Felder variieren kleinräumig in ihren Boden- und Standortseigenschaften. Die Bodentextur, Wassergehalte, Gehalte an organischer Substanz, Nährstoffgehalte und Hangneigung unterscheiden sich oft innerhalb eines Feldes. Eine kleinräumige Anpassung der Düngung, insbesondere der N-Düngung ist daher nötig, um dem unterschiedlichen N-Bedarf der Bestände innerhalb eines Feldes zu entsprechen. Spektrale Reflexionsmessungen sind geeignet, um den N-Status von Pflanzenbeständen zu bestimmen. Es gibt viele Untersuchungen, die Biomasse, N-Konzentration und N-Aufnahme aus spektralen Messungen von Pflanzenbeständen ableiten. Für die Berechnung des N-Düngebedarfs eignet sich neben der N-Aufnahme auch der Stickstoffernährungs-Index (NNI). Dieser Index berechnet sich aus dem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen N-Gehalt zum kritischen N-Gehalt der Pflanzen. Der kritische N-Gehalt beschreibt den minimalen N-Gehalt welcher eine maximale Biomasseproduktion ermöglicht. Die meisten Untersuchungen wurden bisher mit handgehaltenen Sensoren auf kleinen Referenzflächen durchgeführt. Für unsere Untersuchungen wurde ein auf einem Traktor angebrachtes Feldspektrometer mit einer vierseitigen schrägen Messoptik eingesetzt. Das Gerät enthält zwei Spektrometer, die gleichzeitig die Bestandesreflexion und die Sonneneinstrahlung messen, damit die Messungen nicht von wechselnden Strahlungsbedingungen beeinflusst werden. Durch die schräge Messoptik sollten Messungen auch außerhalb des 10.00 – 14.00 Uhr Zeitfensters ermöglicht werden, im Gegensatz zu Nadirmessungen, die sich auf diese Zeiten beschränken. In der vorliegenden Arbeit wurde die spektrale Erfassung des N-Status von Mais- und Weizenbeständen mit einer vierseitigen schrägen Messoptik validiert und die Erfassung des Stickstoffernährungs-Indexes mit spektralen Messungen überprüft. Dazu wurde ein dreijähriger Feldversuch für Mais und Weizen auf heterogenen Böden angelegt, mit jeweils fünf N-Düngungsstufen und mindestens 5 Wiederholungen, um heterogene Pflanzenbestände zu erzeugen. Die Biomassebeprobung wurde auf 10 m² in Mais und 25 m² in Weizen je Parzelle jeweils kurz nach den spektralen Messungen durchgeführt. Die Proben wurden gewogen, getrocknet und im Labor auf N-Gehalt untersucht. Vor jeder Beprobung wurden zwei spektrale Messungen durchgeführt und verschiedene Indizes berechnet. Die Messungen zeigten einen sehr guten Zusammenhang zwischen N-Aufnahme und den Indizes REIP und R780/R740 mit einem konstanten R² über 0.90 in Weizen. Die anderen Indizes waren etwas schlechter, wobei die rot basierten Indizes wie der NDVI eher ungeeignet waren zur Bestimmung des N-Status. Dagegen wurde die Biomasse bei Weizen am besten durch die rot basierten Indizes wie den NDVI bestimmt, jedoch mit durchgängig etwas niedrigerem R² als die N-Aufnahme. Der N-Gehalt konnte wiederum am besten mit den Indizes REIP und R780/R740 ermittelt werden, jedoch mit dem schwächsten R², das sich aber mit zunehmender Bestandesentwicklung verbesserte. Durch die besondere Messoptik wurden die Ergebnisse weder durch die Heterogenität der Felder noch durch den Zenitwinkel der Sonne wesentlich beeinflusst. Lediglich bei stark wechselnden Strahlungsbedingungen und einem Zenitwinkel unter 25° verschlechterte sich das R². Durch die schräge Messoptik waren Messungen schon zu BBCH 27 möglich. Durch die Berechnung des NNI konnte die Bestimmung des N-Status durch spektrale Messungen verbessert werden. Die Bestimmung des NNI durch spektrale Messungen der Bestandesreflexion ergaben für den REIP ein mittleres R² von 0.95. Damit korrelierten die Spektralmessungen besser mit dem NNI als mit der N-Aufnahme. Die Berechnungen des NNI zeigten in Weizen eine Verbesserung des Ernährungszustandes mit zunehmender Bestandesentwicklung. Der NNI gibt direkt Auskunft darüber, wie der Ernährungszustand des Pflanzenbestandes ist, wogegen eine Information über die N-Aufnahme zuerst mit einem Bedarfsalgorithmus überlagert werden muss, um den Ernährungszustand zu erkennen. Um die direkte Information des NNI über den Ernährungszustand nutzen zu können, müssen aber noch weitere Faktoren beschrieben werden, welche die absoluten Werte der spektralen Reflexionsmessungen beeinflussen, da die Werte nicht stabil zwischen den Jahren und verschiedenen Feldern waren. In Mais dagegen waren zwischen den Versuchsjahren deutliche Unterschiede zu erkennen. Reflexionsmessungen korrelierten in einem Jahr mit der N-Aufnahme am besten, im anderen Jahr dagegen zeigte die Biomasse die höchsten R² zu den spektralen Messungen. Im dritten Jahr gab es starke Trockenheit und die Ergebnisse waren deutlich schlechter. Dennoch war es auch dann möglich die N-Aufnahme mit einem R² von 0.60 zu beschreiben. Da in gut ernährten Beständen die N-Aufnahme hauptsächlich durch den Biomassezuwachs bestimmt wird und der N-Gehalt in C4 Pflanzen niedriger ist als in C3 Pflanzen konnten bei Mais die spektralen Messungen möglicherweise nicht eindeutig der N-Aufnahme zugeschrieben werden wie bei Weizen. Bei Mais variiert die N-Nachlieferung des Bodens zwischen den Jahren und während der Vegetationsperiode stärker, da die Umsetzung von organischer Masse durch das Sommerklima stark beeinflusst wird. Im Mais wurden damit Ergebnisse erzielt, die den Einsatz dieses Systems für eine teilflächenspezifische Düngung ermöglichen, obwohl Spektralmessungen bei Mais sehr deutlich von der Biomasse geprägt sind. Durch den Einsatz dieser Technik kann die N-Düngung mit Flüssigdünger der kleinräumigen Bestandesentwicklung in Mais bis BBCH 14 angepasst werden. Feldspektroskopische Messungen mit einer vierseitigen Messoptik und simultaner Messung der Bestandesreflexion beziehungsweise der einfallenden Strahlung eignen sich gut zur Bestimmung des N-Status in Winterweizen und geben die N-Aufnahme in Winterweizen und Mais verlässlich wider. Daher eignet sich dieser Sensor für ein operatives System, um in Verbindung mit einem geeigneten Düngealgorithmus eine bedarfsgerechte teilflächenspezifische N-Düngung durchzuführen.
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Felder variieren kleinräumig in ihren Boden- und Standortseigenschaften. Die Bodentextur, Wassergehalte, Gehalte an organischer Substanz, Nährstoffgehalte und Hangneigung unterscheiden sich oft innerhalb eines Feldes. Eine kleinräumige Anpassung der Düngung, insbesondere der N-Düngung ist daher nötig, um dem unterschiedlichen N-Bedarf der Bestände innerhalb eines Feldes zu entsprechen. Spektrale Reflexionsmessungen sind geeignet, um den N-Status von Pflanzenbeständen zu bestimmen. Es gibt viele...
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