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topplus Serie Digitalisierung

IT-Lösungen für das Grünland: Massenweise grüne Daten

Digitale Lösungen für die Grünlandwirtschaft waren lange Mangelware. Doch das Grünland holt auf – und das Potenzial ist groß. Eine Übersicht.

Lesezeit: 8 Minuten

Daten, Daten, Daten – das produzieren die meisten digitalen Systeme. Auch im Grünland schreitet die Entwicklung unaufhaltsam voran, mehr oder weniger praxisfähig.

Während es im Ackerbau darum geht, noch präziser zu arbeiten, heißt es im Grünland zunächst: regelmäßig Daten erfassen. Ziel ist meist, dem Landwirt vor oder direkt während des Arbeitens schon möglichst viele Daten zu liefern.

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Vor allem die heterogenen Bestände, oft auch Gras-Leguminosen-Mischungen, erschweren dies. Doch im Fokus der Forscher und Entwickler liegen nicht nur die hochproduktiven Grünlandbestände. Auch extensiv geführte Flächen und Naturschutzstandorte profitieren.

1. Satelliten

Ohne Satellitendaten geht fast nichts mehr. Die weitverbreitetste Funktion ist das Global Positioning System, das GPS: Positionssatelliten bestimmen den Standort eines GPS-Gerätes, z.B. um effektiv Gülle auszubringen.

Noch viel mehr erhofft man sich von den Sensorsatelliten. Sie umkreisen die Erde und erzeugen Bilder, ca. alle sechs Tage von demselben Ort. Seitdem man kostenfrei auf Bilder der Sentinel-Satelliten zugreifen kann, schreitet die Forschung auch immer mehr voran. Die Sentinel-2-Satelliten liefern multispektrale Bilder – damit lassen sich z.B. Biomasseunterschiede feststellen. Aber: Nur ein wolkenloser Himmel liefert einwandfreie Bilder. Bei bewölktem Himmel arbeiten nur Radarsatelliten wie die Sentinel-1-Satelliten sicher.

Deren Bilder und Daten des Deutschen Wetterdienstes, des DWD, sind Basis für das Projekt GeoCare von u.a. der Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) Bayern. Bis dato kann das System Schnitttermine erkennen und rückwirkend die Ertragsmasse schätzen. Durch die Anzahl der Schnitte lässt sich auch auf die Artenzusammensetzung der Wiese schließen. Künftig könnte man darüber, z.B. im Naturschutz, Schnittzeitpunkte festlegen, anstatt auf starre Termine zu setzen.

Bereits jetzt erkennt GeoCare geschnittene Flächen mit einer 90%igen Sicherheit. Dafür müssen die Flächen allerdings größer sein als 1/3 ha. Ziel ist, in ca. drei bis vier Jahren eine Grünlandreifeprüfung der Einzelflächen für die mittelgebirgs- und alpennahen Standorte zu entwickeln.

Denn in Bayern mit seinen kleinräumig unterschiedlichen Regionen funktioniert die in Norddeutschland bekannte Grünlandreifeprüfung nicht. Die-se ist eine computermodellierte Prog-nose des DWD für größere Naturräume und sagt voraus, wie sich der Aufwuchs wahrscheinlich entwickelt. Für das schnittgenutzte Grünland funktioniert die Reifeprüfung problemlos.

Dass die Prognose auch für Weideflächen taugt, hat die Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein (LWK SH) erarbeitet. Künftig sollen Berater darauf zugreifen können. Zudem ist in SH eine weitere Web-Anwendung verfügbar: „Wann wächst das Gras“ berechnet den voraussichtlichen Vegetationsstart im Frühjahr, standortspezifisch nach Bodentyp. Basis sind Bodenkarten des Landesamtes und Daten des DWD. Künftig will die LWK das Programm mit der Grünlandreifeprüfung koppeln.

2. Sensoren

Wie auf dem Acker sind Sensoren auch auf dem Grünland nicht wegzudenken. Allen voran jene der Nah-Infrarot-Spektroskopie.

Die NIRS-Sensoren erfassen im Durchfluss den Stickstoff bzw. Phosphatgehalt der Gülle und können bei entsprechender Technik die Ausbringmenge an eine vorgegebene N- oder P2O5-Menge anpassen. Häufig sind NIRS-Sensoren auch in Feldhäckslern verbaut. Dort messen sie direkt während der Ernte den Nährstoff- und Trockenmassesubstanzgehalt vom Erntegut. Einige Häcksler können auch Erntemengen erfassen.

Die NIRS-Sensoren erfassen im Durchfluss den Stickstoff bzw. Phosphatgehalt der Gülle und können bei entsprechender Technik die Ausbringmenge an eine vorgegebene N- oder P2O5-Menge anpassen. Häufig sind NIRS-Sensoren auch in Feldhäckslern verbaut. Dort messen sie direkt während der Ernte den Nährstoff- und Trockenmassesubstanzgehalt vom Erntegut. Einige Häcksler können auch Erntemengen erfassen.

N-Sensoren kennt man vor allem aus der Düngung. Sie messen die Lichtreflexion des Pflanzenbestandes in verschiedenen Spektralbereichen und ziehen daraus Rückschlüsse auf den Chlorophyllgehalt. Gemessene Werte geben sie direkt an das Ausbringgerät weiter. Geringere Reflexion bedeutet höhere Düngermenge. Neu ist, dieses System auf die Nachsaat im Grünland zu übertragen. Das Funktionsprinzip ist gleich: Geringere Reflexion bedeutet höhere Nachsaatmenge.

3. Drohnen

Drohnen sind wahre Alleskönner – solange sie mit einer Kamera ausgestattet sind. Fotos von handelsüblichen Digitalkameras speichert die Drohne auf einem Chip oder überträgt sie, bei stehender Verbindung, direkt in die Cloud. Mit einfacher, visueller Auswertung lassen sich so z.B. Aufwuchsunterschiede feststellen. Auch Wildschäden kann man häufig von oben schnell erfassen.

In den letzten Jahren sind Drohnen vor allem als Kitzretter wichtig geworden: Mit einer Wärmebildkamera ausgestattet, überfliegt die Drohne die zu mähenden Flächen. Landwirte und Jäger können Rehkitze im hohen Gras erkennen und retten. Oft teilen sich verschiedene Vereine die Kosten.

Ausgestattet mit Kamera oder Sensoren kann man über Drohnen sogar die Biomasse in landwirtschaftlich genutztem Grünland schätzen. Forscher der Universität Kassel haben das untersucht und herausgefunden: Im Vergleich zur manuellen Schätzung über die Vegetationshöhe, schätzt eine drohnengestützte Modellierung die Biomasse ebenso gut, im Mittel sogar besser. Im Versuch lag der Realertrag bei 11,85 t/ha. Die Drohne schätzte den Jahresertrag nur 11% höher, die manuelle Höhenmessung 20% höher.

Zweimal muss die Drohne die Fläche überfliegen, um den Ertrag zu schätzen: einmal ohne Vegetation und dann kurz vor jeder Ernte. Die Fotos der Digitalkamera rechnet ein Computer um. Die Differenz ergibt die Biomasse. Das funktioniert auch bei Mischungen, fanden die Forscher heraus. Klee-Gras-Mischungen schätzt die drohnenbasierte Methode noch exakter als Luzerne-basierte Mischungen. Noch kostet es viel Zeit, die Daten zu verrechnen. Künftig kann die drohnenbasierte Methode im Vergleich zur manuellen Höhenmessung allerdings viel Zeit sparen. Mehr Infos zu dieser Fernerkundung finden Sie unter: www.topagrar.com/biomasse2019

Mit einem ähnlichen System lassen sich auch invasive, d.h. eingewanderte, Pflanzenarten im Naturschutz beobachten. So z.B. die Staudenlupine in der Rhön: Mithilfe thermaler Luftbilder, multispektraler Indizes, hyperspektraler und farbiger Luftbilder (rot, grün, blau) kann man die Lupinen auf Flächen identifizieren und verfolgen, wie sie sich ausbreiten.

4. Höhen- und Massenmesser

Aufwuchshöhenmesser, die sogenannten Herbometer oder auch Rising Plate Meter, haben sich in der Weidewirtschaft bewährt. Die Funktion ist denkbar einfach: Ein Stab steht auf dem Boden und eine verschiebbare Platte liegt auf dem Aufwuchs auf. Die Differenz ist die Aufwuchshöhe.

Aus Irland kommt nun das Rising Plate Meter mit Digitaliserungspotenzial: Per Bluetooth verbindet sich der Aufwuchshöhenmesser Grasshopper mit einer entsprechenden App auf dem Smartphone. Der Nutzer kann nun die Weidefläche einmessen oder diese am PC über die Web-Version einzeichnen. Misst der Landwirt nun auf der Fläche den Aufwuchs, speichert die App den Wert auf einer GPS-Position und rechnet ihn zudem in Ertrag als Frischmasse/ha um. Dafür muss man die Fläche repräsentativ, also im Zick-Zack, ablaufen. So lässt sich auch der Ertrag der gesamten Weidefläche analysieren.

Zusammen mit der Anzahl weidender Kühe kann die App einen Weideplan erstellen. So dient der Grasshopper als Managementwerkzeug. Misst man auch noch den Futterrest der Weide (Nach-Weide), berechnet die App den Nettoweideertrag und damit die Wirtschaftlichkeit. Für intensiv geführte, Deutsch-Weidelgras-dominierte Bestände, liefert der Grasshopper bereits zuverlässige Daten. In Schleswig-Holstein läuft derzeit ein Projekt, um die Daten zur Beweidung unter dem dortigen Klima anzupassen. Das Ziel: Per App den Weideertrag messen, nur anhand der Standort- und Witterungsdaten.

In Baden-Württemberg wird das System für Naturschutzflächen bzw. extensive Fläche kalibriert. Herausfordernd sind insbesondere Grenzstandorte wie der Schwarzwald – am Hang sind der verschiebbaren Platte des Grasshoppers Grenzen gesetzt.

5. Cloud, PC und Smartphone

Sie sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken: Die PCs sind im Büro zentral, um Daten zu erfassen. Doch unaufhaltsam fangen die Smartphones an, die Computer zu ersetzen. Vor allem seitdem Daten auch mobil über die Cloud abrufbar sind.

Ackerschlagkarteien lassen sich per App führen, Untersuchungsergebnisse online abrufen. Mit ersten Apps lässt sich das Weidemanagement protokollieren. Die passende App zum Grasshopper gibt sogar eine Empfehlung, welche Fläche als Nächstes beweidet werden sollte.

In Baden-Württemberg kann man zudem Wildschäden berechnen. Entwickelt hat die kostenlose Wildschadens-App das Landwirtschaftliche Zentrum Baden-Würtemberg (LAZBW). Aus Flur-schaden und Futterverlust kalkuliert die App Flächenschäden von Wildschweinen. Die Auswertung kann man direkt an andere Beteiligte wie den Jagdpächter versenden. Der Nutzer muss jedoch zwischen konventionellen und ökologischen Flächen unterscheiden.

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Unsere Serie: Grüne Digitalisierung

Wie ist es um die Digitalisierung in der Landwirtschaft bestellt? In unserer Serie gehen wir genau dieser Frage nach. Was Sie nicht erwartet: Euphorische Lobeshymnen auf die „schöne neue Welt“. Stattdessen ordnen wir die Entwicklungen kritisch für Sie ein. Wir zeigen Ihnen, welche Techniken sich in der Praxis durchsetzen könnten und welche lediglich das Zeug zum Rohrkrepierer haben.

Bereits erschienen

  • Auftakt: top agrar 5/2019, Seite 20 bis 25
  • Landtechnik: top agrar 6/2019, Seite 84 bis 89
  • Rinderhaltung: top agrar 7/2019, Seite R8 bis R12
  • Schweinehaltung: top agrar 8/2019, Seite S6 bis S11

Es folgen

  • Betriebsleitung/Markt
  • Landleben und Energie

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