Projekt 24044/01

Teilflächenspezifische Grunddüngung

Projektdurchführung

Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e. V. Abteilung Technik im Pflanzenbau
Max-Eyth-Allee 100
14469 Potsdam

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Bemessung der Grunddüngung landwirtschaftlicher Nutzflächen erfolgt gegenwärtig auf der Grundlage periodisch durchgeführter Nährstoffuntersuchungen unter Berücksichtigung der Bodenart und der Erträge. Für die Beprobung sind die Schläge in 5 - 10 ha große Teilflächen zu unterteilen, doch wird die Düngung im Allgemeinen flächeneinheitlich durchgeführt. Folglich lassen sich Bereiche mit Nährstoffüberschüssen wie auch Nährstoffverarmung innerhalb eines Schlages nicht ausgleichen, wodurch vermeidbare Nährstoffausträge und ein ungerechtfertigter Nährstoffeinsatz verursacht werden. Basierend auf den im 1 ha-Raster ermittelten Nährstoffgehalten auf den Schlägen eines 2000 ha-Betriebes sind der Einfluss unterschiedlicher Teilflächengrößen bei der Beprobung und der Düngung auf die Nährstoffbilanz und die Vereinheitlichung der Nährstoffgehaltsklassen innerhalb der Schläge zu untersuchen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie praxisübliche Düngungspraxis ist unter Verwendung der 1 ha-Nährstoffgehalte zu simulieren und im Vergleich mit einer teilflächenspezifischen Düngung auf der Basis einer 1 ha-Beprobung zu bewerten. Zusätzlich sind die betriebswirtschaftlichen Auswirkungen einer teilflächenspezifischen Düngung abzuschätzen. Auf Grund der erhöhten Aufwendungen bei einer 1 ha-Beprobung sind die Möglichkeiten einer gezielten Beprobung unter Verwendung von Ertragsdaten bzw. Daten der elektrischen Bodenleitfähigkeit zu beurteilen. Dazu müssen auch diese Daten aufbereitet werden. Durch zusätzliche Beprobungen sind der Einfluss der Verteilung der Bodenprobenahmepunkte und des Zeitpunktes der Bodenprobenahme auf die ermittelten Nährstoffgehalte von 1 ha-Teilflächen zu ermitteln. Zukünftige on-the-go-Beprobungsverfahren errechnen die Nährstoffverteilung aus Analysewerten, die in situ von einer erhöhten Anzahl von Einzelproben je Hektar ermittelt werden. Die auf diese Weise sich ergebende Verteilung ist mit der traditionell ermittelten zu vergleichen. Die Bearbeitung der einzelnen Teilaufgaben erfolgt mit den jeweils günstigsten Methoden der Geoinformatik.


Ergebnisse und Diskussion

Die Bodenprobenahme, punkt- oder flächenbezogen, übt einen Einfluss auf die ermittelten Nährstoffgehalte aus. Die durchgeführten Untersuchungen auf 1 ha-Probenahmeflächen offenbarten vergleichsweise hohe Normalfehler der Probenahme/Analyse im Ergebnis unterschiedlicher Probenahmevarianten. Dagegen war der Zeitpunkt der Probenahme von geringerer Bedeutung.
Aus den ermittelten Nährstoffgehalten sind für die Düngung Karten zu generieren. Mittels Interpolation lassen sich Nährstoffgehalte an nicht beprobten Positionen unter Nutzung der Nährstoffgehalte an bekannten Positionen schätzen. Eine Interpolation liefert jedoch nur dann zuverlässige Schätzungen, wenn die Nährstoffgehalte räumlich korreliert sind. In der Regel ist davon auszugehen, dass eine räumliche Korrelation der Nährstoffgehalte nur vorliegt, wenn kleinere Probenahmeflächen als 1 ha gewählt wurden. Da dies in der Praxis kaum realisiert wird, sollte im Allgemeinen auf eine Interpolation zu Gunsten der Zuweisung der Nährstoffgehalte zu den Probenahmeflächen verzichtet werden.
Als Kompromiss zwischen den Anliegen, die wahre Nährstoffverteilung auf einem Schlag zu erkennen und die Kosten für die Probenahme/Analyse zu begrenzen, wird die 1 ha-Probenahme angesehen. Ein indirektes Zeichen dafür, dass auch die 1 ha-Probenahmeflächen noch zu groß sind, ist die in Abhängigkeit von der Probenahmevariante sowie der Art der Erzeugung der Flächenkarten verursachte große Variabilität der erzeugten Karten. Diese hat unterschiedliche Düngungsanweisungen zur Folge. Eine deutliche Reduzierung des Schätzfehlers wurde unter Nutzung der Nährstoffgehalte einer Probenahme im 50 x 50 m-Raster erreicht.
Eine Probenahme auf der Basis von Klassenflächen der elektrischen Bodenleitfähigkeit ist gleich oder besser als eine Probenahme auf der Basis von Rasterflächen, wenn jeweils die gleiche Größe der Probenahmefläche zu Grunde gelegt wird. Die unbekannte Beziehung zwischen den Nährstoffgehalten und der elektrischen Bodenleitfähigkeit auf dem zu beprobenden Schlag erlaubt keine Vergrößerung der Probenahmeflächen im Vergleich zur Rasterflächenbeprobung. Entscheidend für die Güte der Interpolation ist grundsätzlich die Größe der Probenahmefläche und nicht die Art ihrer Ausgrenzung.
Bezug nehmend auf veröffentlichte und eigene Untersuchungsergebnisse scheint es, dass bisher kein zusätzliches Merkmal identifiziert werden konnte, das die Ermittlung der Verteilung der Nährstoffgehalte generell unterstützt. Ehe deshalb zusätzliche Aufwendungen getätigt werden, um ein zusätzliches Merkmal aufzunehmen, sollte vielmehr unmittelbar die Probenahmedichte zur Erfassung der Nährstoffgehalte erhöht werden.
Einer Erhöhung der Probenahmedichte auf dem konventionellen Weg sind durch die steigenden Aufwendungen Grenzen gesetzt. In der näheren Zukunft werden deshalb Bodensensoren, insbesondere elektrochemische Sensoren, zum Einsatz kommen. Die Entnahme von Einzelproben anstelle von Mischproben für die Analyse ist kein Hindernis für die Einführung der on-the-go-Nährstofferfassung. In den eigenen Untersuchungen führten die Nährstoffgehalte der im 25 m-Raster aufgenommenen Einzelproben (simulierte on-the-go-Variante) zu einer höheren Schätzgenauigkeit als die Nährstoffgehalte der konventionell aufgenommenen punktbezogenen Mischproben im 50 m-Raster.
Durch teilflächenspezifische Düngung auf der Grundlage größerer Teilflächen kann nicht vermieden werden, dass kleinräumig trotzdem noch Fehldüngungen in Form von Überdüngung bzw. unterlassener Düngung auftreten. Der Anteil fehlgedüngter Bereiche wächst mit dem Anstieg der Teilflächengröße, die der Düngung zu Grunde liegt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Teilergebnisse des Projektes wurden auf zwei internationalen Konferenzen und einer nationalen wissenschaftlichen Konferenz vorgetragen. Eine Präsentation des Projektes erfolgte auf dem DLG-Feldtag 2008. Die Abschlussveranstaltung des Projektes fand als Fachgespräch statt. Der Abschlussbericht wird in leicht veränderter Form in der Reihe Bornimer Agrartechnische Berichte veröffentlicht werden.


Fazit

Das Projekt ermöglichte Aussagen zur teilflächenspezifischen Grunddüngung, die von überregionalen Vereinen/Gesellschaften, wie der VDLUFA oder der DLG, von einzelnen Ländern oder Dienstleistungseinrichtungen bereits veröffentlicht worden waren, zahlenmäßig und bildhaft zu untersetzen oder auch zu korrigieren. Machbar wurde dies innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums, weil der Projektbetrieb über im Verlauf eines Jahrzehnts gespeicherte betriebliche Daten verfügte, die er ohne Einschränkungen für das Projekt zur Verfügung stellte.