So wird die Gülle smart

Precision Farming ist heutzutage auf den Landwirtschaftsbetrieben eine Realität. Digitalisierungstechnologien dienen dazu, die Fahrwege der Maschinen auf den Flächen möglichst genau zu planen und die Dünger- und Pflanzenschutzmittel so präzis wie möglich auszubringen. Ziel ist es, Produktionsmittel einzusparen und die Erträge zu optimieren. Nahinfrarotsensoren beziehungsweise NIR-Sensoren (near infrared) werden seit nahezu 20 Jahren eingesetzt und ermöglichen mithilfe der Strahlung von Infrarotlicht die Bestimmung der Inhaltsstoffe in flüssigen oder festen Produkten.

Ein Gerät für mehrere Anwendungen

NIR-Infrarotmessgeräte funktionieren nach dem Prinzip der Lichtreflexion. In einem ersten Schritt wird das Licht auf das zu analysierende Substrat gerichtet, anschliessend zurückreflektiert und mit einem eingebauten Sensor gemessen. Pro Sekunde wird eine hohe Anzahl Messungen realisiert, was eine genaue Berechnung der Nährstoffe im Güllefass oder die Anpassung der ausgebrachten Gülle in Echtzeit möglich macht.

Die heutigen Geräte lassen vielfach verschiedene Nutzungsmöglichkeiten zu: entweder als stationäre Einheit zur Vor-Ort-Analyse, montiert auf einem Feldhäcksler, einem Mähdrescher oder einem Güllefass. Auf Erntemaschinen, beispielsweise auf Mähdreschern oder Feldhäckslern, können die gesammelten Informationen zur Flächenkartierung verwendet werden. Idealerweise ist im Anschluss dank der Applikationskarte eine flächenspezifische Ausbringung im Feld möglich. Die Gülle wird nicht mehr volumenbezogen, sondern wie ein Mineraldünger nach Inhaltsstoffen ausgebracht und kann zu Einsparungen bei den Betriebsmitteln beitragen.

Für jede Anwendung werden die Mengen der verschiedenen Stoffe gemessen und die Daten aufgezeichnet, die anschliessend zu einem gewünschten Zeitpunkt abgerufen werden können. In Bezug auf festen Hofdünger wurde an der letzten Sima-Messe ein NIR-Sensor von Samson / Pichon und dem «Inrae» ausgezeichnet. Das Gerät ist auf einem Dungstreuer eingebaut und misst in Echtzeit in einer Vielzahl von Proben den genauen Nährstoffgehalt.

Nährstoffwerte der Gülle kennen

Thomas Isler testet auf seinem Betrieb im aargauischen Wohlen das Messgerät Harvest Lab 3000 von John Deere. «Wir setzen das Gerät seit diesem Frühjahr ein, um die Inhaltsstoffe der Gülle, die wir ausbringen, zu kennen», erklärt Isler, der zum Ausbringen von Gülle mit zwei Landwirten zusammenarbeitet. Das Gerät ist an einem Schleppschlauchverteiler angebracht. «Die mit dem Harvest Lab gemessenen Gehalte stimmen recht gut mit den Proben überein, die zu Beginn des Jahres entnommen und im Labor analysiert wurden», erklärt der Landwirt. Auf dem Betrieb wird viel Gülle an Dritte abgegeben. Deshalb ist es wichtig für den Abgeber und den Abnehmer, die Gehalte zu kennen. So weiss jeder, wie viel Trockenmasse und Nährstoffe (NKP) er effektiv erhalten/abgegeben hat. «Wir stellten fest, dass der Gehalt der Gülle je nach Betrieb stark schwankt (Tierart, Verdünnung etc.). Auch wenn die Gülle schlecht aufgerührt ist, variiert der Gehalt während des Ausbringens stark», so Isler.

Der Hersteller seinerseits weist auf die Vielseitigkeit des Geräts hin und erklärt, dass es für vier Anwendungen eingesetzt werden kann: zur Feuchtigkeits- und Nährstofferkennung auf dem Feldhäcksler, als stationäre Laborstation mit Ethernet-Anschluss an einen Computer, zur Erkennung von NKP in Schweine- und Rindergülle sowie in Gärresten von Biogasanlagen (sogenannte Manure Sensing) und zuletzt zur Messung von Nährstoffen und Trockenmasse (Protein, Stärke, Öl) an Mähdreschern, das sogenannte Grain Sensing.   

Jahrelange Erfahrung

Der deutsche Hersteller Zunhammer nutzt die NIR-Technologie seit 2005, zudem hat die Deutsche Landwirt-schafts-Gesellschaft (DLG) die Qualität des Kalibrationsmodells seines Geräts Van Control dual anerkannt. Es überzeugt insbesondere durch ein einziges Kalibrationsmodell für alle flüssigen Hofdünger sowie eine grosse Genauigkeit sowohl bei hohen als auch niedrigen Temperaturen. Ausserdem ist es von allen üblichen Isobus-Terminals aus zu bedienen und bietet eine genaue Auflistung der ausgebrachten Nährstoffmengen einschliesslich der Trockensubstanz.

Das Lohnunternehmen Andrey und Schaffer in St-Silvestre (FR) setzt den Van Control dual seit vier Jahren ein. «Die Nährstoffgehalte können je nach Gülleart und in der Güllegrube angesammeltem Regenwasser stark schwanken», erklärt Fernand Andrey, der seinem Gerät absolut vertraut, da er die Ergebnisse mit Laboranalysen verglichen hat. Das Gerät wird am Zugang des 16-m 3 -Güllefasses montiert, somit kennt der Lohnunternehmer die genauen Nährstoffgehalte der Gülle. «In unserer Güllegrube mischen wir Rindergülle, Schweinegülle und Gärreste aus der Biogasanlage», berichtet er weiter. Momentan verwendet der Unternehmer die Technologie, um die Dün-gemittel-Werte zu messen, ohne dabei Anwendungskarten zu erstellen. Zudem bestimmt er auch den TS-Gehalt des Maises beim Silieren, da der John-Deere-Häcksler, den er erworben hat, ein Demomodell ist, auf dem bereits ein Messgerät installiert war. «Zugegebenermassen sind die Investitionskosten bei den Precision-Farming-Technologien noch ein Wermutstropfen», so Fernand Andrey.

Aktive und passive Regelung

Mit NirXact hat die CNH-Gruppe Infrarotsensoren im Angebot, die überall angewendet werden können: auf Erntemaschinen (Feldhäcksler, Mähdrescher), als stationäres Analysegerät für Futtermittel und auf dem Güllefass als Messgerät für Inhaltsstoffe. Alle Kalibrierungsmodelle für die verschiedenen Flüssigdüngerarten (Rinderund Schweinegülle, Biogasgärreste) sind von der DLG geprüft und anerkannt worden. Weiter kann das Gerät an den meisten Güllefässern montiert werden, und der Hersteller AgXtend bietet auch eine Datenaufzeichnungsfunktion an. Beim Ausbringen werden die Gehaltswerte in Echtzeit mithilfe der NIR-Technologie analysiert und an ein Rate-Control-Modul weitergeleitet. Basierend auf einem Zielwert berechnet das Modul die erforderliche Güllemenge, die anschliessend passiv oder aktiv über die Traktorfahrgeschwindigkeit geregelt wird. Passiv bedeutet, dass die Fahrgeschwindigkeit manuell angepasst wird, während bei der aktiven die Regulierung der Geschwindigkeit automatisch erfolgt.

Die verschiedenen Geräte funktionieren einwandfrei, und gemäss Rückmeldungen der Nutzerinnen und Nutzer liefern sie zuverlässige Ergebnisse. Ideal ist ein völlig automatisches System, das mithilfe einer festgelegten Anwendungskarte eine Dosismodulation innerhalb der Fläche ermöglicht. In jedem Fall liefert die Messung der Inhaltsstoffe präzise Angaben zur ausgebrachten Düngung, was bei einer blossen Schätzung der Gehalte und der Applikation der immer gleichen Menge pro Hektare nicht zutrifft.