Feld für Feld intelligenter düngen
Die richtige Düngemittelmenge auf ein Feld zu bringen, gestaltet sich als ein schwieriger Balanceakt. Zu wenig kann die Erträge mindern, während ein Zuviel Geld verschwendet und zu Treibhausgasemissionen sowie Nitratbelastung beitragen kann. Das Team des EIC-finanzierten Projekts LiveSen-MAP(öffnet in neuem Fenster) hat eine schnelle Methode entwickelt, mit der Landwirtinnen und Landwirte messen können, wie viel Stickstoff und Phosphor ihre Pflanzen aufgenommen haben, noch bevor sichtbare Mangelerscheinungen auftreten. „Mit der entwickelten Lösung optimieren wir den Düngemitteleinsatz auf der Grundlage des Nährstoffbedarfs der Pflanzen, noch bevor ein Mangel sichtbar wird“, sagt Tobias Vöpel, der das Projekt an der Technischen Universität München(öffnet in neuem Fenster) koordiniert. Dieser Ansatz könnte sich als besonders wertvoll erweisen, weil das Wetter immer unvorhersehbarer wird. „Das ist besonders im Verlauf von extremen Wetterereignissen von Bedeutung, bei denen zu wenig Regen die Nährstoffaufnahme hemmt oder konzentrierte Starkregenfälle Nährstoffe auswaschen, bevor die Pflanzen sie überhaupt aufnehmen können“, erläutert Vöpel.
Von Feldmessungen zu Düngemittelkarten
Das Projektteam entwickelte einen tragbaren Test, mit dem Nährstoffanalysen auf Laborniveau direkt aufs Feld gebracht werden. Vöpel erklärt: „Wir erarbeiteten ein einfach benutzbares Sofortlabor, das in die Handfläche passt und nur minimale Schulung sowie Probenvorbereitung erfordert.“ Tausende Teststreifen für Nitrat und Phosphat wurden gemeinsam mit Landwirtinnen und Landwirten in Deutschland, Kroatien, Ungarn und Serbien erprobt. Ihr Feedback ging in Änderungen ein, mit denen die Handhabung der Teststreifen vereinfacht wurde. Die Messungen werden mit Satellitenbildmaterial kombiniert, um die Felder je nach Pflanzenwachstum in bis zu drei Zonen zu unterteilen. Die Landwirtinnen und Landwirte können dann an ausgewählten Stellen Nährstoffwerte messen und erhalten auf jede Zone zugeschnittene Düngeempfehlungen.
Weniger Düngemittel, niedrigere Kosten
Feldversuche lieferten vielversprechende Ergebnisse. Landwirtschaftsbetriebe, die die Empfehlungen befolgten, konnten den Düngemitteleinsatz um bis zu 25 % bei gleichbleibenden Erträgen reduzieren und sparten auf diese Weise rund 90 EUR pro Hektar an Düngemittelkosten ein. In anderen Fällen mündete die Anpassung des Düngemitteleinsatzes an den höheren Bedarf der Pflanzen in einem höheren Proteingehalt oder höheren Erträgen, was zu einer geschätzten Steigerung des Deckungsbeitrags um rund 160 EUR pro Hektar führte. Tonnenweise CO₂-Äquivalent pro Hektar. Die Technologie könnte bei ihrer flächendeckenden Einführung im gesamten Weizenanbau in der EU(öffnet in neuem Fenster) die Emissionen schätzungsweise um jährlich 6,4 bis 8,4 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalent senken.
Auf dem Weg zum Markt
Eine große Herausforderung bestand darin, ausreichend Messdaten über verschiedene Felder und Jahreszeiten hinweg zu sammeln, um Modelle für maschinelles Lernen trainieren zu können. Die enge Zusammenarbeit mit den Landwirtschaftsbetrieben half dem Team, die Technologie zu optimieren und den Bedarf der Kundschaft besser zu verstehen. „Wir lernten, dass sie die Lösung lieber kaufen, sobald sie verfügbar ist, als ein Abonnement abzuschließen“, berichtet Vöpel. Das Team arbeitet nun daran, die Produktion des Messgeräts und der Teststreifen zu normen, zu automatisieren und im Maßstab zu erweitern. Die Pilotprojekte laufen weiter, und die kommerzielle Verfügbarkeit für eine begrenzte Gruppe von Landwirtinnen und Landwirten ist für 2027 zu erwarten. Die Forschungsgruppe hofft zudem, dass die Technologie letztlich auch außerhalb Europas Anwendung finden wird und somit weltweit einen Beitrag zu einer ressourceneffizienteren Landwirtschaft leisten kann.
