38 Düngealgorithmen • Absolute Düngung von Winterweizen: App WW nitrogen (entwickelt von der TUM) • 1-Punkt-Modus: App 1pt • 2-Punkt-Modus: App 2pt • Applikation nach Karte: App Mapping Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 39 Einsatzspektrum bei Winterweizen Grunddüngung (Reflexionsmessung nicht möglich, ev. mit ISARIA Mapping) Fungizide WR N-Düngung Faktoren: Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Bodenbedeckung Bodenbedeckung N-Aufnahme 40 Anwendungsbereiche • Teilflächenspezifische N-Düngung • Teilflächenspezifische Applikation Wachstumsregulator • Teilflächenspezifische Applikation Fungizide • Teilflächenspezifische Applikation Sikkationsmittel • N-Aufnahme-Kartierung; Biomasse-Kartierung daraus Erstellung von Applikationskarten Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 41 Anwendungsbereiche Bei allen Anwendungen kann durch das Verfahren „Online mit Map-Overlay“ das Ertragspotential der Teilfläche berücksichtigt werden. Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 42 Ergebnisse zur teilflächenspezifischen Düngung Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 44 Streifenversuche Varianten: (blau) Online 1 (rot) Online mit Kartenhinterlegung (gelb) Online 2 (orange) Mapping-Ansatz (grün) Betriebsüblich/schlageinheitlich Versuchsfläche: Ca. 75 ha/Jahr Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 45 Abgrenzung der 12m-Parzellen Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 46 Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 47 Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 48 Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 49 Kornerträge verschiedener Düngesysteme 120 Kornertrag [dt/ha] 110 100 90 98,1 99,7 96,1 93,3 87,8 80 8 t/ha 9 t/ha 10 t/ha 11 t/ha Mittel 70 60 Yara1 Online Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Online + Karte Online 2 Online Mapping Einheitlich Streifenversuch Roggenstein 50 Ausgebrachte Düngermenge 250 Gesamt Düngung [kg N/ha] 200 197,3 205,9 205,9 200,0 150 133,8 100 50 0 Yara1 Online Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Online + Karte Online Online 2 Mapping Einheitlich 52 Korn-N-Bilanz (bei 13% Rohprotein) 80 60 N-Bilanz [kg/ha] 40 20 5 0 -20 -40 Online Yara 1 Online + Karte 10 Online Online2 17 Mapping 17 Einheitlich 8 t/ha 9 t/ha 10 t/ha 11 t/ha Mittel -39 -60 -80 Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 54 Stickstoff-kostenfreie Leistung 1200 1100 NkfL [€/ha] 1049 1000 996 976 996 984 900 800 8 t/ha 9 t/ha 10 t/ha 11 t/ha Mittel 700 600 Online Yara 1 Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Online + Karte Online Online2 Mapping Einheitlich 56 Varianten des ISARIA Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 62 Fritzmeier ISARIA Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 63 Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 64 Zusammenfassung und Ausblick Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 68 ISARIA – High Lights • An das Ertragspotential angepasste, optimale Verteilung der Betriebsmittel - „Online mit Map-Overlay“ • Ausschöpfen der Ertragspotentiale • Ausgeglichene N-Bilanzen bis in die Teilfläche • Erhöhung und Vereinheitlichung der Qualitätsparameter • Keine Kalibrierung im Feld notwendig Einschalten - Aufklappen - Losfahren – Düngen • Höchste Messgenauigkeit • Unabhängig vom Umgebungslicht – Tag und Nacht einsetzbar • Bestes Preis-Leistungsverhältniss und schnelle Amortisation Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 69 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG 77 Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Dorfstr. 7 85653 Großhelfendorf Tel : +49 (0)8095 – 87339 – 408 Fax: +49 (0)8095 – 87339 – 472 Email: [email protected] © Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG Alle Inhalte dieser Präsentation, insbesondere Texte, Fotografien und Grafiken, sind urheberrechtlich geschützt (Copyright). 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