Zahlreiche Portalanbieter und Dienstleister stellen Aufnahmen der Sentinel-Satelliten für Applikationskarten bereit. Doch wie plausibel sind diese und welche Hürden sind zu meistern?
Mit Hilfe von webbasierten Anwendungen können Landwirte ihre Ausbringkarten für die Aussaat, die Düngung oder auch den Pflanzenschutz relativ einfach selbst generieren. Die Anbieter erzeugen die Karten aus den Aufnahmen der Sentinel-Satelliten.
Das Vorgehen ist bei allen ähnlich: Karte auswählen, für das teilschlagspezifische Düngen den Dünger und die Regelstrategie festlegen — entweder bekommen schlechte Zonen mehr und gute weniger oder umgekehrt, schlechte Zonen bekommen weniger und gute mehr. Außerdem gibt der Landwirt einen Sollwert für die Menge vor, die sein per Karte gesteuerter Düngerstreuer im Durchschnitt auf der Fläche ausbringen soll, legt die Variationsspanne für die Plus- und Minus-Menge fest und macht eine Angabe zu der Zonenanzahl.
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Mit Hilfe von webbasierten Anwendungen können Landwirte ihre Ausbringkarten für die Aussaat, die Düngung oder auch den Pflanzenschutz relativ einfach selbst generieren. Die Anbieter erzeugen die Karten aus den Aufnahmen der Sentinel-Satelliten.
Das Vorgehen ist bei allen ähnlich: Karte auswählen, für das teilschlagspezifische Düngen den Dünger und die Regelstrategie festlegen — entweder bekommen schlechte Zonen mehr und gute weniger oder umgekehrt, schlechte Zonen bekommen weniger und gute mehr. Außerdem gibt der Landwirt einen Sollwert für die Menge vor, die sein per Karte gesteuerter Düngerstreuer im Durchschnitt auf der Fläche ausbringen soll, legt die Variationsspanne für die Plus- und Minus-Menge fest und macht eine Angabe zu der Zonenanzahl.
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Basis für das Erstellen der Ausbringkarte kann die aktuellste Biomassekarte oder eine sogenannte Ertragspotenzialkarte sein. Letztere erzeugen die Programme durch Verrechnen von Biomassenkarten mehrerer Jahre, die die Satelliten von abreifenden Beständen aufgenommen haben. Die Abreifekarten zeigen nämlich am besten die bodenbedingte Zonierung der Flächen.
Störgrößen ausschließen
Aber nicht jedes Satellitenbild vom Zeitpunkt der Abreife ist geeignet. Grundsätzlich auszuschließen sind Aufnahmen mit Wolken oder Wolkenschatten. Zudem gibt es weitere Störgrößen wie Schlagteilungen, uneinheitliche Schlagbewirtschaftungen, z. B. durch Streufehler oder Spritzschäden, Bestandslücken durch Frostschäden oder Vernässung und Unkraut- bzw. Ungrasnester. Aufnahmen, die diese Störgrößen aufweisen, sollten besser nicht mit einbezogen werden.
Oft reichen zwei bis drei Aufnahmen aus trockenen Jahren mit hoher Aussagekraft, rät das landwirtschaftliche Beratungsunternehmen AgUmenda aus Leipzig. Unberücksichtigt bleiben sollte das Vorgewende bei der Berechnung von Ertragspotenzialkarten, weil unvermeidbare Bodenverdichtungen das Pflanzenwachstum beeinflussen. Ebenso kann der Schattenwurf von Bäumen oder Hecken an Feldrändern die Einflüsse des Bodens überlagern.
Darüber hinaus zeigen nicht alle Kulturen die Bodenunterschiede gleichermaßen gut. AgUmenda empfiehlt, für die Ertragspotenzialkarten die Aufnahmen von Wintergetreide nach dem Ährenschieben und von Raps nach der Blüte zu verwenden. Bilder von Mais- oder Zuckerrübenflächen eignen sich ebenfalls, wenn diese kurz vor der Ernte aufgenommen wurden und keine wieder ergrünten Stellen zeigen.
Praxisprojekt in Sachsen
Wie plausibel Ertragspotenzialkarten verschiedener Dienstleister und Softwareanbieter sind, hat AgUmenda aus Leipzig im Auftrag des LfULG (Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie) im Rahmen eines einjährigen Praxisprojekts untersucht. Als Kandidaten mit von der Partie waren 365Farmnet, OneSoil und xarvio als App-Anbieter.
xarvio gibt pflanzenbauliche Empfehlungen, z. B. zu anstehenden Fungizidbehandlungen.
(Bildquelle: Böhrnsen)
Onesoil kann Teststreifen in die Zonen legen, um die Düngestrategie im Nachhinein zu überprüfen.
(Bildquelle: Böhrnsen)
Die pflanzenbaulichen Untersuchungen fanden auf jeweils drei Flächen von drei Praxisbetrieben statt. Als Referenz erstellten die Berater von AgUmenda Ertragspotenzialkarten mit der OpenSource Software QGIS, und sie wählten aussagekräftige Satellitenbilder unter Ausschluss von Störgrößen eigenständig aus.
Durch georeferenzierte Entnahme von Boden- und Pflanzenproben während der Vegetationsperiode wurde die Plausibilität der Referenzkarte überprüft. Es bestand eine enge Korrelation zwischen dem Bodenwassergehalt und den von der Karte vorgegebenen Zonen. Somit stellte die Zoneneinteilung der Referenzkarte die zu Vegetationsbeginn angetroffenen Unterschiede im Bodenwasservorrat innerhalb der Fläche präzise dar. Anschließend verglichen die Berater von AgUmenda die Zonierung der Referenzkarten mit denen der App-Anbieter und der Dienstleister.
Das Ergebnis: Die Zonen der untersuchten Ertragspotenzialkarten wichen in ihrem Flächenanteilen am gesamten Schlag teilweise erheblich von der Referenz ab. Das heißt, die natürlichen Grenzen der Bodenunterschiede wurden nicht immer präzise abgebildet. Eine solche Karte eignet sich laut AgUmenda dann nicht für die Planung von Bodenprobenentnahme zur Analyse der Grundnährstoffversorgung.
Gut sichtbare Unterschiede beim Ertrag
Bei der Vorhersagegenauigkeit für den Ertrag hingegen zeigten die untersuchten Ertragspotenzialkarten im Vergleich zur Referenz nur geringe Unterschiede. Um das herauszufinden, projizierten die Berater die Ertragspotenzialkarten auf die Karten der Ertragserfassung aus dem Mähdrescher und berechneten die mittleren Erträge je Potenzialzone.
Anschließend verglichen sie die Werte der Testkandidaten mit denen aus der Referenzkarte. Das Ergebnis: Die vorhergesagten Erträge wichen maximal um 5 bis 10 % vom prognostizierten Ertrag der Referenzkarte ab.
Das deutet darauf hin, dass die Zoneneinteilung der Ertragspotenzialkarten von den getesteten Anbietern trotz der Abweichung zur Referenzkarte von solider Qualität war, so ein Fazit im Abschlussbericht des Projekts. Die Ertragsunterschiede der angebauten Hauptkulturen (Winterweizen, Raps und Silomais) konnten von allen Anbietern gut abgebildet werden.
Potenzialkarten kritisch betrachten
Dennoch sollten Ertragspotenzialkarten kritisch betrachtet werden. Der Rat an die Landwirte lautet, die Ertragspotenzialkarten eigenständig zu überprüfen — entweder auf Basis von Erfahrungswerten oder aber objektiv durch Bodenbeprobungen in den von der Karte ausgewiesenen Zonen. Auch Ertragskarten vom Mähdrescher eignen sich für die Prüfung der Plausibilität. Bestehen Zweifel an der Plausibilität der Karte, sollte sie nicht verwendet werden.
Die Ergebnisse des in Sachsen durchgeführten Praxisprojekts im Detail sowie einen Bewertungsbogen zur Einschätzung von Ertragspotenzialkarten finden Sie in der LfULG-Schriftenreihe, Heft 10/2024, mit dem Titel „Handlungsanleitung zu Potenzialkarten“. Das 48-seitige Heft gibt es online kostenlos unter sachsen.de.
Düngekarten exportieren
Passt die Ertragspotenzialkarte, so lassen sie sich für das Erzeugen von Düngekarten gut verwenden. Diese muss der Landwirt anschließend exportieren und in das Isobus-Terminal seines Düngerstreuers laden. Das kann per USB-Stick oder via Cloudanbindung geschehen, sofern das Terminal diese Möglichkeit zur Verfügung stellt und eine Schnittstelle zwischen den Portalen des App-Anbieters und des Terminal- bzw. des Streuer-Herstellers existiert.
Die Düngekarte weist die benötigte Gesamtmenge aus und zeigt die Ausbringraten in den verschiedenen Zonen.
(Bildquelle: Böhrnsen)
Die in CropView von 365Farmnet erstellte Düngekarte lässt sich im shp- oder isoxml-Format exportieren.
(Bildquelle: Böhrnsen)
Wichtig ist, dass das Düngerstreuer-Terminal die Karte lesen und verstehen kann. Ganz triviale Dinge können an dieser Stelle zu Kommunikationsproblemen führen. Wie ein Gerätehersteller berichtete, kam es in der Vergangenheit beispielsweise vor, dass das Terminal die Karte nicht verarbeitete, weil die darin definierten Zonen nicht bis zur Schlaggrenze reichten. Die Steuerung schaltete das Gerät komplett aus, wenn nur ein einziges Pixel am Rand fehlte.
Auch ist eine sehr hohe Auflösung mit einem Pixelraster von z. B. nur 1 mal 1 m kontraproduktiv, wenn das Gerät die sehr schnell wechselnden Befehle gar nicht in der notwendigen Geschwindigkeit ausführen kann. Die Applikationskarte legt in so einem Fall die Maschine lahm.
Weitere Details
Um aus mehreren Biomassekarten eine Ertragspotenzialkarte mit sinnvoller Zonierung zu generieren hat MyDataPlant einen Algorithmus entwickelt, der selbstständig die wolkenlose Basiskarten ohne Schlagteilung auswählt.
Alle zwei bis fünf Tage überfliegt einer der beiden Satelliten die Flächen und macht Aufnahmen mit Radar- und Multispektralkameras. Bei Bewölkung sind die Multispektralbilder nicht auswertbar. Deswegen übernimmt beispielsweise MyDataPlant nur wolkenlose Aufnahmen in das Portal. Andere bieten die Möglichkeit, bewölkte Bilder manuell auszuschließen. Die Radarkameras der Satelliten können durch Wolken hindurchschauen. Aber deren Bilder sind für pflanzenbauliche Aussagen nicht nutzbar.
Eine Übersicht über verfügbare Programme zum Erstellen von Teilflächenkarten finden Sie in profi 3/2023 oder im profi-Spezial Smart Farming 8/2023.
Wenn der Ertrag innerhalb eines Schlags große Unterschiede aufweist, ist es nicht sinnvoll, ihn einheitlich zu düngen. Dieser Tatsache sollte sich jeder Landwirt bewusst sein. Mit Hilfe von Biomasse- und Ertragspotenzialkarten können Landwirte den Einstieg in eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung finden, selbst wenn es von den Flächen keine Bodenzonenkarten und keine Ertragskarten gibt.
Praktikerurteil: Wie täglich Brot
„Für mich ist der teilschlagspezifische Ackerbau und auch das Erzeugen von Ertragskarten täglich Brot“, sagt Manfred Hurtz. Der Landwirt aus Nideggen in der Eifel ist bereits vor 20 Jahren in die Teilflächen-Düngung eingestiegen. Die großen Bodenunterschiede innerhalb seiner Schläge waren Grund, sich mit dem Thema zu befassen.
Anfangs setzte Hurtz bei der Düngung auf den N-Sensor von Yara. Dieser erfasst während des Düngens den Bedarf des Pflanzenbestands und regelt die Ausbringmenge des Düngerstreuers. „Das funktionierte soweit gut“, so der Landwirt. Jedoch hat die Online-Messung einen Haken: Die für den Schlag insgesamt benötigte Düngermenge lässt sich vorher nicht berechnen. Das ist vor allem dann problematisch, wenn in roten Gebieten die Ausbringgrenzen der Düngeverordnung eingehalten werden müssen. Und zudem sind große Restmengen lästig, weiß der Praktiker. Ein weiterer Nachteil der Stickstoff-Sensoren ist, dass diese bei jedem Schlagwechsel kalibriert werden müssen.
Der N-Sensor steht bei Manfred Hurtz deswegen jetzt in der Ecke. Manchmal misst er damit noch die Stickstoffaufnahme. Sonst setzt Hurtz jetzt seit einigen Jahren Applikationskarten zur Aussaat von Mais, zur Düngung, bei Fungizid-Behandlungen und zur Ausbringung von Wachstumsregelern ein. „Das Vorab-Planen der benötigten Menge geht über die Ausbringkarten besser. Das Programm sagt vorher genau, wie viel Menge benötigt wird. Man füllt nie zu wenig oder zu viel in den Düngerstreuer oder die Feldspritze ein. Restmengen gibt es quasi nicht mehr.“
Angefangen hat Manfred Hurtz mit den Ausbringkarten von MyDataPlant. In der vergangenen Saison stieg er auf xarvio von BASF um. Hintergrund dafür ist nicht etwa, dass ihm das Programm von MyDataPlant nicht gefallen hätte. Im Gegenteil: „MyDataPlant eignet sich für den Einstieg in das Düngen nach Ausbringkarte gut. Es ist einfach zu bedienen. So fiel mir der Umstieg auf xarvio leicht. Das Erstellen der Karten funktioniert ähnlich. Bei beiden kann man auf Basis von Satelliten-Aufnahmen die Anzahl der Zonen und die Ausbringmenge festlegen, und die Zonen lassen sich manuell vergrößern oder verkleinern“, so die Erfahrung von Hurtz.
Auslöser für den Wechsel war also nicht die Bedienung. Sondern: „Die BASF suchte Testflächen, die ich ihnen zur Verfügung stelle. Im Gegenzug darf ich das Programm derzeit kostenlos nutzen“, gibt der Landwirt unverblümt zu. Bei xarvio gefällt ihm die agronomische Unterstützung. So gibt xarvio beispielsweise Empfehlungen für Pflanzenschutzmaßnahmen. Das macht MyDataPlant nicht. Es ist lediglich ein Werkzeug zum Erstellen von Applikationskarten. Bei xarvio hingegen ist dieses Tool nur ein kleiner Teil des Gesamtprogramms.
Langfristige Effekte
Aber ganz unabhängig davon, welches Programm für das Erzeugen von Applikationskarten genutzt wird, hat die teilflächenspezifische Düngung langfristige Effekte: „Heute sind meine Bestände homogener und reifen gleichmäßiger ab. Die Biomassekarten zeigen das. Mir wird die Veränderung auch immer wieder bewusst, wenn eine Pachtfläche dazukommt. Diese zeigen meist ein heterogenes Bild während der Vegetation und bei der Abreife. Auch erinnere ich mich an die ersten Jahre. Da regelte der N-Sensor die Menge im Raps um bis zu 80 kg/ha nach oben und unten. Heute ist der Regelbereich nicht größer als plus/minus 30 kg“, sagt Manfred Hurtz.
Die teilschlagspezifische Grunddüngung und auch Pflanzenschutzmaßnahmen haben das Ziel, die Bestände zu homogenisieren. Ansonsten macht Hurtz seine Düngestrategie vom Wetter abhängig bzw. davon, wie feucht der Boden ist. Ist bei der letzten Gabe noch genug Wasser im Boden, bekommen die schlechteren Teilstücke zusätzlichen Dünger. Fehlt Wasser, fährt er die umgekehrte Strategie: Gute Bestände bekommen mehr Dünger als schlechte.
Für das Erstellen der Düngekarten nutzt Hurtz immer die aktuellste Biomassekarte. Da seine Flächen im Regenschattengebiet liegen, düngt er seinen Weizen oft nur zweimal. Deswegen führt er bereits die erste Gabe teilschlagspezifisch aus. „Ob das, was ich auf meinen Ackerflächen gemacht habe, richtig war oder nicht, zeigen mir die Ertragskarten, die mir mein Mähdrescher liefert.“
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