Effekte der Herbstdüngung Kalkstickstoff im Raps (Versuchsauswertung)

Im Auftrag von Heiko Ludwig (AlzChem Trostberg GmbH) führten wir 2020/2021 einen Versuch zur Herbstdüngung mit Kalkstickstoff in einem Betrieb am Rande der Lommatzscher Pflege durch.

Was war die Motivation für diesen Versuch?

  • Ziel eines guten Pflanzenbauers ist es, im Herbst einen vernünftigen Rapsbestand zu etablieren, dies ist für gute Ertragsaussichten im nächsten Jahr unbedingt notwendig.
  • Der Wegfall der Beizen bringt Probleme mit sich, hier kann Kalkstickstoff und das entstehende Cyanamid dem Keimling und der Pflanze helfen.
  • Kohlhernie wird auch in Sachsen und anderswo zum Problem, diese befällt schon den Rapskeimling, Kalkstickstoff/Cyanamid hält gegen.
  • Eine Herbstdüngung wird durch die Einschränkungen der DüV immer schwieriger, die von AlzChem empfohlene Ausbringung von 220 kg/ha Kalkstickstoff (44 kg N/ha mit der dann optimalen fungiziden, insektiziden, herbiziden Wirkung sowie der Schneckenreduzierung) lässt sich so schwer unterbringen.
  • Die Unterfußdüngung etabliert sich in der Praxis immer mehr, auch geringere Nährstoffmengen finden mit dieser Methode schneller ihren Weg in die Pflanze, dies soll hier mit Kalkstickstoff untersucht werden.
  • Wenn das N-Budget im Betrieb z.B. durch Organik ziemlich ausgeschöpft ist, gibt es Effekte der Herbstdüngung von kleinen Mengen Kalkstickstoff auf den Ertrag?

Versuchsanlage Herbstdüngung

Methode produktionsintegrierter Großparzellenversuch (PiG) bzw. On-Farm-Research (OFR):

  • Prüfglied PG1: Unterfußdüngung Kalkstickstoff 120 kg/ha (24 kg N/ha), kombiniert mit EXCELLO Mikronährstoffdünger
  • Prüfglied PG2: Kontaktdüngung Kalkstickstoff 15 kg/ha (3 kg N/ha), kombiniert mit EXCELLO Mikronährstoffdünger
  • Prüfglied PG3: Kontaktdüngung KAS 30 kg/ha (8 kg N/ha)

Herbstentwicklung des Bestandes

Auf der aus einer Satellitenaufnahme vom 20.09.2020 abgeleiteten Biomassekarte (NDVI, relative Darstellung, rot weniger, blau mehr Biomasse) sieht man, das sich das PG1 (Unterfußdüngung) von den anderen Prüfgliedern abhebt.

Am 16.11.2020 wurde ein Herbstscan mit einem YARA N-Sensor durchgeführt. Auf Basis dieser Messungen wurde eine flächige N-Aufnahmekarte erstellt, hier ist erkennbar, das das PG2 im Wachstum gegenüber dem PG1 aufgeholt hat, der Abstand zum PG3 bleibt allerdings bestehen.

Auch in den aus den 2021 verfügbaren Satellitenaufnahmen abgeleiteten relativen N-Aufnahmenkarten (rot weniger, blau mehr N-Aufnahme) sind die Unterschiede zwischen den Prüfgliedern statistisch signifikant, hier eine Karte vom 28.04., überprüft mittels einfaktorieller Varianzanalyse (ANOVA), p < 0,05:

Die N1 und N2 Anfang 2021 wurde zu einer Gabe (135 kg N/ha) zusammengefasst und nach den Ergebnissen des Herbstscan variabel gestreut. Strategie war das Teilflächen mit guter Herbstentwicklung/N-Aufnahme weniger Stickstoff bekommen als die nicht so gut entwickelten Teilflächen. Somit arbeitete diese Düngung der Versuchsanlage entgegen. Allerdings zeigte sich, dass über die gesamte Fläche die durchschnittlichen Düngemengen je Prüfglied kaum voneinander abwichen (PG1 = 131 kg N/ha, PG2 = 133 kg N/ha und PG3 = 134 kg N/ha). Somit hatte diese Düngung keinerlei Auswirkungen auf das Versuchsergebnis, in der Endauswertung durch PiGSTAT wurde diese erklärende bzw. Störgröße „aussortiert“.

Ergebnisse

Der Versuch wurde mit unserer Software PIGSTAT ausgewertet, der Durchschnittsertrag des Schlages betrug 42,3 dt/ha.

  • Prüfglied PG1: Unterfußdüngung Kalkstickstoff 120 kg/ha (24 kg N/ha)
  • Prüfglied PG2: Kontaktdüngung Kalkstickstoff 15 kg/ha (3 kg N/ha)
    Minderertrag gegenüber PG1 -1,878 dt/ha (p = 0,0274)
  • Prüfglied PG3: Kontaktdüngung KAS 30 kg/ha (8 kg N/ha)
    Minderertrag gegenüber PG1 -2,903 dt/ha (p = 0,0120)

Die beiden Prüfglieder mit Kalkstickstoff waren somit dem Verfahren mit KAS als Herbstdüngung statistisch signifikant überlegen. Insbesondere die Unterfußdüngung hatte einen Mehrertrag + 2,9 dt/ha , aber auch die minimale Kontaktdüngung hatte noch einen positiven Ertragseffekt von rund +1 dt/ha gegenüber der KAS Variante.

Bei Kosten von 60 €/ha für PG1 (Unterfuß 120 kg/ha Kalkstickstoff ) oder 7 €/ha (Kontakt 15 kg/ha Kalkstickstoff) war in diesem Versuch die Wirtschaftlichkeit mehr als gegeben.

Fragen Sie uns, wir freuen uns auf Ihre Aufgaben! Unsere Spezialität sind betriebsspezifische Lösungen, wir schätzen Sie und Ihre Herausforderungen =;-).

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Ende Oktober Deutschland fast wolkenfrei, ideale Bedingungen für den Herbstscan zur optimalen Andüngung im Frühjahr inklusive Einsparung von N-Dünger OHNE Ertragseinbußen!

Ende Oktober waren ideale Bedingungen für gute Satellitenaufnahmen, Wolken gab es hauptsächlich nur über den Höhenlagen der Mittelgebirge. Super Voraussetzungen für den Herbstscan! Ab nächster Woche führen wir die Referenzmessungen am Boden durch. Übrigens, N-Aufnahmekarten für Ihren Betrieb lassen sich auch nachträglich (nach der Referenzmessung) erstellen, fragen Sie uns!

Satellitenbilder Ende Oktober zur Berechnung der N-Aufnahmekarten für unsere Kundschaft.

Optimale Andüngung nach Herbstscan mit Satellit

Gerade bei den aktuellen Preisen für Stickstoffdünger sollte jedes kg N effizient eingesetzt werden. Für die zweite/dritte und vierten Gabe habe sich Verfahren auf der Basis von Sensoren und Satellitenbildern breit etabliert. Ungenutztes Optimierungspotenzial liegt in der ersten Gabe. Hier gilt, das sich der Zustand der Bestände am besten zum Ende der Vegetationsperiode im Spätherbst erfassen lässt.

Beim Winterraps kann jedes kg N, welches über 50 kg liegt, im Frühjahr angerechnet und eingespart werden (Faustzahl: kg N/ha Herbst > 50 kg N/ha* 0,7 = Einzusparende kg N/ha Frühjahr). Durch Satellitendaten abgeglichen mit Referenzmessungen am Boden wird eine N-Aufnahmekarte für den Herbst erstellt. Diese als Grundlage für die Frühjahresdüngung (egal ob in 1 oder mehreren Gaben) zu nutzen, klappt und führt, so unsere langjährige Erfahrung, in den meisten Fällen zu N-Einsparungen von 15-25 kg/ha (siehe auch unseren Newsletter vom September 2021).

Bei der 1. N-Gabe für Winterweizen/Wintergerste/Winterroggen orientiert man sich oft an den „schlechtesten“ Stellen und überzieht die „besseren“ deutlich, was zu dichten Beständen mit Lager- und Krankheitsproblemen führt. Dagegen hilft eine differenzierte Düngung. Über die Abschätzung der N-Aufnahme Schlag und der daraus resultierenden N-Aufnahmekarte wird die Streukarte für die Andüngung im folgenden Frühjahr erstellt. Als erstes erfolgt die Festlegung des Düngungsniveaus, bei der neben den üblichen Planungsansätzen (Betriebsleitererfahrung, Nmin, N-Form, Produktionsziel, Ertrag, organische Düngung usw.) die durchschnittliche N-Aufnahme im Herbst berücksichtigt wird. Die anschließende Differenzierung orientiert sich dann an den unterschiedlichen N-Aufnahmezonen im Schlag und daraus lässt sich eine Streukarte erzeugen.

Eine differenzierte Andüngung führt zu einheitlicheren Beständen, die sich einfacher führen lassen und einer Frühsommertrockenheit besser begegnen können. „Nicht zu viel bei den Guten und nicht zu wenig bei den Schlechten“ sollte das Motto sein.

Auch hier liefern wir die Karten im jeweils nötigen Datenformat und helfen bei Bedarf vor Ort mit, bis heute konnten wir jedes Formatproblem lösen (auch mit ISOXML, dem ISOBUS Auftragsformat 😉 ).

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Preissenkungen unserer Vermessungslösungen

Ab sofort können wir den Preis unserer kompletten Mehrfrequenz RTK Vermessungslösung mit amtlicher SAPOS HEPS Korrektur (1 – 2 cm) von 4.450,- € auf 3.450,- € senken. Auch unser SAPOS EPS (DGPS) Vermessungssystem (0,3 – 0,8 m) haben wir von 1.950,- € auf 1.450,- € reduziert.

Link EXAgT Webshop Vermessung

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Ertragskartierung aus Satellitendaten – Optimale Andüngung nach Herbstscan mit Satellit

Ertragskartierung aus Satellitendaten

Versuch und Auswertung

Herbstzeit ist Versuchsauswertungszeit und es kommen eine Menge von Mähdrescherdaten auf unseren Tisch. Auch gibt es seit mehreren Jahren Fachartikel und sogar Produkte die Versprechen aus Satellitendaten Ertragskarten abzuleiten. Für uns ist dieses Thema auch interessant, kommt es doch in unserer Arbeit immer wieder aufgrund von nichtvorhandenen bzw. fehlerhaften Ertragsdaten von Mähdreschern zu nicht auswertbaren Versuchen. Wir haben auf der Basis eines Artikel von Franz-Xaver Maidl el.al. über die „Ableitung des teilflächenspezifischen Kornertrags von Getreide aus Reflexionsdaten“ (1) eine solche Herleitung selbst durchgeführt.

Im vorliegenden Beispiel wurde die Ertragskarte eines am 31.07.2021 geernteten Winterweizenbestand sowie zwei wolkenlose Sentinel-2 Aufnahmen vom 23.07.2021 und dem 18.06.2021 genutzt. In beiden Aufnahmen wurde der Vegetationsindex S2REP berechnet und weiter verwendet.

Bei der Aufnahme vom 23.07.2021, eine Woche vor der Ernte, sieht man im Plot, das es hier keine Abhängigkeiten geben kann.

Abbildung 1: S2REP vom 23.07.2021 vs. Ertrag in dt

Ganz anders sieht es für die Aufnahme vom 18.06.2021 aus. Hier gibt es einen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Vegetationsindex S2REP und dem Ertrag.

Abbildung 2: S2REP vom 18.06.2021 vs. Ertrag in dt , R² = 0,53

Fazit

Ja, es funktioniert wirklich, der teilflächenspezifische Kornertrag im Getreide lässt sich aus Reflexionsdaten (hier Sentinel-2 Satellitendaten) ableiten! Nach den Untersuchungen von Maidl el. al. sind dafür Reflexionsdaten des Bestandes zwischen EC49 und EC65 nutzbar. Ziel ist nicht die Vorhersage der absoluten Erntemenge, sondern die Ableitung der teilflächenspezifischen Erträgen aus einen Wert Ertrag pro Fläche von der Hofwaage.

Ein spannendes Thema welches wir hoffen auch mit Hilfe anderer Reflexionsdaten (Drohne mit Multispektralkamera) vertiefen zu können.

(1) Franz-Xaver Maidl et. al.: Ableitung des teilflächenspezifischen Kornertrags von Getreide aus Reflexionsdaten in A. Meyer-Aurich et al.: Digitalisierung in kleinstrukturierten Regionen, Lecture Notes in Informatics (LNI), Gesellschaft für Informatik, Bonn 2019, S. 131- 134

Optimale Andüngung nach Herbstscan mit Satellit

Gerade bei den aktuellen Preisen für Stickstoffdünger sollte jedes kg N effizient eingesetzt werden. Für die zweite/dritte und vierten Gabe habe sich Verfahren auf der Basis von Sensoren und Satellitenbildern breit etabliert. Ungenutztes Optimierungspotenzial liegt in der ersten Gabe. Hier gilt, das sich der Zustand der Bestände am besten zum Ende der Vegetationsperiode im Spätherbst erfassen lässt.

Beim Winterraps kann jedes kg N, welches über 50 kg liegt, im Frühjahr angerechnet und eingespart werden (Faustzahl: kg N/ha Herbst > 50 kg N/ha* 0,7 = Einzusparende kg N/ha Frühjahr). Durch Satellitendaten abgeglichen mit Referenzmessungen am Boden wird eine N-Aufnahmekarte für den Herbst erstellt. Diese als Grundlage für die Frühjahresdüngung (egal ob in 1 oder mehreren Gaben) zu nutzen, klappt und führt, so unsere langjährige Erfahrung, in den meisten Fällen zu N-Einsparungen von 15-25 kg/ha (siehe auch unseren Newsletter vom September 2021).

Bei der 1. N-Gabe für Winterweizen/Wintergerste/Winterroggen orientiert man sich oft an den „schlechtesten“ Stellen und überzieht die „besseren“ deutlich, was zu dichten Beständen mit Lager- und Krankheitsproblemen führt. Dagegen hilft eine differenzierte Düngung. Über die Abschätzung der N-Aufnahme Schlag und der daraus resultierenden N-Aufnahmekarte wird die Streukarte für die Andüngung im folgenden Frühjahr erstellt. Als erstes erfolgt die Festlegung des Düngungsniveaus, bei der neben den üblichen Planungsansätzen (Betriebsleitererfahrung, Nmin, N-Form, Produktionsziel, Ertrag, organische Düngung usw.) die durchschnittliche N-Aufnahme im Herbst berücksichtigt wird. Die anschließende Differenzierung orientiert sich dann an den unterschiedlichen N-Aufnahmezonen im Schlag und daraus lässt sich eine Streukarte erzeugen.

Eine differenzierte Andüngung führt zu einheitlicheren Beständen, die sich einfacher führen lassen und einer Frühsommertrockenheit besser begegnen können. „Nicht zu viel bei den Guten und nicht zu wenig bei den Schlechten“ sollte das Motto sein.

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Versuche 2021 zur N-Düngung Winterraps in „roten Gebieten“ nach Herbstscan mit Satellitenbildern

Um trotz Mengeneinschränkungen in der Ausbringung von Stickstoffdünger gute Erträge und Qualitäten zu erreichen heißt es jedes kg N effizient einzusetzen. Dies gilt vor allem in den „roten Gebieten“ mit eingeschränkter Stickstoffdüngung.

Unsere zwei Versuche zur N-Düngung Winterraps 2020/2021 lagen in solch einem Gebiet. Auf beiden Schlägen zeigte sich im Spätherbst 2020 eine sehr gute Herbstentwicklung, durchschnittlich wurden N-Aufnahmen von 86 bzw. 114 kg N/ha mittels Satellitenbilder abgeglichen mit Referenzmessungen am Boden gemessen.

Die Versuchsanlage erfolgte als PiG mit drei Prüfgliedern, zum einen eine betriebsübliche konstante sowie zwei variable Varianten (EXAgT und eine alternative Methode zur Überprüfung).

Gedüngt wurde in zwei Gaben, die erste mit Piamon differenziert in den Prüfgliedern, die zweite in allen Prüfgliedern konstant mit KAS und 50 kg N/ha.

Die hohen N-Aufnahmen im Herbst wurden zu 70% von der Andüngung im Frühjahr abgezogen, dies ergaben ohne zusätzliche Abzüge durchschnittliche N-Gaben die den amtlichen Vorgaben (in Sachsen das Bilanzierungs- und Empfehlungssystem Düngung BESyD) entsprachen. Die realen Düngemengen lagen zwischen 70 und 75 kg N/ha für die erste Gabe in allen Prüfgliedern auf beiden Schlägen.

Abbildung 1: Versuchsschlag 1, links Planung erste Gabe Piamon, rechts Umsetzung via Schlepperterminal

Im Durchschnitt wurden auf beiden Schlägen 42,2 bzw. 42,8 dt/ha mit 41,7 bzw. 41,8% Ölgehalt gedroschen.

Abbildung 2: Versuchsauswertung Schlag 1, die Vergleichsvariante (Intercept) war unser Verfahren, in der Betriebsvariante wurden signifikant 1,484 dt/ha weniger geerntet.
Abbildung 3: Versuchsauswertung Schlag 2, die Vergleichsvariante (Intercept) war unser Verfahren, hier lag der Ertrag der Betriebsvariante signifikant 1,765 dt/ha darunter.

Nach unseren Erfahrungen außerhalb der „roten Gebiete“ liegt der Vorteil unseres Vorgehens in der Reduzierung der N-Düngung bei gleichbleibenden Erträgen, 15 – 25 kg N/ha Einsparung sind hier möglich.

Hier noch mal unser Verfahren zusammengefasst:

  • Basis gute Herbstentwicklung Winterraps (N-Aufnahme > 50 kg N/ha)
  • keine Sensortechnik und Überfahrt im Herbst nötig
  • „rotes Gebiet“ in diesjährigen Versuchen 1,5 dt/ha mehr Ertrag
  • in „normalen“ Gebieten N Einsparung zwischen 15 – 25 kg N/ha

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Der Mähdrusch als „Datenernte“

Die Anlage, Planung und Auswertung von produktionsintegrierten Großparzellenversuche (PiG) ist ein wichtiger Teil unserer Arbeit. Das typische Prüfmerkmal eines Versuches ist der Ertrag, dieser wird mittels Ertragskartierung vom Mähdrescher/Feldhäcksler aufgezeichnet. So ist für uns die Getreideernte nicht „nur“ die Ernte von Raps/Gerste/Weizen/etc. sondern eine „Ernte von Daten“.

Während für die Kundschaft die eigentliche Ernte im Vordergrund steht, sind es für andere schöne Bilder (oberes Bild: Philipp Scherber von Ostsachsen-farming, Bild links unten: Mathias Zeitke) und für uns auswertbare Daten (rechts unten Ertragsdaten 2021 aus dem SUNK-Projekt)

Auch hier kann etwas schiefgehen so das Versuche nicht ausgewertet werden können. In den letzten Jahren beschränkten sich die Probleme hauptsächlich auf nicht wiederauffindbare Datensätze in den Datenwolken der Hersteller.

So ist es in jedem Jahr spannend, die Ertragsdaten der verschiedenen Versuche einzulesen und auf Plausibilität zu überprüfen. Der aktuelle Zwischenstand 2021 sieht hoffnungsvoll aus, dies ermöglicht es uns in den nächsten Newslettern über die Ergebnisse folgender Versuche berichten zu können:

Dann auf spannende Versuchsergebnisse in den nächsten Newslettern!

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Projekt Mähdrusch – BeA (Beikrautsamen-Abscheidung)

Seit dem 01.02.2021 arbeiten wir im Projekt BeA (Beikrautsamen-Abscheidung) mit. Ziel des Projekts ist es, die ungewünschte Verteilung von Beikrautsamen und Verlustkörnern durch den Mähdrusch zu reduzieren. Dazu werden im Gesamtmaterialstrom eines Mähdreschers möglichst viele Samen/Körner devitalisiert OHNE den hohen Leistungsbedarf der aktuell auf dem Markt verfügbaren Lösungen zu benötigen. Dies ist möglich, indem die Samen vom Kurzstroh und der Spreu getrennt und im Anschluss separat behandelt werden.

Projektpartner sind das Institut für Naturstofftechnik der TU Dresden sowie die Zürn Harvesting GmbH & Co. KG.

Unsere Aufgabe im Projekt ist es u.a. die pflanzenbauliche Wirksamkeit der Methode durch OFR (On Farm Research) Versuche zu untersuchen. Dazu werden aktuell die Versuche praktisch angelegt. Für uns neu ist die Versuchsanlage mit dem Mähdrescher, das gibt bisher unbekannte Herausforderungen.

Wir werden in diesem Rahmen weiter über das Projekt berichten!

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Vermessung im Büro vorbereiten, auf dem Schlag umsetzen und in Versuchen Bestandsunterschiede via Satellit messen

Vermessung: Im Büro vorbereiten, auf dem Schlag umsetzen

Bedarf an Vermessungslösungen gibt es nicht nur für die Erstellung des Agarantrags sowie der Grenzsteinsuche, auch beim Abstecken von Feldgrenzen nach einem Flächentausch oder einer Flächenteilung ist so ein System hilfreich. Dabei hat es sich bewährt das Vermessen bzw. Abstecken neuer Schlaggrenzen im Büro vorzubereiten.

Die Basisdaten sind in den meisten Bundesländern frei verfügbar, Luftbilder/Flurstücke lassen sich direkt in der Vermessungssoftware herunterladen, für Feldblöcke aus InVeKoS gibt es eine Importfunktion, dazu lassen sich auch die eigenen Antragsdaten einlesen. Eine Vielzahl von Funktionen der Software decken bekannte Aufgaben aus der Praxis ab, Nachfragen dazu sind willkommen!

Flächenteilungfunktion, hier wurde eine gewünschte Flächengröße vorgegeben

Die im Büro vorbereiteten Grenzen/Punkte können (unterstützt durch die Software) angelaufen und dann abgesteckt werden, dafür bieten wir preisgünstige Mehrfrequenz RTK und SAPOS EPS (DGPS) Vermessungssysteme an.

Versuche: Bestandsunterschiede via Satellit messen

Um Versuchsergebnisse besser erklären zu können sind regelmäßige Messungen/Bonituren zur Bestandsentwicklung sehr nützlich. Bei dieser Aufgabe können Satellitenbilder hilfreich sein, z.B. werden Sentinel-2 Daten für den Endnutzer kostenlos erfasst, archiviert und sind auch nach Ende des Versuchs auswertbar. Nach unseren Erfahrungen sind mindestens ein bis zwei Aufnahmen pro Monat ohne Wolken und Wolkenschatten und damit brauchbar.

Für die Bewertung der Bestände nutzen wir den aus den Satellitendaten berechneten S2REP Index, dieser ist abhängig vom N-Status der Pflanze, je größer der S2REP-Wert desto höher ist die N-Aufnahme.

Die geometrisch zu den jeweiligen Prüfgliedern passenden S2REP-Werte werden diesen zugeordnet, mittels einfaktorieller Varianzanalyse (ANOVA) können dann statistisch gesichert signifikante Unterschiede zwischen diesen Prüfgliedern bestimmt werden.

Hier ein Beispiel einer nachträglichen Analyse aus einem N-Düngungsversuch Wintergerste im Jahr 2019 mit den Prüfgliedern 1 – 4 und drei Wiederholungen. Dargestellt sind die für die Aufnahmetermine 21.03./22.04/12.05 berechneten S2REP Werte.

In der statistischen Auswertung sieht man u.a. das das Prüfglied 1 gegenüber dem Prüfglied 2 ab dem 22.04.2019 statistisch signifikant eine höhere N-Aufnahme hatte. Interessant war das dem entsprechend ein signifikant höherer Ertrag in PG1 gegenüber PG2 auch in der PIGSTAT Endauswertung ermittelt wurde.

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Praktischer Drohneneinsatz im Versuchswesen und „Was macht der liebe Mai“ bzgl. der N-Düngung

Praktischer Drohneneinsatz im Versuchswesen

Zur Beschreibung und Differenzierung eines Winterweizenbestands in den unterschiedlichen Prüfgliedern sind die Parameter Bodenbedeckungsgrad sowie die N-Aufnahme geeignet.

Der Bodenbedeckungsgrad eignet sich hervorragend zur Beschreibung/Unterscheidung von nicht zugezogenen Winterweizen Beständen, in denen noch viel Boden sichtbar ist. Die N-Aufnahme hingegen funktioniert auch in dichten Beständen.

Seit Anfang 2021 steht der EXAgT eine Drohne zur Verfügung, mit der sich Luftbilder mit einer hohen Bodenauflösung erstellen lassen. Das ermöglicht prinzipiell automatisierte Messungen der gewünschten Parameter auf der gesamten Versuchsfläche, nicht nur Bonituren auf Transsekten. Durch die flächige Erfassung der Parameter verbessert sich die Auswertbarkeit des Versuches mit Algorithmen aus dem Bereich des OFR (On Farm Research). Um das ganze praktikabel zu halten, ist ein Kompromiss zwischen Auflösung/Flugzeit und Akkuverbrauch notwendig. Wir haben uns für eine Bodenauflösung von rund 0,8 cm entschieden, die Drohne fliegt dann in einer Höhe von 14 m und macht pro Versuchsfeld rund 4300 Bilder.

DJI Phantom P4 RTK Multispektral im Einsatz
N-Aufnahmekarten aus Drohnenbildern abgeleitet (EIP Agri Projekt Smarte UNkraut Kontrolle, siehe auch unseren Newsletter Januar 2021 sowie „Ableitung von N-Aufnahmekarten aus multispektralen Drohnenaufnahmen April 2021)
RGB-Orthophoto, rechts überlagert mit den erkannten Photosynthese ausübenden Pflanzen

Für eine Unterscheidung zwischen Nutzpflanzen und Unkräuter ist eine noch höhere Auflösung notwendig. Wie haben mit 3 mm experimentiert, hier lassen sich Unkräuter von Nutzpflanzen gut differenzieren. Die Herausforderung bei der Nutzung von hohen Auflösungen besteht darin, die Befliegung effizient mit einem überschaubaren Akkueinsatz durchzuführen.

Ausschnitt aus einem Orthophoto mit einer Auflösung von 3 mm

Es kam der liebe Mai und machte

…einen kalten und feuchten „Wonnemonat“, auch im Mai also eher ungewöhnliche Werte, was Temperatur und Niederschläge betrifft und eine Verlängerung des Aprilwetters um einen Monat!

Wie reagieren unsere Getreidebestände, über Mais will ich nicht reden, der sieht eher elend aus?
Im Getreide sehen wir z.Z. gute und hoffnungsvolle Bestände, die sich weiter positiv entwickeln können. Sorgen bereiten die Einschränkungen der DüV, viele Flächen „zeichnen“ bereits und zeigen Areale mit deutlichem N-Mangel, aber die Empfehlungen geben oft nichts oder nur noch wenig her.
Der viele Nmin aus den Analysen und den länderspezifischen Richtwerten scheint bisher in den Pflanzen nicht angekommen zu sein. Und ob die verfügbaren N-Mengen (Boden + Düngung) für hohe Erträge, die zu erwarten sind und die angestrebten Qualitäten reichen, ist mehr als fraglich. Da werden auch die eventuell möglichen 10% Zuschläge (Ermessensfrage) nichts ändern.
Spätverunkrautung und Krankheiten sind z.T. problematisch, die „Spritztage“ limitiert (Regen, Wind), auch alle weiteren Arbeiten im Feld verzögern sich.

In unserem EIP-Agri Projekt zur exakteren Steuerung der N-Düngung erfassen wir mit den Feldsensorstationen fortlaufend wichtige Daten (siehe Newsletter vom März 2021).

Hier nun die weiteren Ergebnisse und die Fortführung einer Bewertung/Interpretation der Messwerte (erster Teil siehe Newsletter April 2021).

Was erfassen wir?

Die Grafik zeigt im zeitlichen Verlauf die N-Aufnahme eines Winterweizenbestandes [kg N/ha], den Niederschlag [l/m²] und die Temperaturen der Luft in 2m Höhe als Max, in 2 cm, d.h. im Pflanzenbestand am Boden, als Min. Ebenso die Bodentemperatur in 10 cm Tiefe als Durchschnitt des jeweiligen Tages [°C].
Die gestrichelte senkrechte grüne Linie zeigt die Grenze zu den neuen Werten an, auf die ich mich im Folgenden beziehen möchte.

Was für ein Bestand wird hier erfasst?

  • Sorte Etana, ein A-Weizen, Ertragserwartung 7,5 t/ha
  • Vorfrucht Zuckerrüben
  • Saattermin normal, Anfang Oktober
  • Nmin 0-90cm 45 kg N/ha

Wie war die bisherige N-Düngung?

  • 08.03.2021: N1a EC29/30, Vegetationsb. 29 kg N/ha NPK 12/12/12
  • 10.03.2021: N1b EC29/30 39 kg N/ha Piamon
  • 11.04.2021: N2 EC30/31 58 kg N/ha Piamon
  • 05.05.2021 N3 EC 37 55 kg N/ha Piamon
  • Gesamt = max. Empfehlung DüV 181 kg N/ha

Zum weiteren Verlauf (ab 28.4.2021)

Endlich kein Frost mehr am Boden. Die Tagestemperaturen bleiben mit 10-15°C recht kühl, auch im Boden geht es nicht über 10°C hinaus. Immer mal etwas Niederschlag sorgt für ausreichende Bodenfeuchte.

Was macht der Verlauf der N-Aufnahme? Sie stagniert bis zum 9. Mai bei nur 55 kg N/ha! Die Messwerte gehen sogar leicht zurück, was an den jüngsten, sich neu bildenden hellgrünen Blättern liegt, die von der Sensorik im Durchschnitt mit erfasst werden. Pflanzenanalytisch wäre kein Rückgang der N-Aufnahme zu verzeichnen, in diesem Stadium geht der einmal aufgenommen N nicht wieder verloren.

Am 5.5. erfolgte die N3 Gabe mit 55 kg N/ha. Das agronomische Ziel war, die stagnierende Entwicklung anzukurbeln und das weitere Wachstum zu fördern.

Der 9.5., 10.5. und 11.5. sind die drei einzigen Maitage mit Temperaturen über 20°C und damit verbunden auch steigende Bodentemperaturen. Feuchter, warmer Boden und hohe Temperaturen führen zu dem erhofften Wachstumsschub. Düngung und Boden liefern jetzt den dafür benötigten Stickstoff nach.

Dann kommt das nächste, kalte, nasse Tief (dessen Name hab ich in der Menge der Tiefs leider vergessen) und die Entwicklung geht nur noch zögerlich voran. Nachts um 10°C, am Tage nicht mehr als 15-17°C, wenig Sonne, viele Wolken, wer will da als Weizen schon wachsen. Mühsam erreicht der Bestand Ende Mai deine jetzige N-Aufnahme.

Jetzt kann man nur noch auf bald einsetzendes warmes Wetter hoffen, Bodenfeuchte ist ausreichend vorhanden, der Boden sollte noch entsprechende N-Mengen (aus Mineralisierung und Düngung) zur Verfügung stellen können und die Temperaturerhöhung samt höherer Globalstrahlung das Wachstum beschleunigen.

Spannend bleibt, was kann die Natur noch aufholen, welche Erträge werden heranwachsen und wie werden die Eiweißgehalte sich gestalten.

Wir messen natürlich noch weiter (auch wenn die N-Düngung abgeschlossen ist), sind ganz nah dran an den Beständen und werden Sie auf dem Laufenden halten.

Mit bestem Gruß, von einem immer wieder begeisterten Agronomen, Arnim Grabo.

Zum EIP-AGRI Projekt

Unser EIP-AGRI Projekt “Entwicklung eines betriebs- und regionalspezifischen N-Düngungsberatungssystems basierend auf stationären Feldsensorstationen und Drohnen zur Ableitung einer angepassten N-Düngung unter Maßgabe der Wasser Rahmen Richtlinie (WRRL) und neuen Düngeverordnung (DüV)“ hat eine Laufzeit von drei Jahren (2018 – 2021) und wird gefördert vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Das Projekt ist ein Vorhaben nach der Richtlinie des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft zur Förderung der Landwirtschaft, der Europäischen Innovationspartnerschaften (EiP AGRI) und des Wissenstransfers einschließlich Demonstrationsvorhaben im Rahmen des Entwicklungsprogramms für den ländlichen Raum im Freistaat Sachsen(Förderrichtlinie Landwirtschaft ,Innovation, Wissenstransfer-RL LiW/2014). Teil: Europäische Innovationspartnerschaft “Landwirtschaftliche Produktivität und Nachhaltigkeit” (EIP AGRI) vom 15.12.2014.

Fragen Sie uns, wir freuen uns auf Ihre Aufgaben! Unsere Spezialität sind betriebsspezifische Lösungen, wir schätzen Sie und Ihre Herausforderungen =;-).

Unsere Kontaktdaten sind:

exagt@exagt.de oder persönlich:

arnim.grabo@exagt.de
+49 (0) 176 72588814, +49 (0) 34324 269737

andreas.schmidt@exagt.de
+49 (0) 173 352 8960, +49 (0) 34324 269739

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„Komm lieber Mai und mache“ und N-Aufnahmekarten aus Drohnenbefliegungen (NDRE vs. NDVI)

Die Entwicklung der N-Aufnahme in den letzten Wochen „Komm lieber Mai und mache“ (Arnim Grabo)

So einen kalten und wechselhaften April habe ich noch nicht erlebt und glauben wir den Wetterfröschen, war es einer der kältesten seit langer Zeit.

Die Bestände stagnieren, Wachstumsreglereinsatz und die Unkrautbekämpfung sind knifflig und was macht das mit unseren Getreidebeständen, wie wirkt sich diese Situation auf deren N-Düngung aus?

In unserem EIP-Agri Projekt zur exakteren Steuerung der N-Düngung erfassen wir dazu mit den Feldsensorstationen fortlaufend wichtige Daten (siehe letzten Newsletter vom März 2021).

Hier die ersten Ergebnisse und ein Bewertungsversuch von unserer Seite aus.
Diese Interpretationen möchten wir fortführen und in den folgenden Newslettern immer mal wieder darauf zurückkommen.

Was erfassen wir?

Die Grafik zeigt im zeitlichen Verlauf die N-Aufnahme eines Winterweizenbestandes [kg N/ha], den Niederschlag [l/m²] und die Temperaturen der Luft im 2m Höhe als Max, in 2 cm d.h. im Pflanzenbestand als Min und die Bodentemperatur in 10 cm Tiefe als Durchschnitt des jeweiligen Tages [°C].

Was für ein Bestand wurde hier erfasst?

  • Sorte Etana, ein A-Weizen, Ertragserwartung 7,5 t/ha
  • Vorfrucht Zuckerrüben
  • Saattermin normal, Anfang Oktober
  • Nmin 0-90cm 45 kg N/ha

Wie war die bisherige N-Düngung?

  • 08.03.2021: N1a EC29/30, Vegetationsb. 29 kg N/ha NPK 12/12/12
  • 10.03.2021: N1b EC29/30 39 kg N/ha Piamon
  • 11.04.2021: N2 EC30/31 58 kg N/ha Piamon

Gestartet haben wir die Erfassung der Bestände Anfang April, es hatte sich ja noch nicht viel auf den Feldern getan.

Bisher war im April fast jeden Tag Frost in Bodennähe, bis runter auf -7°C. Zum Glück zeigt der Etana eine ausgezeichnete Winterhärte, so dass hier keine Schäden zu befürchten sind. Bis auf ein paar „warme“ Tage mit über 15°C war es tagsüber ebenfalls recht kühl, so dass die nötigen Niederschläge nicht gleich wieder verdunsteten.

Spannend ist nun der Verlauf der N-Aufnahme (grüne Balken), ausgehen vom warmen März liegt die Bodentemperatur in 10 cm Tiefe anfangs, trotz Frost in Bodennähe, über 5°C und die N-Aufnahme läuft parallel hoch bis zum ersten Spitzenwert der Tagestemperatur von 20,7°C. die beiden N1 Gaben (68 kg N/ha) wirken und bringen das Wachstum in Schwung.

Ab dem 9.4. stagniert die N-Aufnahme trotz etwas günstigerer Wachstumsbedingungen (Niederschlag, Bodentemperatur), die ersten zeitige N-Gaben sind aufgebraucht, der Boden liefert wenig nach und eine Anschlussdüngung ist ratsam, welche am 11.4. (58 kg N/ha) auch erfolgte.

Nun setzte eine sehr kalte Periode ab 17./18.4. ein, das Wachstum stoppt, die Mineralisierung und N-Bereitstellung aus dem Boden stockt und damit gehen die N-Aufnahmewert sogar etwas rückwärts. Die Bestände zeichnetet, zeigten Verfärbungen bis hin zu Lila und hatten mit den Bedingungen arg zu kämpfen.

Mit dem 18./19.4. kam dann etwas Erwärmung, Tages- und Bodentemperaturen stiegen und es gab keine Nachtfröste mehr. Sofort, wir haben ja schon lange Langtag, setzte das Wachstum ein, die Schossphase begann und die N-Aufnahme stieg!

Ab dem 25./26.4. verlangsamte sich dieser Prozess wieder, die letzten Nachtfröste kühlen das Wachstum im wahrsten Sinne des Wortes ab! 126 kg N/ha sind draußen, die N-Aufnahme schwächelt, der Boden liefert wenig N aus der Mineralisation nach, düngen oder warten?

Hier ist jetzt etwas Geduld gefragt, bei der zu erhoffenden Erwärmung wird die N-Nachlieferung aus dem Boden und der Düngung sich voll entfalten, der einsetzende Regen tut sein Übriges. Wir müssen hier mit einem nennenswerten N-Schub Rechnen. Die Wachstumsregler konnten selten optimal eingesetzt werden, jetzt noch zusätzliche N-Mengen würden nur das Lagerrisiko ansteigen lassen!

Hoffen wir, dass Mozarts Lied in Erfüllung geht, der Mai die Bäume und unsere „Felder wieder Grün machen wird“, die Aussichten stehen nicht schlecht.

Ich bin gespannt wie die Entwicklung sich fortsetzt, wir sind ganz nah dran an den Beständen und werden sie auf dem Laufenden halten.

Mit bestem Gruß von einem begeisterten Agronomen und bleiben sie gesund, Arnim Grabo.

Ableitung von N-Aufnahmekarten aus multispektralen Drohnenaufnahmen (Andreas Schmidt)

In den letzten beiden Jahren haben wir nachgewiesen, dass man aus den Bildern der Multispektralkamera Parrot Sequoia im Winterweizen flächenhaft N-Aufnahmekarten ableiten konnte. Aktuell haben wir für diese Anwendung den DJI Phantom P4 Multispectral Sensor getestet. Dafür wurde im Umfeld einer der Feldsensorstationen Luftbilder aufgenommen und parallel Messungen mit unserem transportablen Yara N-Sensorkopf durchgeführt, aus den Drohnenbildern wurden Orthophotos der einzelnen Spektralkanäle berechnet.

Orthophoto Multispektralkamera NIR 840 nm

Dabei zeigte sich das auch mit diesem Sensor die Erstellung von N-Aufnahmekarten möglich ist.

Punkte der Referenzmessungen der N-Aufnahme am Boden

Basis für die Umrechnung ist die Nutzung des NDRE-Index (Normalized Difference Red Edge Index). Im Gegensatz zum NDVI eignet sich dieser Index in der aktuellen Situation (Winterweizen über 40 kg/ha N-Aufnahme) sehr gut, um aus den Multispektraldaten die N-Aufnahme abzuleiten (Bestimmtheitsmaße NDRE zu N-Aufnahme R² = 0,7399, NDVI zu N-Aufnahme R² = 0,3871).

Ableitung der N-Aufnahme aus dem NDRE-Index

Fazit

Durch die Nutzung von Referenzmessungen am Boden lassen sich aus multispektralen Drohnenbildern mit Hilfe geeigneter Indizes brauchbare N-Aufnahmekarten als Grundlage für eine differenzierte N-Düngung ableiten.

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Unser EIP-AGRI Projekt “Entwicklung eines betriebs- und regionalspezifischen N-Düngungsberatungssystems basierend auf stationären Feldsensorstationen und Drohnen zur Ableitung einer angepassten N-Düngung unter Maßgabe der Wasser Rahmen Richtlinie (WRRL) und neuen Düngeverordnung (DüV)“ hat eine Laufzeit von drei Jahren (2018 – 2021) und wird gefördert vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Das Projekt ist ein Vorhaben nach der Richtlinie des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft zur Förderung der Landwirtschaft, der Europäischen Innovationspartnerschaften (EiP AGRI) und des Wissenstransfers einschließlich Demonstrationsvorhaben im Rahmen des Entwicklungsprogramms für den ländlichen Raum im Freistaat Sachsen(Förderrichtlinie Landwirtschaft ,Innovation, Wissenstransfer-RL LiW/2014). Teil: Europäische Innovationspartnerschaft “Landwirtschaftliche Produktivität und Nachhaltigkeit” (EIP AGRI) vom 15.12.2014.

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