Präzisionsackerbau für eine nachhaltige Landwirtschaft – Vor-Ort-Analyse von Ackerböden
Ansprechpartner: thomas [dot] vogt [at] chemie [dot] tu-freiberg [dot] de (Dr. Thomas Vogt), M.Sc. Saskia Stopp
Die Bodenfruchtbarkeit zu bewerten, ist für jeden Landwirt notwendig. So wird die Bestimmung der Nährstoff- und Humusgehalte von Ackerböden zur Routine für einen produktiven Ackerbau. Bei einer konventionellen homogenen Bodenbewirtschaftung kann kein optimales Ertragspotenzial erzielt werden, denn die landwirtschaftlich genutzten Flächen besitzen eine hohe Heterogenität. Die etablierten Methoden zur Bestimmung der Bodenzusammensetzung umfassen eine aufwändige Probenahme und Analyse im Labor. Die Entwicklung von Analysetechniken, welche die erforderliche hohe Probenahmedichte und eine hohe Ortsauflösung mit Tiefeninformation (1 m) ermöglichen, stellt eine zentrale Herausforderung dar. Die Analysetechniken der Infrarotspektroskopie (IR) und der Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) besitzen eine hohe Leistungsfähigkeit zur schnellen Beurteilung der Bodenzusammensetzung hinsichtlich der Nährstoffe, des Humus oder des Wassergehalts. Im LIBS-Spektrum treten elementspezifische Emissionslinien zur Bestimmung von Gesamtgehalten wichtiger Nährelemente auf.
Anhand ausgewählter Absorptionsbanden im mittleren und nahen Infrarotbereich können Bindungsformen vorhandener Bodenbestandteile identifiziert und mithilfe multivariater Auswertungsmethoden die Bodenart abgeleitet und Gehalte (z.B. Wassergehalt) quantifiziert werden. Darüber hinaus werden bei beiden Analyseverfahren Spektren mit hohem Informationsgehalt generiert, wodurch die vorliegende Bodenprobe bei Zuhilfenahme mathematischer Modelle nahezu vollständig charakterisiert werden kann. Um die Methoden der vor-Ort-Analysen auch für stark variable Bodenzusammensetzungen abzusichern werden alle Parameter parallel im Labor mit klassischen bzw. DIN-Methoden verifiziert und Korrelationen zur Korrektur erstellt. Ziel ist es, durch Kombination der Analysetechniken und Einsatz direkt an vor Ort entnommenen Tiefenprofilen alle relevanten Informationen in Echtzeit zu ermittelt und diese Daten Kunden wie Landwirten, Ministerien oder Behörden zur Verfügung zu stellen.