Ackerbau ist wissensintensiv. Das Wissen über den Prozess, den Schlag, die Maschinen, die Feldfrucht, das Wetter und alles Weitere liegt traditionell im Kopf des Landwirts, der heute zusätzlich Informationssysteme, Maschinen- und Satellitendaten als Informationsquellen und Dokumentationsmittel nutzt. Gängige Farminformationssysteme aggregieren Daten über Raum und Zeit. Die Funktionen zur automatischen wissensbasierten Schlussfolgerung aus vorhandenen Informationen sind jedoch, ebenso wie die im Prozess beteiligten Maschinen, oft beschränkt, da eine explizite Repräsentation des vorhandenen Wissens fehlt.
Unsere Arbeiten in SoilAssist zielen darauf ab, KI-Methoden zur Wissensrepräsentation und zur Interpretation von Sensor-, Prozess- und Geodaten dazu einzusetzen, diese Lücke zu füllen und damit automatisierte Schlussfolgerung und Erklärung auf der Wissensebene in Ackerbauprozessen verfügbar zu machen. So entwickeln wir neue Technologien, Konzepte und Softwarelösungen, die einen Beitrag zur Verbesserung der Effizienz, der Nachhaltigkeit und Ertrag in der Landwirtschaft leisten.
Das in SoilAssist eingesetzte System zur Aufnahme von hochdimensionalen 3D-Punktwolken wird auf der Agritechnica auf dem Stand des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur (Halle 21, Stand A05) präsentiert.
Auf der diesjährigen Agritechnica werden auch die Neuentwicklungen in SOILAssist zusammen mit den kooperierenden Firmen präsentiert. Zwei identische Modelle eines Reifens mit dem SOILAssist Sensorsystem werden auf dem Messestand des Partners Grasdorf-Rad (Halle 20, Stand B08) und auf dem GKB-Thünen Stand (Halle 12, Stand A14) präsentiert. Die Reifen sind für eine bessere Sicht seitlich offen, so dass man ins Innere des Reifens schauen kann. Anhand der Modelle wird die Funktionsweise des Systems erläutert.
Das SOILAssist Sensorsystem ist weiterhin in einem Steyr Traktor integriert, der am Messestand des Partners Steyr (Halle 3, Stand A49) zu finden ist. Ein eigens für die Agritechnica erstelltes Video zeigt die Funktionsweise des Systems am Traktor.
Das Thünen-Institut für Agrartechnologie ist auf der diesjährigen Agritechnica, der weltweit größten Fachmesse im Bereich Agrartechnik, vom 10. bis 16. November 2019 in Hannover vertreten. Auf einem gemeinsamen Stand mit der Gesellschaft für konservierende Bodenbearbeitung e.V. (GKB) werden im Rahmen des Leitthemas "Global Farming – Local Responsibility" neben den Problemen der Bodenverdichtung durch landwirtschaftlichen Feldverkehr mögliche Lösungsansätze und Techniken dargestellt. Auch die Notwendigkeit von Hygienemaßnahmen auf dem Acker ist ein Thema.
Alle 2 Jahre findet der „Deutsche Kongress für Geographie“ (DKG) statt. Mit mehr als 2.000 Teilnehmern aus allen Teildisziplinen der Geographie, dem Tag der Schulgeographie und dem Tag der Angewandten Geographie, ist der DKG eine wichtige Veranstaltung für den interdisziplinären Austausch aller räumlich arbeitenden Wissenschaften.
Auf dem DKG 2019 in Kiel war das SOILAssist-Team dementsprechend auch breit aufgestellt, mit einer eigenen Session, mehreren Vorträgen und Postern sowie einer Exkursion.
Auf den SOILAssist Versuchsflächen in Adenstedt fand am 24.09.2019 die Silomaisernte statt. Aufgrund der Trockenheit in diesem Sommer war der Bodenzustand sehr fest und tragfähig. Eine Setzungsmessung war aufgrund dessen nur in einer Tiefe möglich. An der Maisernte waren einen Maishäcksler, Traktoren mit Silowagen, eine Traktor mit Mulcher und eine Verlademaus am Feldrand, um das Silogut auf bereitstehende Transportfahrzeuge zu überladen, beteiligt. Der Vorteil an dieser Technikauswahl ist der bodenschonende geringe Reifeninnendruck der Maschinen, da diese nur auf dem Feld fahren und nicht auf der Straße.
Um den Ertrag sowohl im Kernfeld als auch im Vorgewende abschätzen zu können, haben wir vor der Ernte eine Handernte durchgeführt.
In diesem Jahr setzten wir auch eine Drohne ein, um Filmaufnahmen der Erntemaschinen und des Befahrungsversuches zu machen.
Die Videos von der Ernte, dem Überladen am Feldrand mit der Verlademaus und dem Befahrungsversuch finden Sie unten.
SOILAssist war auf der gemeinsamen Jahrestagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft und der Bodenkundlichen Gesellschaft der Schweiz in Bern.
Beitrag:
Effects of high wheel loads and multiple wheeling during silage maize harvest on soil structure and soil functions - comparison of two extreme years (M. Siekmann, M. Lorenz, J. Brunotte)
P. Saggau, M. Kuhwald, and R. Duttmann
Integrating Soil Compaction Impacts of Tramlines Into Soil Erosion Modelling: A Field-Scale Approach
Soil Systems 2019, 3(3), 51
Um die Auswirkungen von Bodenverdichtung auf Biomasse und Ertrag zu untersuchen, führen wir in SOILAssist auch Befliegungen mit einer Drohne durch.
Mit der dji M210 Drohne werden Multispektralaufnahmen gemacht, die Aufschluss über Biomasse und Ertrag geben. Die dritte Phase der Befliegungen unserer Untersuchungsflächen Adenstedt und Hohenschulen wurde erfolgreich beendet.
Auch in diesem Jahr war das SOILAssist-Team wieder auf der EGU in Wien vertreten.
Beiträge:
Rush hour on arable soils - A spatial analysis of three-year traffic intensity on arable land. (K. Augustin, M. Kuhwald and R. Duttmann)
Soil degradation by soil compaction: a new integrative modelling approach. (M. Kuhwald, K. Augustin and R. Duttmann)
In der zweiten Phase von SOILAssist wenden wir uns auch der Regeneration von Bodenverdichtung zu. Besonders die Vorgewende von Feldern weisen häufig Bodenstrukturschäden und Bodenverdichtungen auf, da dort durch das Wenden der Maschinen, häufig mit ausgehobenen Anbaugeräten, ein großer mechanischer Lasteintrag stattfindet. Das Resultat solcher Schädigungen der Bodenstruktur und der vielfältigen Bodenfunktionen ist beispielsweise ein geringerer Ertrag verglichen mit dem Kernfeld.
Bei der diesjährigen Gärrestausbringung am 27. und 28.03.2019 zum Silomais haben wir vier unterschiedliche Technikvarianten in Bezug auf ihren Einfluss auf Bodendruck und -setzung sowie Bodenfunktionsänderungen untersucht.
Auf dem BonaRes Statusseminar (18.-20.02.2019) war SOILAssist mit dem Vortrag "Towards a semantically grounded on-board assistance system for ensuring soil protection during harvest” von Joachim Hertzberg (Osnabrück), zwei Poster Elevator Pitches sowie zehn Postern vertreten.
Unser Kollege, Michael Kuhwald (CAU Kiel), hat erfolgreich seine Promotion abgeschlossen. Dazu gratulieren wir ihm sehr herzlich!
Augustin, K., Kuhwald, M., Brunotte, J. and Duttmann, R.
Biosystems Engineering, 180, 108-120
SOILAssist war auf der „Soils Across Latitudes International Soils Meeting“ der Soil Science Society of America vom 06.-09.01.2019 in San Diego, USA vertreten.
Beitrag: M. Lorenz, M. Siekmann and J. Brunotte: Liquid manure application in spring – effects of different application techniques on soil properties
Das Kick-off-Meeting für die zweite Projektphase von SOILAssist fand vom 10.-12.12.2018 in Kiel statt.
Bei dieser Gelegenheit haben wir auch eine Besichtigung unseres neuen Versuchsstandortes "Hohenschulen" bei Kiel vorgenommen.
Elsbe von der Lancken hat erfolgreich ihre Bachelorarbeit im Projekt SOILAssist geschrieben.
„Auswirkungen der technischen Entwicklung von Zuckerrübenrodern auf bodenphysikalische Parameter“
Die Zuckerrübenernte mit dem Grimme Rexor 630 fand am 25.10.2018 statt. In diesem Jahr lag der Fokus unserer Untersuchungen auf dem Einsatz der Reifenmessboxen. Um den Einfluss der Maschine an der Schnittfläche Reifen/Boden beurteilen zu können, reicht es nicht aus, die statische Radlast (ermittelt mit einer Fuhrwerkswaage) der Maschine zu kennen. Bei einer Feldüberfahrt variiert die Radlast, abhängig etwa von Schlupf und Hangneigung, erheblich.
Die Reifenmessboxen wurden in allen sechs Felgen des Rübenroders integriert. Mit den in den Felgen eingebauten Ultraschallsensoren konnte somit kontinuierlich die Reifeneinfederung bei der Zuckerrübenernte aufgezeichnet werden. Durch das Verschneiden der Werte aus den Messboxen mit dem GPS-Signal des RTK-GPS auf der Maschine kann die dynamische Radlast während der Ernte punktgenau auf dem Feld ermittelt werden.
Nach erfolgreicher Evaluierung startet SOILAssist in die zweite Projektphase.
Wir freuen uns auf weitere drei Jahre spannende Forschung!
SOILAssist war auf der 21st ISTRO conference (24.-27.09.2018) in Paris vertreten.
Beiträge: M. Lorenz, K. Augustin, K. Nolting and J. Brunotte: Dynamic Changes of Wheel Load and Mean Contact Area Pressure during Sugar Beet Harvest and Soil Tillage, Proceedings of the 21th ISTRO International Conference, 24-27 September, Paris, France, pp. 201-202.
I. Martínez, M. Stettler, M. Lorenz, J. Brunotte, P. Weisskopf and T. Keller: Changes in Subsoil Pore System and Anisotropy Caused by Agricultural Machinary Traffic, Proceedings of the 21th ISTRO International Conference, 24-27 September, Paris, France, pp. 12-13.
Auch bei der Silomaisernte am 11.09.2018 waren die Wetter- und Bodenbedingungen unverändert trocken. Von Juli bis September fielen lediglich 112 mm Niederschlag auf unserem Untersuchungsstandort. Der Bodenzustand war entsprechend sehr fest und damit auch tragfähig. Aufgrund der extremen Trockenheit war eine Bodenprobenahme nicht möglich, da sich die Stechzylinder nicht in den Boden einschlagen ließen. Auch die Messung von Bodendruck und -setzung war nur in 20 cm Tiefe möglich. Im Vorfeld führten wir eine Handernte im Silomais durch.
Erstmalig kamen auch unsere neu entwickelten Reifenmessboxen während der gesamten Erntekampagne zum Einsatz.
M. Kuhwald, K. Dörnhöfer, N. Oppelt, and R. Duttmann
Sustainability 2018, 10(5), 1618
S. Ledermüller, M. Lorenz, J. Brunotte, and N. Fröba
A Multi-Data Approach for Spatial Risk Assessment of Topsoil Compaction on Arable Sites
Sustainability 2018, 10(8), 2915
Das Zusammentreffen von hohen Niederschlagsmengen im Herbst 2017 mit daraus resultierend ungünstigen Bodenverhältnissen bei der Silomais- und Zuckerrübenernte sowie die anhaltende Dürreperiode in vielen Regionen im Frühjahr/Sommer 2018 haben zu einer starken Beeinträchtigung des Wurzelwachstums beim Getreide geführt. Dies hat zu erheblichen Ertragseinbußen geführt.
Vom 19.-20. Juni 2018 fand ein gemeinsamer Workshop von SOILAssist und der Fa. Grimme in Damme statt. Thema war ‚Bodenschonendes Befahren von Ackerflächen‘ bei der Zuckerrüben- und Kartoffelernte.
Neben den fachlichen Vorträgen wurde den ca. 35 Teilnehmern eine Felddemonstration des Bodendruck- und Bodensetzungsmesssystems anhand eines Befahrungsversuches mit einem Kartoffelroder vorgeführt. Darüber hinaus wurde die ‚Einfache Feldgefügeansprache für den Praktiker‘ von Joachim Brunotte anhand einer kleinen Profilgrube demonstriert.
Zur Veranschaulichung des Themas wurden „Infomaterialien Boden“, wie unterschiedliche Bodenprofil-Banner und eine begehbare Bodenkarte von Niedersachsen, vom LBEG in Hannover zur Verfügung gestellt.
Unter Einbeziehung von Bodenschutzaspekten sowie Anforderungen und Möglichkeiten der Agrartechnik wurden abschließend zukünftige Strategien für ein bodenschonendes Befahren von Ackerflächen diskutiert und erörtert.
Wir bedanken uns bei allen Teilnehmenden für den regen Austausch!
Die Projektpartner Thünen-Institut für Agrartechnologie und CAU Kiel haben sich vom 17.-18.05.2018 in Kiel zu einem Workshop „Feldversuche“ getroffen. Wir haben uns über die bisherigen Ergebnisse der Feldversuche aus 2016 und 2017 ausgetauscht und die in der Erntesaison 2018 anstehenden Feldversuche geplant.
SOILAssist war auf der diesjährigen Tagung der European Geoscience Union (EGU) 2018 in Wien vertreten.
Beitrag: Liquid manure application in spring – are soil conserving measures available? (M. Siekmann, M. Lorenz, K. Nolting, B. Ortmeier and J. Brunotte)
Vom 27.-28.03.2018 hat sich SOILAssist zu einem Workshop „Modellierung und on-board-Assistenzsystem“ beim DFKI in Osnabrück getroffen. Wir haben uns über den Stand unserer Modellierungsansätze sowie deren Einbindung in das on-board-Assistenzsystem ausgetauscht und die Planung der weiteren Arbeiten vorangetrieben.
SOILAssist war mit 7 Vorträgen und 7 Postervorträgen auf der BonaRes Conference 2018 in Berlin vertreten. Unter folgendem Link „Boden im Fokus der Forscher“ finden Sie einen interessanten Artikel zur Konferenz und auch zum Beitrag von SOILAssist.
Unser SOILAssist Projekttreffen fand am 14.-15.02.2018 in der Lüneburger Heide in Hermannsburg statt. Wir haben uns über den aktuellen Stand unserer Arbeiten sowie bisheriger Ergebnisse ausgetauscht und auch die anstehenden Arbeiten bis zum Ende der 1. Projektphase besprochen und die zukünftigen Arbeiten in der 2. Projektphase konkretisiert und geplant.
Thünen-Institut und Landwirtschaftskammer Niedersachsen veranstalten Workshop „Novelle der Düngeverordnung und der Bodenschutz – ein neues Konfliktfeld?“
Im Dezember diskutierten circa 20 Landwirte, Vertreter von Maschinenringen/Lohnunternehmen und landwirtschaftliche Berater mit Mitarbeitern des Thünen-Instituts und Vertretern der Landwirtschaftskammer Niedersachsen die Herausforderungen und Lösungsansätze bei der Umsetzung der Novelle der Düngeverordnung vor dem Hintergrund einer bodenschonenden Bewirtschaftung. Die Novellierung der Düngeverordnung (DüV) zielt unter anderem darauf ab, die Emissionen von ausgebrachtem Wirtschaftsdünger in die Luft sowie in Grund- und Oberflächengewässer zu mindern. Neue Regelungen zur Sperrfrist und zur Begrenzung der Ausbringungsmengen werden eine Verschiebung der Ausbringungsmengen von Wirtschaftsdünger in das Frühjahr nach sich ziehen. Durch den Feldverkehr mit großen Düngefässern ist die Ausbringung von Wirtschaftsdünger mit hohen Lasteinträgen auf den Boden verbunden. Im Frühjahr weisen die Böden bis in den März meist noch hohe Wassergehalte auf und sind somit sehr verdichtungsempfindlich. Die neue Düngeverordnung wird dazu beitragen, den Luft- und Gewässerschutz zu verbessern. Sie kann jedoch die Konflikte zwischen optimierter Düngung und dem Bodenschutz verschärfen.
Der Workshop fand im Rahmen unseres Forschungsprojektes SOILAssist statt und wurde vom Thünen-Institut und der Landwirtschaftskammer Niedersachsen gemeinsam ausgerichtet. Der Workshop zeigte, dass das Thema Bodenschutz bei der Düngeausbringung für die Teilnehmenden sowohl eine große Bedeutung hat als auch eine große Herausforderung darstellt. Die größte Herausforderung besteht in den kürzeren Ausbringungsfenstern und den Mengeneinschränkungen. Dabei sind vor allem technische Lösungen gefragt, die eine bodenschonende Bewirtschaftung bei gleicher Leistung ermöglichen. Vor allem die finanzielle Mehrbelastung, die Technikverfügbarkeit beispielsweise für Lohnunternehmen und die technischen Möglichkeiten zur Güllevollaufbereitung wurden kritisch diskutiert. Die Ergebnisse des Workshops fließen in die weitere Projektarbeit ein.
Wir bedanken uns bei allen Teilnehmenden für den regen Austausch und die Unterstützung.
Am 30.10.2017 fand auf unseren Versuchsflächen die Zuckerrübenernte statt.
Das Ziel bei dieser Kampagne war zum Einen für den realen Einsatz zu testen, wie die in der Maschine verfügbaren Daten, zur späteren Nutzung im Assistenzsystem, aus dem ISOBUS der Maschine ausgelesen werden können. Relevante Daten sind z.B. GPS-Koordinaten, Fahrgeschwindigkeit, Kraftstoffverbrauch, Angaben zum Rodeaggregat etc. Das Auslesen spezifischer Maschinenparameter ist vor allem in Hinblick auf das in SOILAssist zu entwickelnde Assistenzsystem von großer Wichtigkeit. Zum Anderen wurde eine Kalibrierung eines von der Firma Grimme für SOILAssist in den Rexor 630 eingebauten Sensors unter realen Bedingungen durchgeführt. Dieser Sensor misst die Zunahme des Volumens der Zuckerrüben im Rodenbunker während der Ernte. Durch Kalibrierung mit der aktuellen Schüttdichte der Rüben kann das Bunkergewicht bestimmt werden. Mit einer mobilen Fuhrwerkswaage wurde der Rexor mehrfach mit vollem Bunker gewogen, um die Genauigkeit des Sensors zu überprüfen. Weiterhin wurden beim Abbunkern mit einem Käfig volumetrische Rübenproben von ca. 1 m³ entnommen, um die aktuelle Schüttdichte zu bestimmen. Hierdurch kann die Genauigkeit des Sensors erhöht werden.
Zusammen mit den Aufzeichnungen des RTK-GPS können dann mit Hilfe des Sensors die Achs- und Radlasten in jedem Punkt auf dem Feld bestimmt und somit die unterschiedlichen Bodenbelastungen auf dem Feld während der Ernte ermittelt werden. Um ein genaues Befahrungsmonitoring zu realisieren, wurden weiterhin während der Ernte die Betriebszustände der Maschine, wie z.B. Erntezustand und Abbunkern an der Rübenmiete etc. dokumentiert.
Die Maisernte in diesem Jahr fand am 13.10.2017 auf den SOILAssist Versuchsflächen statt, nachdem die Ernte aufgrund des schlechten Wetters in der Woche zuvor verschoben werden musste. Im Vergleich zum sehr trockenen letzten Jahr 2016, fand die Maisernte in diesem Jahr bei deutlich höheren Bodenfeuchtewerten statt.
In diesem Jahr haben wir nicht nur Fotos gemacht, sondern auch Videos vom Maishäckseln, Überladen und dem Befahrungsversuch gedreht.
Die Erntekette bestand aus dem von New Holland zur Verfügung gestellten Maishäcksler (FR 550), unserem Versuchstraktor (New Holland T7), einem von der Firma Fliegl Agrartechnik GmbH zur Verfügung gestellten Abschiebewagen (Fliegl Gigant ASW 268) und einem Traktor (New Holland M160) mit Mulcher (Agrimaster). Der Abschiebewagen mit Überladeschnecke ermöglicht ein Überladen des Häckselguts direkt am Feldrand auf bereitstehende LKW. Dadurch können die Reifeninnendrücke, im Vergleich zur Straßenfahrt, deutlich abgesenkt werden, was unter den feuchten Bodenbedingungen, zu einer bodenschonenderen Befahrung führt.
Um bereits vor der Ernte eine Ertragsschätzung durchführen zu können, fand im Vorfeld eine Handernte statt. Die Wissenschaftler von SOILAssist führten bei der Maisernte drei verschiedene Befahrungsversuche durch. Zuerst wurden Bodendruck- und Bodensetzung der gesamten Erntekette gemessen. Dabei wird die Messstelle nacheinander von Maishäcksler, Schlepper mit Abschiebewagen und Schlepper mit Mulcher überrollt. Anschließend fanden gesonderte Befahrungsversuche statt, bei denen der Maishäcksler und der Schlepper mit Abschiebewagen jeweils einzeln untersucht wurden. Um neben Bodendruck und -setzung auch den Einfluss der Befahrungen auf die Bodenstruktur und die Bodenfunktionen bestimmen zu können, fanden vor und nach der Befahrung Bodenprobenahmen ungestörter Stechzylinder statt. Neben den Befahrungsversuchen wurden Messungen mit dem Penetrologger durchgeführt, um den Eindringwiderstand des Bodens zu messen und auch die Reifenkontaktflächen der an der Ernte beteiligten Maschinen wurden aufgenommen. Mit mobilen Fuhrwerkswaagen konnte das Gewicht der einzelnen Maschinen ermittelt werden, welches für die Befahrungsversuche relevant ist.
Kontakt: Dr. Johanna Fick (johanna.fick@ thuenen. de)
Im September 2017 haben Wissenschaftler von SOILAssist an der Tagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft in Göttingen teilgonmmen.
Beitrag: Entwicklung eines räumlich-zeitlichen Bodeninformationsmodells zur Befahrbarkeitsanalyse von Ackerflächen (M. Kuhwald, K. Augustin, R. Duttmann)
Auch in diesem Jahr fanden zur Winterweizenernte auf den SOILAssist Versuchsflächen umfassende Befahrungs- und Feldversuche statt. Bereits vor der Ernte haben die Wissenschaftler eine Handernte des Weizens an unterschiedlichen Plots im Feld durchgeführt und auch Bodenproben des unbefahrenen Ackers entnommen.
Die Kollegen der Christian-Albrechts-Universität in Kiel untersuchten den Schlag in Hinblick auf kumulative Befahrungseffekte ausgehend von den Befahrungen der letzten Jahre. Mithilfe des Befahrungsmodells wurden unterschiedliche Belastungsklassen auf dem Acker berechnet. Die Wissenschaftler suchten diese mit RTK-GPS auf und markierten diese vor Ort. Anschließend fand, gemeinsam mit den Braunschweiger Kollegen des Thünen Instituts eine gezielte Beprobung des Bodens in unterschiedlichen Tiefen statt, um ihn anschließend bodenphysikalisch zu untersuchen.
Die Kollegen des Thünen-Instituts für Agrartechnologie in Braunschweig führten Befahrungsversuche mit einem Mähdrescher TX 63 von New Holland durch. Mithilfe des GPS-Trackings während der Ernte des Weizens konnte berechnet werden, dass der Mähdrescher im Kernfeld durchschnittlich zwei Überrollungen (eine Überfahrt, zwei Achsen) und im Vorgewende durchschnittlich acht Überrollungen (vier Überfahrten) ausführt. Diese zwei Varianten wurden mit dem TX 63 mit vollem Korntank nachgestellt und während der Überfahrt Bodendruck und -setzung gemessen. Die anschließende Bodenprobenahme diente der bodenphysikalischen Untersuchung im Labor.
Neben den Feldversuchen haben die Wissenschaftler auch Parameter, wie das Gewicht des Mähdreschers, die Reifenaufstandsflächen, die Fahrspurtiefe und den Eindringwiderstand des Bodens ermittelt.
Kuhwald, M., Blaschek, M., Brunotte, J. and Duttmann, R. (2017)
Soil Use and Management, DOI: 10.1111/sum.12372.
SOILAssist hat teilgenommen an der Wageningen Soil Conference 2017 vom 27. bis 31. August auf dem Campus in Ede-Wageningen. Die zwei-jährlich stattfindende Bodenkonferenz an der Wageningen University & Research (WUR) stand in diesem Jahr unter dem Motto Soil Science in a Changing World. Einer der sechs Themenschwerpunkte beschäftigte sich mit dem Thema Governance and Policy.
Governance & Policy war ein wichtiges Thema bei der Wageningen Soil Conference. Nach Keynote-Vorträgen von Annette Schneegans (Europäische Kommission, DG AGRI) und Simon Moolenaar (Commonland Foundation) hat BonaRes-SOILAssist die Governance-Session eröffnet mit einem Vortrag von Kirstin Marx (Stabsstelle Boden des Thünen-Instituts) und Marco Lorenz (Thünen-Institut für Agrartechnologie) zum Thema SOILAssist – Assisting Farmers to reach the SDG Goals 12 and 1.
Im Juni 2017 nahmen Wissenschaftler von SOILAssist an der Pedometrics in Wageningen teil.
Im April waren die Wissenschaftler von SOILAssist auf der Tagung der European Geoscience Union (EGU) in Wien mit 3 Beiträgen in unterschiedlichen Sessions vertreten.
Beiträge: An application to model traffic intensity of agricultural machinery at field scale (K. Augustin, M. Kuhwald, R. Duttmann)
The effects of one-time inversion tillage on soil physical properties after long-term reduced tillage (M. Kuhwald, K. Augustin, R. Duttmann)
Effects of different agricultural management on a stagnic Luvisol in Lower Saxony, Germany – Factors for sustainable soil protection (M. Lorenz, M. Siekmann, J. Brunotte, B. Ortmeier)
Auf unseren SOILAssist Versuchsflächen fanden vom 14.-17.03.2017 umfangreiche Messungen zu unterschiedlichen Gülle- und Gärrestausbringtechniken zum Silomais statt. Ziel dieser Untersuchungen war es, den Einfluss unterschiedlicher Technikvarianten auf die Bodenstruktur und die Veränderung von Bodenfunktionen zu untersuchen. Besonders im Frühjahr, in dem die Gülleausbringung stattfindet und auch durch die Änderungen der Düngeverordnung vermehrt stattfinden wird, weisen die Böden häufig erhöhte und damit in Bezug auf Bodenverdichtung kritische Bodenfeuchtewerte auf. In Hinblick auf eine möglichst bodenschonende Befahrung ist die Wahl der Technikvariante sowie der entsprechend angepassten Maschinenparameter entscheidend. Die untersuchten Technikvarianten bilden die Bandbreite der Gülleausbringung in der Praxis ab:
Um eine saubere Bodenprobenahme zu gewährleisten, wurden während der Messungen keine Gärreste ausgebracht. Der Selbstfahrer und der Traktor mit Tandemfass sind dafür mit vollem Tank, jedoch ohne die Gärreste auszubringen, über die Messstelle gefahren; der Traktor mit der Verschlauchungstechnik entsprechend auch.
Die letztendliche Düngung des Feldes wurde vor der Maisaussaat mit der Gülleverschlauchung im April durchgeführt.
Im Januar wurde das Projekt SOILAssist an der University of Southern Queensland (Toowoomba) vorgestellt. Hintergrund der Reise nach Australien waren Erfahrungsaustausch und Networking zu Themen der Bodenerosion und Bodenverdichtung. Ansprechpartner auf australischer Seite war Dr. Christian Roth von der CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) in Brisbane.
Unser Projektleiter Dr. Joachim Brunotte (Thünen Institut für Agrartechnologie in Braunschweig) wollte sich vor allem einen Überblick verschaffen über CTF-Systeme (Controlled Traffic Farming) in den australischen Fruchtfolgen und Übertragbarkeit auf europäische Verhältnisse. Dafür erfolgte u.a. ein Besuch an der University of Southern Queensland in Toowoomba und es schloss sich eine Rundfahrt zu Praxisbetrieben in der Region an, um vor Ort die speziellen Anwendungssituationen zu studieren.
An der Universität stellte Herr Dr. Brunotte den australischen Kollegen (Dr. Jeff Tullberg, Dr. John Bennet, Dr. John Rochecoueste, Erik Schmidt) unser Konzept „Anpassung der Lasteinträge landwirtschaftlicher Maschinen an die Verdichtungsempfindlichkeit des Bodens“ zur Minderung von Bodenverdichtungen vor. Der Vortrag von Herrn Brunotte hatte den Titel „Paddocks under pressure – adaption of machinery use to the compaction sensitivity of arable soils“ und stellte auch wesentliche Inhalte von SOILAssist vor.
Am 27.09.2016 wurde auf einer SOILAssist Versuchsfläche in Adenstedt die Silomaisernte durchgeführt.
An der Ernte waren der Versuchstraktor (New Holland T7.270), ein von New Holland zur Verfügung gestellter Maishäcksler (FR550 Forage Cruiser) sowie ein Rollband-Abschiebewagen (Joskin Drakkar 7600) beteiligt. Weiterhin wurden eine Bunkermaus (Ropa Nawaro Bunkermaus System Palandt) zum Überladen am Feldrand von Lohnunternehmer J.-H. Deike und LKWs zum Transport zur Biogasanlage genutzt. Das anschließende Mulchen der Maisstoppeln erfolgte mit einem Traktor (New Holland M160), der jeweils mit einem Front- und Seitenanbaumulcher (Agrimaster und Müthing) ausgestattet war.
Im Verlauf der Maisernte konzentrierten sich die Befahrungsversuche auf die Ermittlung von Bodendruck und -setzung. Zur Einrichtung der Messstelle war eine Profilgrube erforderlich. Die Sensoren wurden mithilfe eines Einbaurahmens in drei unterschiedlichen Tiefen installiert. Anschließend konnte die präparierte Messstelle von der Erntekette überrollt werden. Um den Einfluss der Befahrungen auch auf die Bodenfunktionen untersuchen zu können, fand bereits vor der Ernte eine Bodenprobenahme im unbefahrenen Zustand statt. Anschließend wurde der Boden nach der Ernte bzw. Überrollung mit der gesamten Häckselkette beprobt. Die ungestörten Bodenproben wurden im bodenphysikalischen Labor untersucht.
Mithilfe von mobilen Fuhrwerkswaagen am Feldrand konnte das genaue Gewicht der auf dem Feld eingesetzten Maschinen ermittelt werden. Die Kenntnis des Gewichtes bzw. der Radlast ist neben weiteren Parametern, wie dem Reifeninnendruck oder der Anzahl der Überrollungen, wichtig für die Befahrungsversuche und damit für die Bewertung des Einflusses der unterschiedlichen Maschinen auf den Boden. Die Bodendruck- und Bodensetzungsmessungen zeigen uns direkt die Auswirkungen der aktuellen Befahrung auf den Boden. Die Untersuchungen an Stechzylindern im Labor geben uns im Nachgang Auskunft darüber, ob Leitfähigkeitsfunktionen für Wasser und Luft durch die Befahrung beeinflusst wurden und ob evtl. eine Schädigung stattgefunden hat. Hieraus können unterschiedliche Belastungssituationen bei der Befahrung von Ackerflächen besser bewertet werden und entsprechende Handlungsempfehlungen abgeleitet werden.
Die Zuckerrübenernte im Projekt SOILAssist fand am 24.10.2016 in Adenstedt statt.
Der von der Maschinengenossenschaft Ambergau zur Verfügung gestellte selbstfahrende Zuckerrübenroder war ein REXOR 630, ein 6-reihiger Roder mit 3 Achsen und einem Bunkervolumen von 30 Tonnen. Dieser wurde von der Firma Grimme im Vorfeld der Versuche für das Projekt SOILAssist angepasst, indem z.B. ein Messsystem zur Feststellung des Bunkerfüllstandes eingebaut und eine entsprechende Software zur Aufzeichnung der Werte und weiterer Maschinendaten integriert wurde.
Die Befahrungsversuche erfolgten mit den Varianten vollem und halbvollem Bunker. Auch bei dieser Ernte wurde der Boden im unbefahrenen Zustand vor der Ernte und im überrollten und befahrenen Zustand nach der Ernte beprobt. Neben der Bodenprobenahme fanden zusätzlich Infiltrationsversuche statt. Da die Zuckerrüben im Vorgewende als Miete gelagert werden, fährt der Roder zum Leeren des Bunkers wiederholt direkt an der Miete entlang. Dadurch wird der Boden im Vorgewende stark belastet (hohe Radlast kombiniert mit hoher Überrollhäufigkeit). Um auch diese Auswirkungen zu untersuchen, wurden im Vorgewende ebenfalls vor und nach der Ernte Bodenproben entnommen.
Um das Gewicht bzw. die Radlast des Rübenroders mit vollem und halbvollem Bunker für die Befahrungsversuche ermitteln zu können, wurden mobile Fuhrwerkswaagen am Feldrand genutzt und die Lasten für jedes Rad achsweise bestimmt. Zusätzlich erfolgte die Messung der Radaufstandsfläche, die neben dem Reifeninnendruck und der Radlast einen weiteren wichtigen Parameter darstellt. Dazu mussten die Reifen der drei Achsen mithilfe von Kreidepulver von allen Seiten markiert und umstäubt werden. Der so entstehende Reifenabdruck konnte anschließend auf einer Folie abgezeichnet werden. Die komplette Aufstandsfläche des Reifens inkl. der Stollenauflage wird somit bestimmt.
Die Untersuchungen von Bodendruck und Bodensetzung sowie ungestörten Stechzylindern in Kombination mit der Aufnahme der jeweiligen Befahrungssituation und der entsprechenden Position auf dem Feld (RTK-GPS) erlaubt weiterhin eine räumliche Zuordnung von Bodenbelastungen und Belastungs-hot-spots während der Ernte. Die Betrachtung eines Feldes über mehrere Jahre ermöglicht darüber hinaus, Aussagen über die Bodenbelastungen einer gesamten Fruchtfolge bzw. unterschiedlicher Kulturfolgen. Daher arbeiten wir in SOILAssist auf mehreren Feldern gleichzeitig, um auf der einen Seite jede Kultur auch in jedem Jahr untersuchen zu können und auf der anderen Seite die gesamte Fruchtfolge eines Feldes abzubilden sowie die Akkumulation der Belastungen über die Zeit zu ergründen.
Vom 08. bis 09. September trafen sich das SOILAssist Projektteam, Vertreter des BonaRes Zentrums und des Projektträgers Jülich sowie Firmenvertreter der Firma Grimme. Das Treffen fand am Versuchsstandort Adenstedt statt, sodass neben den Vorträgen und Diskussionen auch eine Besichtigung der Versuchsflächen zum Themenprogramm gehörte. Die Teilnehmer stellten ihre Arbeiten im Projekt vor und tauschten sich über den derzeitigen Stand sowie zukünftige Aufgaben aus.
Von den Projektpartnern wurde am ersten Tag ein Überblick zum Assistenzsystem, dem Sensorsystem und dem Planungssystem sowie zur räumlichen Modellierung gegeben. Eine Live-Demo eines Prototyps des Planungssystems mit Graphical User Interface wurde vorgeführt. Am Nachmittag stand eine Besichtigung der Versuchsflächen des Projektes auf dem Programm. Hierbei wurde die eigens für das Projekt aufgebaute Wetterstation vorgestellt sowie die Funktionsweise der einzelnen Geräte erklärt. Die Bodenverhältnisse des Versuchsstandortes wurden anhand einer Bodenprofilgrube erläutert und eine Bodenprofilansprache durchgeführt.
Bei der Felddemonstration der Funktionsweise eines Tiefenlockerers wurden die Vor- und Nachteile einer Tiefenlockerung im Hinblick auf Bodenverdichtungsprozesse diskutiert. Hierbei wurde auch eine kleine Grube freigelegt, an der die Feldgefügeansprache für den Praktiker vorgestellt wurde.
Am New Holland Versuchsschlepper konnte eine erste Version des Sensorsystems im Reifen und dessen Einbindung in das Assistenzsystem auf einem Tablet in der Schlepperkabine präsentiert werden.
Am zweiten Tag stellten die Projektpartner die Themenpunkte sozioökonomische Bewertung des Projektes sowie die Akzeptanz und Implementierung von Bodenschutzmaßnahmen vor. Weiterhin präsentierten die Vertreter des BonaRes Zentrums ihre wesentlichen Aufgaben. Die Hauptaufgabe des Zentrums ist die projektübergreifende Koordination. Zusätzlich werden Modelle und Werkzeuge entwickelt, die den Einfluss von Landnutzungsmaßnahmen auf das System Boden beschreiben. Weiterhin gehören das Datenzentrum, das das Datenmanagement und eine Zusammenführung von Daten aus der Bodenforschung in eine zentrale Datenbank für die Bodenwissenschaften umfasst sowie ein Portal als webbasierte Schnittstelle für Wissen, Information und Service zum Tätigkeitsbereich. Neben der anschließenden Besprechung der anstehenden Feldversuche in diesem Jahr brachte insbesondere die Abschlussdiskussion zu den Kernfragen und Themen des Projektes wichtige Anregungen für das Projektteam.
Am 14. und 15. November 2016 fand in Leipzig das Statusseminar der BMBF-Förderinitiative "Böden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie" statt. Neben den anderen neun Projektverbünden war auch das Team von SOILAssist beteiligt und stellte das Projekt sowie erste Ergebnisse daraus vor.
Vom 14. bis 16. März 2016 fand in Potsdam das PLANT 2030 Status Seminar statt. Als Projekt des Förderprogrammes des BMBF nahm auch SOILAssist teil. Neben einer Posterpräsentation stellte das Team von SOILAssist sein Vorhaben vor.