Herausforderungen in der Ertragskartierung
Die Flächenleistung moderner Erntemaschinen ist in den letzten Jahren ständig verbessert worden. Auch deshalb erledigen Mähdrescher und Häcksler oft die Ernte von mehreren Betrieben. Insbesondere Maschinenringe und Lohnunternehmen haben sich auf entsprechende Erntedienstleistungen spezialisiert. Die bei einer Ernte anfallenden Daten sind dabei für die Planung pflanzenbaulicher Maßnahmen enorm wichtig. Damit die Betriebsleitung sie nutzen kann, haben sich auch die Möglichkeiten in der Ertragskartierung weiterentwickelt.
Ernteerträge auf landwirtschaftlich genutzten Flächen weisen in der Regel kleinräumige Unterschiede auf. Die Ursachen für solche Schwankungen liegen in der unterschiedlichen Beschaffenheit der Böden. Weitere Einflussfaktoren bilden Bewirtschaftungsmaßnahmen, wie die Nährstoffversorgung und die Unterschiede in den Aussaatverfahren. Um diese Heterogenität örtlich zu erfassen, lassen sich unter anderem Ertragsdaten heranziehen. Damit stellt die Ertragskartierung eine fundierte Entscheidungsgrundlage für eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung im Pflanzenbau zur Verfügung. Zu beachten ist: Die Ertragskartierung allein gibt noch keine finale Auskunft über die Ursachen der Ertragsunterschiede. Zielführender ist es, Daten aus unterschiedlichen Quellen miteinander zu vergleichen, um zu einer validen Aussage über die Potenziale der Teilflächen zu kommen. Dazu bieten sich Lösungen an, die zum Beispiel Wachstumsunterschiede in den Pflanzenbeständen erkennen.
Ein solches Konzept bietet der Baustein Crop View. Er verwendet mehrjährige Satellitendaten, um die Potenziale der Böden zu errechnen und um Applikationskarten zu erstellen. Hinzu kommen Daten aus Bodenproben, die ebenfalls für Applikationskarten genutzt werden.
Messsysteme zur Bestimmung der Erntemengen
Für eine aussagekräftige Ertragskartierung sind besonders die Daten aus mehreren Erntejahren relevant. Aus diesem Pool werden Zonen ermittelt, die sich in Bezug auf das Ertragspotenzial unterscheiden. Um die Daten überhaupt erheben zu können, ist eine entsprechende Messtechnik in Form von Sensoren und Wiegesystemen notwendig. Das mengenmäßige Erfassen von Erträgen wird schon seit einiger Zeit praktiziert, ebenso wie die Dokumentation der Ertragsdaten. Die Entwicklung verläuft hier parallel zum technischen Fortschritt in der Sensortechnik.
Wichtig bei der Ertragskartierung ist zudem eine präzise Positionierung der Messpunkte im Koordinatensystem der jeweiligen Schläge. Zu diesem Zweck sind Techniken wie Real Time Kinematic (RTK) oder Differential Global Positioning System (DGPS) im Einsatz. Sie können die Position einer Maschine zentimetergenau definieren. Auch in diesem Sektor gab es in der Vergangenheit Verbesserungen, sodass die Positionsdaten immer exakter erfasst werden. DGPS arbeitet mit ortsfesten Referenzstationen, deren Lage genau bestimmt ist. Mithilfe von Messstationen werden die Positionsangaben der GPS-Satelliten korrigiert und optimiert. Für eine Datenauswertung sind sie in der Ertragskartierung zwingend notwendig. Zur Messung der Ertragsmengen gibt es verschiedene Systeme.
Am häufigsten wird die Ertragskartierung im Getreideanbau genutzt. Technisch moderne Mähdrescher besitzen eine Vielzahl an Instrumenten, um das Erntegut zu analysieren. Über Lichtsensoren oder Kraft-/Impulsmessungen werden im Körnerelevator der Maschine kontinuierlich Daten über das Erntegut gesammelt. Diese geben Auskunft über Volumen und Masse der Körner. Weitere Sensoren generieren Informationen über den Feuchtegehalt des Ernteguts. Mit den Messungen lassen sich die Ertragsdaten korrigieren, um die Gesamtwerte noch akkurater darzustellen. Angaben zu Fahrtweg, Schnittbreite, Fahrgeschwindigkeit und Massenstrom ermöglichen eine Aussage über die Flächenleistung.
Für die Ernte im Grünland oder Maisanbau gibt es ebenfalls geeignete Technik zur Ertragskartierung, wie beispielsweise mobile oder stationäre Wiegesysteme. Die Mobilen ermitteln das Gewicht des Ernteguts über Sensoren in den Achsen der Transportanhänger oder Überladewagen. Die Stationären können in Feldnähe oder im Bereich der Silos verwendet werden. Mit beiden Systemtypen ist eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung jedoch nicht möglich, da das Erntegut keiner genauen Position auf dem Feld zugeordnet werden kann. Um dieses Problem zu lösen, erfassen Feldhäcksler den Volumenstrom des Ernteguts. Über die Daten der Walzenstellung und die Höhe der Drehzahl im Einzug wird ein solcher Strom errechnet. Zur zielgenauen Bestimmung der Erntemenge muss eine Kalibrierung vorgenommen werden. Dazu wird die tatsächlich geerntete Menge auf dem Abfuhrwagen gewogen und über den Häcksler in das System eingegeben. Mit diesen Werten ermittelt der Bordrechner die Ertragsdaten. Für ein punktgenaues Ergebnis sollte die Kalibrierung bei jedem Sorten- und Schlagwechsel erneut durchgeführt werden. Die so generierten Werte der Ertragskartierung lassen sich auch für Maßnahmen im Precision Farming verwenden.
Für die teilflächenspezifische Bewirtschaftung werden die kontinuierlich erhobenen Daten aus den Sensoren und Messinstrumenten mithilfe von DGPS einem bestimmten Punkt auf dem Schlag zugeordnet. Da es sich bei diesem Verfahren um sogenannte Punktdaten handelt, müssen die Werte für die Ertragskartierung in Flächendaten umgewandelt werden. Welche Herausforderungen sich bei dieser Interpolation ergeben, wird im folgenden Kapitel dargestellt.
Herausforderungen bei der Interpolation von Punktdaten
Um auf Basis der Ertragspunkte die Leistung der Teilflächen definieren zu können, müssen mögliche Fehlerquellen ins Kalkül gezogen werden. So ergeben sich zum Beispiel Messfehler aus den Daten zu Position, Geschwindigkeit, Schnittbreite und Durchsatzmessung der Erntemaschine, die für die Kartierung herangezogen werden. In Bezug auf die Schnittbreite zeigen sich Differenzen, weil die effektive Arbeitsbreite aufgrund verschiedener Einflüsse meist unterhalb der tatsächlichen liegt. Besonders bei Restflächen pendeln die Werte deutlich unter den Angaben. Eine weitere Fehlerquelle liegt darin, dass das Erntegut eine gewisse Zeit benötigt, um zu den Sensoren zu gelangen. Diese Verzögerung verläuft nicht konstant und ist abhängig von der Bauart der Erntemaschine und dem Durchsatz des Ernteguts. Im Zusammenspiel mit einer wechselnden Fahrgeschwindigkeit werden die Messwerte im Endeffekt einer Position zugeordnet, die sich von der realen unterscheidet. Eine solche Abweichung ist nur schwer zu berechnen und zu korrigieren. Die Geschwindigkeit des Erntefahrzeugs verursacht ebenfalls Ungenauigkeiten aufgrund verschiedener Messverfahren in den Rad‑, Radar- und GPS-Sensoren.
Dennoch: Die Fehleranfälligkeit in den Positionsangaben hat sich dank optimierter Messverfahren deutlich verringert. Automatische Lenksysteme und Möglichkeiten für eine genaue Fahrspurplanung minimieren potenzielle Fahrfehler ebenfalls. Unterm Strich führt all dies zu verbesserten Methoden für die Ertragskartierung. So gewonnene Ertragsdaten bilden damit eine verlässliche Informationsquelle für eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung in der Landwirtschaft.
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Yasmin Moehring
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