Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Precision Farming ben\u00f6tigt zur Steuerung einzelner Arbeitsg\u00e4nge digital vorliegende Informationen \u00fcber die zu bewirtschaftenden Fl\u00e4chen. In den letzten Jahren wurde von uns ein Bodensensor – der GEOPHILUS ELECTRICUS – entwickelt, der 3-dimensionale Bodeninformationen in relativ kurzer Zeit zur Verf\u00fcgung stellen kann. In zwei Landwirtschaftsbetrieben soll die Praxistauglichkeit dieses Systems unter Beweis gestellt werden. Eine erfolgreiche Einf\u00fchrung kann und wird dazu f\u00fchren, derzeit genutzte Messtechnik zu erg\u00e4nzen oder abzul\u00f6sen und dreidimensionale Bodenkarten als Datengrundlage f\u00fcr Managemententscheidungen im Precision Farming zur Verf\u00fcgung zu stellen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenF\u00fcr das Lehr- und Versuchsgut K\u00f6llitsch und den Agrarbetrieb Trebbin wird eine Grundinventur der Fl\u00e4chen mit dem GEOPHILUS ELECTRICUS durchgef\u00fchrt. Das System liefert Informationen \u00fcber die elektrischen Eigenschaften des Bodens (Betrag der Leitf\u00e4higkeit und Phasenwinkel) in einem Frequenzbereich zwischen 1 mHz und 1 kHz. Die landwirtschaftlichen Nutzfl\u00e4chen werden in 5 Tiefenstufen (bis etwa 1,2 m Tiefe) kartiert. Zur Beurteilung der Datenqualit\u00e4t des eingesetzten Systems werden Vergleichsmessungen entlang ausgew\u00e4hlter Referenztrassen mit konventionellen elektrischen Mess-Verfahren durchgef\u00fchrt. Wiederholungskartierungen auf ausgew\u00e4hlten Fl\u00e4chen sollen den Einfluss sich \u00e4ndernder Bodenparameter (Wasser- und N\u00e4hrstoffgehalt, Bodenbeschaffenheit) auf die Datenqualit\u00e4t beleuchten. F\u00fcr die kartierten Fl\u00e4chen werden 3-dimensionale Leitf\u00e4higkeitsmodelle erstellt. Der Vergleich mit vorhandenem Datenmaterial (Leitf\u00e4higkeitskarten, Reichsbodensch\u00e4tzung, Luftbildern und Ertragskarten) soll die Vorteile des Systems aufzeigen (Schichtungsinformationen und Zusatzinformationen \u00fcber die Verteilung der Phasenwinkel).
\nDie Feldarbeiten werden von Labormessungen begleitet, in denen Bodenproben bez\u00fcglich ihrer Zusammensetzung und ihrer elektrischen Kennlinien systematisch untersucht werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Messsystem GEOPHILUS ELECTRICUS ist eine Entwicklung der Universit\u00e4t Potsdam gemeinsam mit dem IGZ Gro\u00dfbeeren unter Einbeziehung des Ger\u00e4teentwicklers Tino Radic (Radic Research, Berlin) und stellt bisher ein Unikat dar. Das System zeichnet sich durch einige Neuerungen gegen\u00fcber den auf dem Markt existierenden L\u00f6sungen aus:
\n1.\tKartierung der elektrischen Leitf\u00e4higkeit in f\u00fcnf Tiefenstufen
\n2.\tgleichzeitige Erfassung von elektrischer Leitf\u00e4higkeit und Phasenwinkel
\n3.\tsimultane Einspeisung von vier Signalfrequenzen zur Erfassung des spektralen Verhaltens von Leitf\u00e4higkeit und Phasenwinkel.
\nIm Vergleich zu einer Leitf\u00e4higkeitskartierung liefert die gleichzeitige spektrale Erfassung von Leitf\u00e4higkeit und Phasenwinkel Zusatzinformationen \u00fcber den Boden (Aufsp\u00fcren metallischer Leitungen, Abgrenzung von Salzregionen und Verdichtungszonen). Die gemessenen Effekte im Phasenwinkel werden vermutlich nicht \u00fcber die induzierte Polarisation sondern \u00fcber sich \u00e4ndernde Ankopplungsbedingungen oder elektromagnetische Effekte hervorgerufen. Diese Aussagen werden durch entsprechende Laboruntersuchungen untermauert.
\nInsgesamt liegen Erfahrungen mit dem GEOPHILUS-System auf mehr als 1.000 km Fahrstrecke vor. Dies entspricht einer kartierten Fl\u00e4che von etwa 1.500 ha. Das erfasste Leitf\u00e4higkeitsspektrum (0.3 bis 100 mS\/m) erlaubt eine Verallgemeinerung der Ergebnisse.
\nMit der Erprobung des Sensors unter Praxisbedingungen konnte gezeigt werden, dass der GEOPHILUS effizient Informationen \u00fcber die 3-dimensionale Heterogenit\u00e4tsverteilung von Bodenparametern liefern kann. Diese stellen eine wesentliche Datengrundlage f\u00fcr eine umweltgerechte Landwirtschaft dar. Die ausgew\u00e4hlten Betriebe K\u00f6llitsch und Trebbin haben dabei unterschiedliche Interessen. W\u00e4hrend in K\u00f6llitsch eher wissenschaftliche Aspekte zu einer Projektpartnerschaft gef\u00fchrt haben, stehen in Trebbin rein praktische Aspekte im Vordergrund. Der Betrieb beginnt momentan mit einer Umwelt entlastenden, teilfl\u00e4chenspezifischen D\u00fcngung auf der Grundlage von Leitf\u00e4higkeitskarten und Daten der Reichsbodensch\u00e4tzung.
\nDa eine 3-dimensionale Leitf\u00e4higkeitskartierung einer einmaligen Grundinventur der landwirtschaftlichen Nutzfl\u00e4chen entspricht, ist besonders auf eine gute Datenqualit\u00e4t Wert zu legen. Wie bei allen galvanisch ankoppelnden Verfahren ist die Datenqualit\u00e4t von der Beschaffenheit des Oberbodens abh\u00e4ngig. Ein sehr trockener Boden kann dazu f\u00fchren, dass die Ankopplung der Elektroden unzureichend ist. Die bereits w\u00e4hrend der Messungen von der Steuersoftware durchgef\u00fchrten Fehlerrechnungen sind ein Ma\u00df f\u00fcr die G\u00fcte der Messungen, so dass \u00fcber die Festlegung einfacher Abbruchkriterien eine gute Datenqualit\u00e4t garantiert wird.
\nDie mit dem GEOPHILUS ELECTRICUS abgebildeten Strukturen und Muster sind reproduzierbar. Die Transformation der Messwerte in 3-dimensionale Parametermodelle erfordert Inversionsrechnungen, die derzeit im Feldma\u00dfstab nur durch eine Zerlegung der Daten in Teilabschnitte realisierbar sind. Es ist dringend erforderlich, in k\u00fcnftigen Forschungsprojekten die existierende Softwarel\u00fccke zu schlie\u00dfen, um das Potential des Sensors voll auszusch\u00f6pfen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Pr\u00e4sentation der Ergebnisse erfolgt in wissenschaftlichen Fachzeitschriften ebenso wie in popul\u00e4rwissenschaftlichen Artikeln, auf Feldtagen und auf Landwirtschaftsausstellungen sowie auf wissenschaftlichen Konferenzen (EAGE, DGG, JIAC). Weitere Beitr\u00e4ge sind geplant:
\nL\u00fcck, E., R\u00fchlmann, J.: GEOPHILUS ELECTRICUS – a new soil mapping system. Submitted AgEng 2010
\n L\u00fcck, E., R\u00fchlmann, J.: Die Kartierung der elektrischen Leitf\u00e4higkeit mit dem GEOPHILUS ELECTRICUS.
\n GeoDarmstadt 2010<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit dem Bodensensor GEOPHILUS ELECTRICUS wird Landwirten und Beratungsunternehmen ein System zur 3-dimensionalen Erfassung von Bodenheterogenit\u00e4ten zur Verf\u00fcgung gestellt. Es ist angedacht, das System nicht nur in der teilfl\u00e4chenspezifischen Landwirtschaft sondern auch in anderen Aufgabenbereichen der umweltgerechten Landnutzung einzusetzen. Die aus den Messwerten abzuleitenden Informationen k\u00f6nnen nach einer erforderlichen standortspezifischen Kalibrierung in bodenkundliche Daten transformiert werden. In einem n\u00e4chsten Schritt muss das System so \u0082abger\u00fcstet werden, dass es von einem Forschungsger\u00e4t in ein Industrieger\u00e4t \u00fcberf\u00fchrt werden kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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