Precise Nitrogen
Teilflächenunterschiede auf Ackerflächen müssen bei der Stickstoffdüngung berücksichtigt werden um das volle Ertragspotenzial der Pflanzenbestände auszuschöpfen und gleichzeitig Stickstoffeinträge in die Umwelt zu minimieren. Um eine konkrete Empfehlung für die Stickstoffdüngung abzuleiten, müssen standort- und zeitspezifische Daten erhoben und zusammengeführt werden. Das Projekt Precise Nitrogen untersucht auf Schlagebene, ob die Ausbringung von Stickstoffdünger durch die Berücksichtigung von Daten aus Satellitenbildern, Bewirtschaftung und Mikroklimasensoren optimiert werden kann.
Präzisionslandwirtschaft im Praxistest
Vier Landwirtschaftsbetriebe, die im Einzugsgebiet der Bezirksstelle Braunschweig der Landwirtschaftskammer Niedersachsen wirtschaften, haben für das Projekt Versuchsflächen mit Winterweizen auf heterogenen Standorten mit sandigen, tonigen sowie lehmigen Böden angelegt. Auf Streifen von je einer Spritzbreite wird die Stickstoffdüngung in verschiedenen Varianten durchgeführt:
- In der Standardvariante wird die maximale Stickstoffdüngung entsprechend der Düngeverordnung in drei Gaben ohne Berücksichtigung von Teilflächenunterschieden ausgebracht.
- In der satellitengestützten Variante bleibt die Gesamtmenge der Stickstoffdüngung gleich, aber die Verteilung innerhalb der drei Gaben wird anhand aktueller Satellitenbilder von der Bestandsentwicklung angepasst.
- In der Variante „Ökosystemmodell“ wird die Verteilung der Stickstoffdüngung aus einem Simulationsmodell abgeleitet. Dieses nutzt, neben den Daten aus den Satellitenbildern, auch Informationen aus Bodenkarten, vegetationsbegleitenden Messungen und Betriebsmanagement. Künftig sollen auch Mikroklimadaten von Feldsensoren berücksichtigt werden.
- In einer zweiten Variante zum „Ökosystemmodell“ variiert zusätzlich die Gesamtmenge der Stickstoffdüngung.
Ergebnisse
In den Versuchen auf den Ackerschlägen zeigte sich, dass in beiden Projektjahren (2021 und 2022) der Effekt der Teilfläche den Effekt der Düngevariante bei der Stickstoffeffizienz überlagert. Das Stickstoffangebot war aber nicht der begrenzende Faktor, sondern die Trockenheit. Auch wurde in den Düngevarianten die Stickstoffmenge nicht ausreichend stark differenziert. Die Datenübertragung der Feldsensoren hat sich während des Projektlaufzeit von 2021 zu 2022 signifikant verbessert. Die Datenqualität muss allerdings noch validiert werden. Doch ist jetzt schon klar: Sensorik macht die Erfahrungen messbar! Die Modellprognose für eine Düngeempfehlung ist verbesserungswürdig, weil die Berücksichtigung von Wetterextremen noch problematisch gewesen ist.
Die Ergebnisse wurden auch auf der Abschlusstagung des Projektes auf Burg Warberg am 17.02.2023 vorgestellt. Lesen Sie den Rückblick auf die Tagung.
Wie es weitergeht
Die Ergebnisse und die Erkenntnisse aus den Untersuchungen werden ausführlicher zum Projektende in einem Abschlussbericht der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.
Projektbetriebe
Güterverwaltung Reinau in Beierstedt (Landkreis Helmstedt)
Die Güterverwaltung Reinau am Standort Beierstedt ist ein reiner Ackerbaubetrieb mit Flächen rund um den Heeseberg. Zum Betrieb gehört eine 600 kW große Biogasanlage. Die Anbauschwerpunkte sind Zuckerrüben, Winterweizen, Energiemais, Raps, Gerste und Dinkel. Seit dem 01.07.2022 wird der Betrieb ökologisch bewirtschaftet. Die Ackerflächen besitzen eine Bonität von 65 bis 100 Bodenpunkte. Der stellvertretende Betriebsleiter, Christian Renneberg, erläutert seine maßgeblichen Gründe für die Teilnahme an Precise Nitrogen: „Durch die verschärfte Düngeverordnung sind wir gezwungen den Dünger noch effizienter einzusetzen. Des Weiteren interessiert mich der technische Fortschritt bei der Erstellung von Düngekarten über Drohnen, Satellitenbilder und Sensoren.“ So wurde bereits 2016 ein Stickstoffsensor angeschafft, der aktiv den Stickstoffbedarf auf dem Feld ermittelt. Als weiteren Grund nennt Christian Renneberg die Klimaänderungen, denn eine Effizienzsteigerung in der Stickstoffdüngung kann auch zu einer Verminderung klimarelevanter Gase beitragen. Aus dem Projekt erhofft sich Christian Renneberg eine Verbesserung bei der Erstellung der Düngekarten, um kleinräumiger und präziser düngen zu können. Er sieht allerdings kaum weiteres Potenzial Dünger einzusparen. Durch die Teilflächenbewirtschaftung sieht er Möglichkeiten die Verteilung auf den Flächen zu optimieren. Auf den Ackerflächen der Güterverwaltung Reinau liefen schon vor dem Projekt Precise Nitrogen Versuche mit der Landwirtschaftskammer Niedersachsen und der Landberatung. Christian Renneberg lobt die Vernetzung mit anderen Betrieben und wissenschaftlichen Institutionen.
Landwirtschaftsbetrieb Reinbeck-Grube in Velstove bei Wolfsburg
Der Landwirtschaftsbetrieb Reinbeck-Grube betreibt Ackerbau auf Flächen im Randgebiet der Stadt Wolfsburg und eine kleine Pferdezucht. Die überwiegend sandigen Böden (Bodenpunkte: 18-30) sind eher homogen. Da die Ackerflächen allerdings größtenteils unter Beregnung stehen, machen sich schon geringe Unterschiede in den Böden deutlich bemerkbar. Der Betrieb ist spezialisiert auf Braugerste und ist ansonsten in der Fruchtfolge mit Roggen, Weizen, Kartoffeln, Zuckerrüben, Mais und Raps breit aufgestellt. Der Landwirtschaftsbetrieb ist schon seit Jahren Versuchsbetrieb für die AGRAVIS Niedersachsen-Süd GmbH. Hagen Reinbeck-Grube erhofft sich durch seine Teilnahme bei dem Projekt Precise Nitrogen Hinweise, wie er seine Düngung noch effizienter gestalten kann. „Mir war es schon immer ein Anliegen, den Stickstoff bestmöglich zu verteilen und ich habe mich schon früh technisch so aufgestellt, dass ich immer strikt am Bedarf der Pflanzen orientiert gedüngt habe.“ Die Stickstoffdüngung hat für den Betrieb aktuell weiter an Bedeutung gewonnen, denn er liegt in der Gebietskulisse der sogenannten „Roten Gebiete“. Vor dem Hintergrund der Nitratbelastung im Grundwasser soll in diesen Regionen die Stickstoffdüngung reduziert werden. Landwirt Reinbeck-Grube erhofft sich durch Precise Nitrogen mehr darüber zu erfahren, wie er aussagefähige Applikationskarten erstellen kann, um selber eine frühzeitig angepasste Düngeplanung anzufertigen und nicht von externen Dienstleistern abhängig zu sein. Er ist der Meinung, dass sich auf seinem Betrieb der Stickstoffdünger nicht weiter einsparen lässt, denn die erlaubte Ausbringmenge sei laut Düngeverordnung ohnehin knapp bemessen. Bei der Teilflächenbewirtschaftung sieht er das Potenzial die Verteilung des Düngers auf der Fläche zu verbessern, um so nicht nur den Ertrag, sondern auch die Qualität der Kulturpflanzen zu erhöhen.
Rittergut Ampleben bei Kneitlingen (Landkreis Wolfenbüttel)
Das Rittergut Ampleben ist ein reiner Ackerbaubetrieb mit größtenteils heterogenen bis sehr heterogenen Böden (Bodenpunkte: 40-90). In einer 4- bis 5-gliedrigen Fruchtfolge werden Winterweizen, Zuckerrüben, Raps, Wintergerste und Ackerbohnen angebaut. Betriebsleiterin Helene Kahl beteiligt sich an Precise Nitrogen, weil sie sich für neue Technologien interessiert und mehr über ihre eigenen Böden erfahren will. Zudem schätzt sie den Austausch und den Wissenstransfer mit anderen Betrieben und der Agrarforschung. „Ich hoffe aus den Versuchen eine Tendenz ableiten zu können, ob meine heterogenen Böden durch die von Applikationskarten gesteuerte Düngung besser versorgt werden und einen homogeneren Pflanzenbestand erzielen können.“ Bisher hat sie die Düngung per Hand und nach Augenmaß an extreme Standorte angepasst. Sie ist gespannt, ob sich der zusätzliche Aufwand durch das Erstellen von Applikationskarten und die ganze vor- und nachgelagerten Datenbearbeitung am Ende auszahlt. Ihrer Meinung nach wird voraussichtlich aber kein Dünger durch die Teilflächenbewirtschaftung eingespart, sondern nur besser verteilt. Sie weist darauf hin, dass durch die Düngeverordnung die Gefahr der Unterversorgung der Kulturpflanzen groß sei. Parallel zum Projekt Precise Nitrogen beteiligt sich das Rittergut Ampleben auch als aufnehmender Betrieb von Wirtschaftsdünger an dem Verbundprojekt „Wirtschaftsdüngermanagement Niedersachsen“ der Landwirtschaftskammer Niedersachsen.
Landwirtschaftsbetrieb Schrieber in Lehre (Landkreis Helmstedt)
Familie Schrieber bewirtschaftet einen Ackerbaubetrieb zwischen den Städten Wolfsburg und Braunschweig. In einer 4- bis 5-gliedrigen Fruchtfolge werden Winterweizen, Zuckerrüben, Raps, Dinkel, Braugerste und Leguminosen angebaut. Durch die Nähe zur Flechtorfer Mühle bietet sich die Vermarktung des Weizens als Backweizen an. Durch das langjährige Wirtschaften in einem Wasserschutzgebiet ist der Betrieb schon seit geraumer Zeit dabei die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. „Ich möchte meine Böden möglichst nachhaltig bewirtschaften und nur so viel an Düngemitteln zumuten, wie sie zur Ernährung der Früchte benötigen“, erläutert Landwirt Schrieber seine Motivation bei Precise Nitrogen mitzumachen. Seine Ackerflächen sind sehr heterogen und bestehen zu einem Drittel aus Sand-, Lehm- und Tonböden (Bodenpunkte: 28-58). Schon früh hat Landwirt Schrieber sich mit den Möglichkeiten der Digitalisierung auseinandergesetzt und bereits 2003/2004 zusammen mit der Landwirtschaftskammer Niedersachsen und dem Niedersächsischen Landesamt für Bodenforschung (seit 2006 Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie) eine digitale Hofbodenkarte für seinen Standort entwickelt. Diese wird stetig weiterentwickelt und ist Grundlage jeglichen Anbaus. Diese Erfahrungen bringt er auch in den DLG-Arbeitskreis Digitalisierung ein. Mit Blick auf neue Kulturpflanzen ist Landwirt Schrieber innovativ und experimentierfreudig: So startete er 2021 einen Versuch mit Quinoa, Ackerbohnen, Linsen, Mohn und Sojabohne im Streifenanbau. Aus dem Projekt Precise Nitrogen erhofft er sich eine möglichst genaue und noch effizientere Applikationsmethode bei der Stickstoffverteilung. Allerdings streut er seinen Stickstoff schon heute so präzise, dass er bei seinem Betrieb in der Gesamtdüngermenge kein wirkliches Einsparpotenzial mehr sieht.
Tagung auf Burg Warberg am 17.Februar 2023
Stickstoffdüngung auf den Punkt (aus)gebracht
Die Veranstaltung informierte über die gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen. Darüber hinaus wurden weitere Forschungsansätze vorgestellt und die praktische Umsetzung einer teilflächenspezifischen Stickstoffdüngung diskutiert.
Projektpartner
Neben den vier Projektbetrieben, sind die Landwirtschaftskammer Niedersachsen, die Abteilung Agrartechnik der Georg-August-Universität Göttingen, das Forschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkennung des Julius Kühn-Instituts, die LUFA Nord-West und das Netzwerk Ackerbau Niedersachsen e. V. sowie das Göttinger Startup Agvolution GmbH an dem Projekt beteiligt.
Förderer
Das Projekt wird im Rahmen der Europäischen Innovationspartnerschaft „Produktivität und Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft“ (EIP Agri) gefördert.
