Sensor

Jul 22, 2023

3. März 2023 · 5 Minuten Lesezeit

In den letzten vier Jahren haben Forscher der University of Nebraska-Lincoln die Aussichten für den Einsatz von sensorbasiertem Fertigation-Management (SBFM) untersucht, um die Effizienz und Rentabilität der Stickstoffnutzung zu steigern. Die neuesten Ergebnisse liegen jetzt von mehreren Standorten in Nebraska vor und zeigen, dass die Technologie in beiden Bereichen große Fortschritte ermöglicht.

„Mit dieser Methode können Sensoren und Bilder erkennen, was die Pflanze benötigt, sodass nicht zu viel Stickstoff ausgebracht wird“, sagte Taylor Cross, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter, der das Projekt letztes Jahr beaufsichtigte. „Mit dieser Methode werden Sie wirklich eine Menge Stickstoffeinsparungen feststellen.“

Für das Projekt lieferten Drohnen wöchentliche Aktualisierungen der Erntezustandsdaten mithilfe multispektraler Bilder, die den Stickstoffgehalt zeigten. Die Analyse der Daten mithilfe der N-Time-Software führte dann zu spezifischen Anwendungen von Flüssigdünger durch Bewässerungsgeräte in einer Reihe von Maisfeldern im Osten von Nebraska.

An allen drei landwirtschaftlichen Teststandorten im Jahr 2022 führte der Ansatz zu einer effizienteren Stickstoffnutzung als die konventionelle Bewirtschaftung, wobei die Effizienz in Pfund Stickstoff pro Scheffel Getreide gemessen wurde. Die beiden von SBFM empfohlenen Ansätze produzierten etwa 44 Pfund mehr Getreide pro Pfund Stickstoff als die traditionelle Methode der Landwirte. Die beiden von SBFM empfohlenen Methoden zeigten auch das Potenzial zur Steigerung der Rentabilität. Die Steigerungen reichten an den drei Standorten im Durchschnitt von 28 US-Dollar pro Acre bis etwas über 40 US-Dollar pro Acre.

Das sensorbasierte Fertigation-Management „ermöglicht es dem Landwirt, alle diese Stickstoffquellen wirklich zu nutzen, ohne sich nur auf Stickstoffprodukte wie (Harnstoff und Ammoniumnitrat) oder wasserfreie Stickstoffprodukte verlassen zu müssen“, sagte Cross, der einen Masterabschluss in Stickstoff anstrebt mechanisiertes Systemmanagement unter der Leitung von Joe Luck, außerordentlicher Professor für biologische Systemtechnik. „Wir setzen Stickstoff effektiver und rechtzeitiger in der Saison ein, um eine optimale Effizienz zu ermöglichen.“

Das Projekt leistet einen Beitrag zum langjährigen On-Farm Research Network von Nebraska Extension. Die Ergebnisse für das Jahr 2022 aus allen Projekten des Netzwerks sind jetzt in einer umfassenden Online-Zusammenfassung verfügbar.

Im Rahmen des Projekts wurden Behandlungen durch Schwenkbewässerung keilförmiger Sektoren auf Viertelabschnitten durchgeführt. Sektoren, die verschiedene SBFM-Behandlungen verwendeten, lagen neben oder in der Nähe von Sektoren, die herkömmliches Stickstoffmanagement verwendeten.

Einer der Vorteile von SBFM sei seine Benutzerfreundlichkeit, sagte Cross, Co-Moderator des FarmBits-Podcasts der Universität.

„Wenn Sie ein Landwirt sind, der bereits fertigtiert und der Standort in N-Time eingerichtet wurde, ist die Technologie sehr einfach, da Ihr Pivot wirklich die ganze Arbeit für Sie erledigt“, sagte sie. „Die Automatisierung dieser Technologie ist wirklich einfach zu bedienen und bietet mit allen bereitgestellten Daten eine Menge Funktionalität.“

Der mehrjährige Ansatz half den Forschern, im Laufe der Zeit Anpassungen vorzunehmen. Einige der Verbesserungen führten zu mehr Effizienz und Rentabilität.

Als die teilnehmenden Produzenten mit dem Projekt vertrauter wurden, begannen die Forscher früher in der Vegetationsperiode, im V6-Stadium, mit dem SBFM-Ansatz. Dieser frühere Start, erklärte Cross, „ermöglichte eine bessere Kontrolle über die Vegetationsperiode, damit diese Methode und Bilder wirklich ihre beste Leistung erbringen konnten.“

Eine weitere Anpassung war die Entwicklung einer Methode namens „Enhanced Rate Treatment“, die die Stickstoffaufnahmekurve steigerte.

„Von der Wachstumsphase V9 bis V14“, sagte Cross, „haben wir die Ausbringungsrate auf 60 Pfund Stickstoff pro Acre erhöht, verglichen mit den herkömmlichen 30 Pfund pro Acre.“

Seit 2020 hat der Standardansatz mit 30 Pfund Stickstoff an 10 Feldstudienstandorten auf dem Bauernhof eine Rentabilitätssteigerung von 19 US-Dollar erzielt; Durch den Enhanced Rate Approach konnte die Rentabilität an drei Standorten um 40 US-Dollar pro Acre gesteigert werden. Diese Ansätze haben die Effizienz der Stickstoffnutzung verbessert, indem im Vergleich zu den Managementpraktiken der Landwirte durchschnittlich 26 Pfund mehr Getreide pro Pfund Stickstoff produziert wurden.

„Wir haben andere Varianten getestet“, sagte Cross. „Wir sind in die R4-Wachstumsphase vorgedrungen, wo wir normalerweise bei R3 aufhören würden. Daher gab es hier und da einige Feinabstimmungen, um diese Effizienz- und Rentabilitätskennzahlen anzupassen.“

Der sensorbasierte Ansatz wird von Sentinel Fertigation verwendet, dessen Gründer und CEO, Jackson Stansell, die N-Time-Software geschrieben hat. Als die On-Farm-Forschung im Jahr 2019 begann, leitete Stansell, damals wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Husker, die Feldstudien.

Die SBFM-Technologie „hat großes Potenzial“ für die zukünftige Einführung in der Landwirtschaft von Nebraska, sagte Cross. Angesichts der erheblichen Effizienzsteigerungen bei der Stickstoffnutzung, die die Technologie ermöglicht, „ist das für die Landwirte in Nebraska wirklich vielversprechend, da sie eine übermäßige Ausbringung und jegliche Stickstoffauswaschung, die ins Grundwasser gelangen könnte, minimieren.“

Ein zentraler, einzigartiger Aspekt des sensorbasierten Fertigationsmanagements besteht laut Cross darin, dass „wir unseren endgültigen Stickstoffplan nicht zu Beginn des Jahres erstellen müssen.“ Tatsächlich brauchen wir weder ein Gesamtstickstoffziel noch ein Ertragsziel, damit diese Technologie erfolgreich ist.“ Stattdessen achten die Erzeuger „einzig und allein auf die Ernte und darauf, was sie in dieser Woche braucht“.