ph-Wert-Sensor

Die Versorgung landwirtschaftlicher Nutzflächen mit Nährstoffen schwankt kleinräumig extrem. Grund dafür sind naturräumliche Unterschiede, beispielsweise kleinräumige Änderungen in der Bodenbeschaffenheit oder im Relief. Um das volle Ertragspotenzial eines Standortes auszuschöpfen, sind Landwirte bestrebt, kleinräumig die Nährstoffversorgung ihrer Felder in einem ausreichenden Maße sicherzustellen. Dabei sollen aber auch Teilflächen mit zu hoher Nährstoffversorgung bei der Düngung ausgespart werden, um negative ökonomische und ökologische Effekte zu vermeiden.

Um diese Unterschiede im Feld zu erfassen, werden heutzutage GPS-gestützt Bodenproben gezogen, die anschließend konventionell im Labor analysiert werden. Mit diesem Prozess sind für den Anwender signifikante Kosten der Informationsbeschaffung verbunden. Praxisüblich ist eine Probenahme im 3-ha-Raster. Damit wird die tatsächliche Nährstoffversorgung nur näherungsweise in ihrer kleinräumigen Heterogenität erfasst. Optimal wäre eine Probenahme im ¼-ha-Raster. Zusätzlich bekommt der Flächenbewirtschafter erst nach 4 bis 6 Wochen sein Ergebnis nach einer Bodenuntersuchung ausgehändigt, was durch entsprechende Laborlaufzeiten begründet ist. Damit kann der Landwirt oftmals erst in der folgenden Saison seine Nährstoffe gezielt ausbringen.
 
Ziel des Vorhabens ist es, eine robuste Apparatur zur „vor-Ort-Analyse“ für den Boden-pH-Wert sowie für den Nährstoff Kalium zu entwickeln, im Forschungsmaßstab zu testen sowie in eine cloud-basierte Prozessdateninfrastruktur einzubinden. Damit sollen nach Überfahrt mit einer um die Analyseapparatur ergänzten Probenahmeplattform die pH-Werte des Bodens sowie die pflanzenverfügbaren Kalium-Gehalte georeferenziert dokumentiert werden, um darauf basierend teilflächenspezifische Applikationskarten zur Steuerung der Düngung auszuliefern.
 
Dem pH-Wert des Bodens kommt eine große Bedeutung in Bezug auf bodenphysikalische, biologische und chemische Parameter zu. Ein optimal eingestellter pH-Wert des Bodens wirkt sich beispielsweise positiv auf die Pflanzenverfügbarkeit des Nährstoffs Phosphor aus.
 
Der Nährstoff Kalium hat unter anderem eine wichtige Funktion in der Pflanze zur Erhöhung der Frost- und Trockenheitsresistenz. So können Pflanzenbestände mit ausreichender Kalium-Versorgung beispielsweise trocknen Witterungsbedingungen besser ohne Ertragseinbußen widerstehen, als es für Pflanzenbestände mit unzureichender Kalium-Versorgung möglich ist. Damit stellt die optimale Einstellung des Kalium-Gehalts für den Landwirt eine Art Versicherung bei niedriger Wasserversorgung dar.