Precision Farming bei der Getreideernte – Ernten mittels Satellitenbilder
Beim Precision Farming erfolgt die Bewirtschaftung teilflächenspezifisch mittels Sensoren und Satelliten. Dabei werden beispielsweise Bodenungleichheiten oder auch Unterschiede in der Ertragsfähigkeit eines Schlages berücksichtigt und können etwa in einer digitalen Ackerschlagkartei verwaltet werden. Dies ermöglicht eine gezielte Aussaat, Düngung, Pflanzenschutzbehandlung sowie Ernte und kann den Ressourceneinsatz senken. Insgesamt kann Precision Farming in nahezu allen Betriebsbereichen eingesetzt werden:
- Betriebsmanagement (Betriebsführung und Qualitätsmanagement)
- Bestandsmanagement (Aussaat, Düngung, Pflanzenschutz, Ernte)
- Maschinenmanagement (Standortüberwachung, Maschinenüberwachung und ‑steuerung, Routenplanung)
- Arbeitsmanagement (automatische Lenkung, bemannte und unbemannte Führungs- und Satellitenfahrzeuge)
Bei der Getreideernte kann mit Precision Farming die Qualitätsdifferenzierung bereits auf dem Acker beginnen. Auf diese Weise können schwierigere Trennvorgänge in der Nacherntetechnologie vermindert werden. Möglich ist dies beispielsweise mit einer Teilflächenernte nach Feuchtegehalt mittels Schlagdifferenzierung aus Testfahrten oder Ertragskartierungen aus vergangenen Jahren. Eine weitere Möglichkeit bietet eine nach Inhaltsstoffen der Erntefrüchte teilflächenorientierte Differenzierung. Diese könnte anhand einer Aufteilung von Sammelbehältern oder dem Aussparen qualitativ geringerwertiger Ernteteilflächen erfolgen.
Satellitenbilder als Grundlage für Ernteentscheidungen
Eine Qualitätsdifferenzierung auf dem Acker kann durch eine Begutachtung der Vegetation mittels Satelliten überprüft werden. In dem Europäischen Copernicus Programm befinden sich unterschiedliche Messstationen (am Boden, im Wasser und in der Luft) und Satelliten. Diese erfassen fortwährend Daten zum Zustand der Erde, die für Klimastudien, Wettervorhersagen, Windkraftkarten oder Erntestatistiken aufbereitet werden. Die Satelliten und Instrumente werden dabei von der Europäischen Weltraumorganisation ESA entwickelt. Der erste Satellit, Sentinel-1A wurde 2014 gestartet. Aktuell besteht die Sentinel-Satellitenfamilie aus sechs unterschiedlichen Missionen: Sentinel‑1, ‑2, ‑3, ‑5P und ‑6, plus Sentinel‑4 und ‑5, die als Messinstrumente auf meteorologischen Satelliten mitfliegen.
Bei den Sentinel-2-Satelliten handelt es sich um optische Satelliten, die 2015 (Sentinel-2A) und 2017 (Sentinel-2B) gestartet wurden. Alle der 13 Kanäle sind für die Beobachtung von Landoberflächen und Vegetationen optimiert. Die Aufnahmen sind im sichtbaren und infraroten Spektrum zwischen 443 und 2190 nm. Die hohe Auflösung (von 10, 20 und 60 m) sowie eine Abtastbreite von 290 km lassen die Vegetation sehr gut erkennen. So ist es möglich, Wachstum von Wild- und Nutzpflanzen zu beobachten, Erntevorhersagen abzuschätzen und Waldbestände zu kartieren. Der Biomasseaufwuchs kann somit überprüft und mittels der räumlichen Auflösung der Ernährungszustand der Nutzpflanzen abgeschätzt werden. Die Rohdaten der Satelliten sind jedoch zunächst kaum nutzbar. Diese müssen aufbereitet werden – beispielsweise in Form von Applikationskarten. Zum Teil werden die Satellitendaten mit weiteren Daten wie Temperaturdaten oder älteren Satellitendaten verrechnet. So kann zum Beispiel die Applikationskarte um zusätzliche Informationen, wie eingesetzte Düngemittel, ergänzt oder die Erntereife dargestellt werden.
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Getreideernte optimieren mit Reifestaffelung und Druscheignung
Heute fährt der Drescher bei der Getreideernte erst auf den Acker, wenn das Getreide trocken ist. Bei der Handernte war dies noch anders. Das Getreide wurde zwischengelagert, bevor es in der Dreschmaschine verarbeitet wurde. So konnte das Stroh in dieser Zeit nachreifen, der Feuchtegehalt im Korn wurde minimiert und der Spelzenschluss lockerte sich, so dass die Körner aus den Ähren leichter gelöst werden konnten. Mit der Technisierung und der Nutzung von Mähdreschern ist die Druscheignung auf dem Feld zunehmend relevanter. Speziell sind hier der Feuchtegehalt von Stroh und Korn, die Kornabschneidung sowie das Verhältnis von Strohmasse zu Biomasse entscheidend. Die Druscheignung ist eher ein untergeordnetes Ziel in der Getreidezüchtung. In der Praxis ist bei der Sortenwahl ausschlaggebend, dass die Sorten verluststabil bezüglich Knickähren, Ausfall und Fallzahlen sind, eine gute Entkörnung, Entspelzung und Entgrannung im Dreschwerk aufweisen und das Korn und Stroh möglichst zeitgleich erntereif sind. Weiter sollten die Sorten standfest sein, ein gutes Auslösevermögen haben, ein gutes Abschneidevermögen haben sowie bruchkornstabil sein Dabei sind die Strohfeuchte und die Strohzähigkeit für die Mähdrescherleistung und den Druschverlust am bedeutendsten.
Am Ende sind dann häufig alle Felder gleichzeitig reif. Dies kann zu einem Problem werden. Idealerweise sollten die Erntezeitpunkte bereits mit der Bestellung der Felder geplant werden. So können die Erntezeiträume durch eine Reifestaffelung ausgedehnt werden. Mit der Sorten- und Standortwahl (heterogene Verteilung früher und später Sorten auf trockenen und feuchten Standorten) sowie je nach Witterung unterschiedlicher Aussaatzeiten, kann das Erntezeitfenster erweitert werden. Diese Planung ist sehr komplex und bedarf einem hohen ackerbaulichen Verständnis. Doch mitunter können ungünstige Wetterbedingungen in der Erntesaison diese Pläne durchkreuzen. Letztendlich muss die Druscheignung auf dem Feld erfasst werden, um eine optimale Mähdreschereinstellung und Arbeitsorganisation zu wählen. Händisch wird die Druscheignung mit der Strohverdrehprobe getestet, bei der ein Bündel Stroh vom Feld entnommen wird. Durch Verwinden des Strohs mit beiden Händen kann die Zähigkeit und Feuchtigkeit geschätzt werden. Zudem werden aus unterschiedlichen Bestandeshöhen einige Ähren entnommen und Körner ausgerieben. Dies lässt Rückschlüsse auf die Festigkeit des Spelzenschlusses zu. Zusätzlich wird die Bruchempfindlichkeit der Körner begutachtet. Kombiniert können daraus Rückschlüsse auf die Reifestufe des Getreides gezogen werden.
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