Projekt 15990/01

Einführung geophysikalischer Messverfahren zur Ermittlung von Bodenkennwerten für die teilflächenspezifische Bewirtschaftung in der KSG Agrargesellschaft mbH Kassow

Projektdurchführung

Universität Potsdam Institut für Erd- und Umweltwissenschaften Arbeitsgruppe Angewandte Geophysik
Karl-Liebknecht-Str. 24 - 25 // Haus 27
14476 Golm

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Der Trend in der Landwirtschaft geht heute immer mehr in Richtung einer teilflächenspezifischen Bewirtschaftung. Arbeitsgänge wie Aussaat, Düngung und die Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln werden den Erfordernissen des jeweiligen Standortes angepasst. Die Einführung einer teilflächenspezifischen Bewirtschaftung setzt die Kenntnis der räumlichen Variabilitäten der entsprechenden Bodeneigenschaften voraus. Die heute eingesetzten Daten zur Flächendifferenzierung sind alle hilfreich, lösen aber die Probleme nicht hinreichend. Hier kann die geophysikalische Kartierung der elektrischen Leitfähigkeit des Bodens eine sehr wertvolle Ergänzung liefern. In Form eines Pilotprojektes soll die Methode in einem landwirtschaftlichen Betrieb eingeführt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie geplanten Arbeiten sollen wegen des vorhandenen technischen Potentials und den bereits gesammelten Erfahrungen zur Teilflächenspezifik vorwiegend in der KGS Kassow (Mecklenburg-Vorpommern) durchgeführt werden. Für einen definierten Feuchtestatus (Feldkapazität) wird eine Grundinventur der Flächen vorgenommen. Diese Grundinventur erfolgt elektromagnetisch mit einem EM-38 der Firma GEONICS. In dieser Grundinventur wird neben der Bodenfeuchte die Bodenart erfasst. Auf den Karten der elektrischen Leitfähigkeit aufbauend, ist die Möglichkeit gegeben, detaillierte Bodenkarten der Region zu erstellen. Ergänzend sind punktuelle Beprobungen von Teilflächen vorgesehen, um die These zu stützen, dass geophysikalisch abgegrenzte Teilflächen sich auch in landwirtschaftlich relevanten Eigenschaften differenzieren lassen.
Wiederholungskartierungen zu unterschiedlichen Jahreszeiten liefern Aussagen über den aktuellen Wasserhaushalt des Bodens. Die gewonnenen Erkenntnisse über die räumliche Heterogenität des Bodens sollen in die Praxis umgesetzt werden und in Düngeempfehlungen münden, die den konkreten Standortbedingungen angepasst sind.
Die in der Praxis gesammelten Erfahrungen zum Einsatz der Geophysik in der Landwirtschaft werden in Empfehlungen für den Landwirt zur Einbeziehung der elektrischen Leitfähigkeit als bodencharakterisierende Größe zusammengefasst.


Ergebnisse und Diskussion

Die in Kassow elektromagnetisch kartierten Schläge wurden in Form von Leitfähigkeitskarten aufgearbeitet und mit den Karten der Reichsbodenschätzung verglichen. Es zeigen sich für einen Großteil der Flächen Übereinstimmungen, wobei die Karten der Reichsbodenschätzung auf Grund des gröberen Messraters Interpolationsungenauigkeiten enthalten, die über die EM38 Kartierungen ausgeglichen werden können. Bereits aus den Leitfähigkeitskarten wird deutlich, dass die Kassower Böden sehr heterogen sind und viele, auch kleinräumige Heterogenitäten aufweisen.
Parallel zu den elektromagnetischen Kartierungen wurden an ausgewählten Probenpunkten geoelektrische Messungen vorgenommen, um einen Absolutwert für die Leitfähigkeit zu bekommen und darüber eine Verbindung mit Boden-Kennwerten (Textur und Feuchte), um die Elektromagnetik zu kalibrieren.
Zur Verallgemeinerung der Ergebnisse sind Einzelschläge aus anderen Betrieben - insbesondere Golzow - in die bisherigen Untersuchungen eingeflossen. Die Böden im Oderbruch zeichnen sich durch einen hohen Tongehalt und eine extreme Differenzierung in der Fläche aus. Aus diesem Grund lassen sich die Zusammenhänge zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und anderen texturabhängigen Größen in Golzow besonders deutlich herausarbeiten. Für drei Schläge konnten gute Korrelationen zwischen der Textur, den elektrischen Leitfähigkeitswerten, der Bodenfeuchte und dem Ertrag ermittelt werden.
Die methodischen Untersuchungen zur Bestimmung des aktuellen Wassergehaltes haben gezeigt, dass über elektromagnetische Wiederholungskartierungen keine Aussagen möglich sind. Notwendig ist der Einsatz gleichstromgeoelektrischer Absolutmessungen oder die Kopplung mit einem Feuchtemonitoring an mehreren markanten Punkten in der Fläche.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- 6 wissenschaftliche Veröffentlichungen
- Artikel in der Zeitschrift Agrarmarkt Ausgabe 7, 2001
- diverse Poster (u.a. zwei auf dem Workshop des Projektes PreAgro in Bonn im März 2002)
- Workshop am 30.11.2000 in Potsdam mit reger Beteiligung
- Aktive Teilnahme an den Tagungen Third European Conference on Precision Agriculture in Montpellier und 6th Annual Conference on Precision Agriculture in Minneapolis


Fazit

Die Methode der Flächendifferenzierung über den Parameter der elektrischen Leitfähigkeit hat sich bewährt. Mit durchschnittlich 130 - 150 ha pro Tag wird eine Flächenleistung für eine räumlich hochaufgelöste Heterogenitätskarte möglich, wie sie mit kaum einem anderen Verfahren zu erreichen ist. Die elektrische Leitfähigkeit stellt einen Parameter dar, der es erlaubt, stabile und reproduzierbare Karten zu erstellen. Die Akzeptanz für den Einsatz der Leitfähigkeitskarten ist gut. Erste Dienstleister in Deutschland (Firma AgriCon) bieten die Methode an.
Die elektrische Leitfähigkeit eines Bodens wird bestimmt durch die Textur, die Bodenfeuchte, die Zusammensetzung des Bodenfluids und die Verdichtung. Auf Grund dieser multivariablen Abhängigkeiten sind gezielte Bodenproben zur Ansprache notwendig. Über die Analyse dieser Bodenproben kann der Versuch einer Umsetzung der Leitfähigkeitskarte in eine Bodenkarte erfolgen.
Mit dem Ziel, aus EM38-Daten Managementzonen für die teilflächenspezifische Bewirtschaftung abzuleiten, sind prinzipiell ganzjährige Befahrungen möglich.
Kassow zeigt eine Differenzierung in den Leitfähigkeitswerten in unterschiedlichen räumlichen Skaligkeiten - kleinräumige häufig wechselnde Unterschiede mit teilweise nur sehr geringer Differenzierung und großräumige Variationen, die erst im Betriebsmaßstab sichtbar werden. Trotz der komplizierten Variabilität der norddeutschen Böden konnte die Methode angewendet werden.
Wünschenswert wäre es, dass Gerätehersteller den Bau eines auf die landwirtschaftlichen Belange abgestimmten Sensors aufgreifen würden. Verbesserungen wie das Wegfallen der Kalibrierung und der Einbau einer Temperaturstabilisierung würden die Bedienung übersichtlicher und auch für Nichtgeophysiker handhabbarer machen.