SOILAssist-Projektleiter Joachim Brunotte als Experte bei der Vorstellung des Diskussionspapiers Ackerbaustrategie 2035 in Berlin

Präsentation des "Intelligent Wheel" bei der Pressekonferenz von Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner

SoilAssist-Projektleiter Joachim Brunotte vom Thünen-Institut für Agrartechnologie wurde als Experte zur Vorstellung des Diskussionspapiers zur Ackerbaustrategie 2035 nach Berlin eingeladen. Bei der Pressekonferenz von Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner am 19.12.2019 hatte er die Gelegenheit das Messeexponat "Intelligent Wheel" vorzustellen. Der Reifen mit dem SoilAssist-Sensorsystem entstand in einer Kooperation aus unserem Projekt und den Firmen Grasdorf Rad, Steyr und TerraCare.

Auch im Diskussionspapier Ackerbaustrategie 2035 wird dem Boden eine wichtige Rolle zugeordnet. Als Produktionsgrundlage müssen alle Anstrengungen unternommen werden, die Bodenfruchtbarkeit und damit die Bodenfunktionen zu erhalten bzw. zu verbessern. Vor diesem Hintergrund spielt die Vermeidung von Bodenerosion bei Extremwetterereignissen und die Vorsorge gegen Bodenverdichtungen eine große Rolle.

Um große und schwere landwirtschaftliche Maschinen bodenschonend einzusetzen, müssen die Fahrzeugparameter an die aktuelle Verdichtungsempfindlichkeit der Böden angepasst werden. Joachim Brunotte zeigte am “Intelligent Wheel“ Ultraschallsensoren, die helfen, die Reifeneinfederung zu messen und damit ein Maximum an Abplattung zuzulassen, um die Lasten auf eine möglichst große Reifenaufstandsfläche abzustützen. Das führt zu einer Verringerung des Druckes auf den Boden und damit zu seinem Schutz sowie seiner wichtigen Funktionen.

Hier geht's zum Video...

In das Diskussionspapier Ackerbaustrategie 2035 flossen auch Erkenntnisse aus umfangreichen Feldversuchen auf Praxisflächen aus unterschiedlichen Projekten am Thünen-Institut für Agrartechnologie mit ein. Die Ackerbaustrategie gliedert sich in 6 Leitlinien und 12 Handlungsfelder. Sie dienen dabei als Rahmenbedingungen für eine zukunftsfähige Ausrichtung des Ackerbaus:

1. Versorgung mit Nahrungsmitteln, Futtermitteln und biogenen Rohstoffen sicher stellen

2. Einkommen der Landwirtschaft sichern

3. Umwelt- und Ressourcenschutz stärken

4. Biodiversität in der Agrarlandschaft stärken

5. Beitrag zum Klimaschutz ausbauen und Ackerbau an den Klimawandel anpassen

6. Gesellschaftliche Akzeptanz des Ackerbaus erhöhen

Agritechnica - Semantische Umgebungsrepräsentation für Ackerbauprozesse

Kai Lingemann vom DFKI am Stand des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur. (© Sebastian Skupski, Thünen-Institut)

SOILAssist Partner Uni Osnabrück und DFKI auf der Agritechnica, Halle 21, Stand A05

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.

VIDEO - Laserscanning zur Aufnahme von 3D-Punktwolken

Agritechnica - Neuentwicklung aus SoilAssist

Intelligent Wheel

Die vollautomatische Regeldruckanlage

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 aus der Kooperation zwischen SOILAssist, dem Reifen- und Räderspezialisten Grasdorf, dem Traktorenhersteller Steyr und dem Hersteller für Reifendruckregelsysteme TerraCare entwickelte System kann den Reifeninnendruck automatisch an die vorhandenen Fahrbedingungen anpassen. Durch eine vollautomatische Steuerung werden erstmals die Vorteile einer Regeldruckanlage vollumfänglich nutzbar gemacht, ohne auf ein manuelles Eingreifen des Fahrers angewiesen zu sein.

Aktuell ist die bedienende Person, also der Fahrer, der „Flaschenhals“. Sie muss die Reifenbelastung und -eigenschaften sowie die Bodenverhältnisse genau kennen, um den richtigen Reifendruck mittels Reifendruckregelanlage einstellen zu können. Bei der Suche nach dem korrekten Luftdruck in z. T. sehr komplexen technischen Reifenratgebern werden außerdem häufig falsche Luftdrücke ermittelt, die zu teuren Folgeschäden am Reifen oder Fahrzeug führen können. Für eine automatische Regelung ist die Kenntnis der dynamischen Radlast notwendig. Aktuelle Weiterentwicklungen in SOILAssist ermöglichen eine online-Messung der Reifeneinfederung mit Hilfe des Sensorsystems. Abhängig von Reifengröße und -innendruck wird so die dynamische Radlast für die aktuellen Fahrbedingungen bestimmt. Die Reifendruckregelanlage des Partners TerraCare (Halle 4, Stand D29) wird während des Fahrbetriebs permanent mit Sensordaten aus der Reifenlasterfassung (Reifeneinfederung) gefüttert. Auch die Fahrgeschwindigkeit, Fahrzeugposition und weitere Parameter gehen in die Regelung ein.

Für die intelligente Lösung wurde vom Partner Steyr eigens eine patentierte kabellose kapazitive Energieübertragung und eine kabellose Datenübertragung entwickelt. Mit dem intelligenten System können die Traktion des Reifens optimiert, Kraftstoffverbrauch, Reifenverschleiß sowie Bodendruck minimiert und Reifenbeschädigungen verhindert werden. Weiterhin werden Parameter, wie z. B. Reifenlast, -temperatur, -innendruck etc. erfasst. In Verbindung mit der kompletten Integration in das vorhandene Fahrzeuginformationssystem kann auf eine Vielzahl weiterer Daten zurückgegriffen werden, sodass sich zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten ergeben, wie z. B. eine vollautomatische und kalibrierungsfreie Ertragserfassung.

Die Exponate sind noch bis zum 16.11.2019 auf den Messeständen der beteiligten Partner zu sehen.

Pressemitteilung

Fledermaustechnik hilft beim Bodenschutz

Thünen-Institut für Agrartechnologie auf der Agritechnica 2019

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.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Projekt SOILAssist verwenden zum Beispiel Ultraschall – eine Technik, die auch Fledermäuse zur Orientierung nutzen – um Veränderungen der Traktorreifen während der Feldbefahrung in einer Auflösung von 1/100 mm feststellen zu können. Hieraus werden Änderungen der Radlasten und des auf den Boden wirkenden Drucks unter jedem Reifen dynamisch während der Fahrt ermittelt. Spezielle Messungen im Boden zeigen, ob das Befahren zu Bodenschäden führt, mit Auswirkungen auf das Bodengefüge, das Pflanzenwachstum, den Bodenwasserhaushalt oder die Bodenfauna. In einem Echtzeit-Assistenzsystem auf der Maschine fließen alle Informationen zusammen. Daraus werden situationsabhängige Empfehlungen für den Fahrer gegeben. Er kann dadurch seine Maschine an die aktuellen Bodenbedingungen anpassen, also zum Beispiel den Reifeninnendruck während der Fahrt ändern, und so zu einem nachhaltigen Bodenschutz beitragen. Auf dem Thünen-GKB-Stand ist der Querschnitt eines Reifens mit eingebauter Sensorik sowie ein Modell zur Messung der Bodenverformung zu sehen. Besucher können dann selbst einmal die Überfahrt mit einem Traktorreifen simulieren und verfolgen, was im Reifen und im Boden darunter passiert.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Thünen-Instituts für Agrartechnologie stellen darüber hinaus ein Boniturschema für Maisstoppeln als einen Baustein „Guter Fachlicher Praxis“ bei Feldhygiene und Bodenbearbeitung vor. Eine ganzheitliche Betrachtung der Arbeitsgänge von der Bestellung bis zur Ernte ist notwendig, um einen effektiven und rentablen Einsatz von Mulchern zu rechtfertigen. Maisstoppeln müssen vollständig zerkleinert und zerfasert werden, um den Larven des Maiszünslers, des wichtigsten Schadinsekts im Mais, den Lebensraum zu nehmen und eine beschleunigte Verrottung zu erreichen. Das Boniturschema hilft dabei, die Rahmenbedingungen und das Arbeitsergebnis der eingesetzten Technik detailliert zu beurteilen. An einem Monitor können die Besucher in einem Quiz ihr Wissen diesbezüglich testen.

Alle Interessierten sind eingeladen, die Thünen-GKB-Präsentation in Halle 12 am Stand 12A14 zu besuchen. Die Agritechnica mit mehr als 2500 Ausstellern aus über 50 Ländern findet alle zwei Jahre in Hannover statt. Ausrichter ist die Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG).

Zuckerrübenernte Oktober 2019

Nach dem trockenen Sommer 2019 folgte im Herbst ausreichend Niederschlag, sodass die Zuckerrübenernte und die dazugehörige Messkampagne Ende Oktober stattfinden konnte. In diesem Jahr fand die Ernte auf Feld 4 statt, auf dem sich auch das begrünte Vorgewende befindet. Es wurde für das Wenden des Rübenroders genutzt.

Mit dem an der CAU entwickelten Modell FiTraM lässt sich ermitteln, dass der Rübenroder den Boden im Vorgewende 6-fach mit allen drei Achsen in einer Spur überrollt. Das bedeutet, dass im Mittel insgesamt 18 Radüberrollungen pro Punkt im Vorgewende stattfinden. Bei der Bodenuntersuchung wurde der Rübenroder mit vollem Bunker 6-mal über die Messstelle gefahren und Bodendruck und Bodensetzung mit dem Multisensorsystem in drei Bodentiefen gemessen.

Der Rübenroder ist mit der bodenschonenden Hundeganglenkung ausgestattet und bei der Ernte im Kernfeldbereich wird jeder Punkt im Feld somit einmal überrollt. Im Kernfeld fuhr der Rübenroder mit nur einem Rad mit halbvollem und vollem Bunker über die Messstelle. Auch hier wurde der Bodendruck und die Bodensetzung gemessen.

Um die befahrungsbedingten Änderungen in den Bodenparametern zu untersuchen, wurden Bodenproben im Kernfeldbereich und im Vorgewende sowohl vor als auch nach der Befahrung entnommen.

SOILAssist auf dem DKG in Kiel im September 2019

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.

Session:
Bodendegradation und nachhaltiger Bodenschutz in Agrarlandschaften
(M. Kuhwald und B. Steinhoff-Knopp)

Beiträge:
Implementierung von verdichteten Fahrspurbereichen in prozess-basierte Bodenerosionsmodelle
(P. Saggau, M. Kuhwald und R. Duttmann)

Befahrungsintensität und Verdichtungsrisiko von landwirtschaftlichen Maschinen – Eine mehrjährige Analyse in Adenstedt, Niedersachsen
(K. Augustin, M. Kuhwald und R. Duttmann)

Regionale Befahrbarkeitstage von Ackerflächen – Einflussfaktoren bei der Anpassung landwirtschaftlicher Maschinen an die Verdichtungsempfindlichkeit von Böden
(M. Lorenz, S. Ledermüller und J. Brunotte)

Bodenverdichtungsrisiko als Zusammenspiel von naturräumlichen und sozio-ökonomischen Faktoren (S. Ledermüller und M. Lorenz)

Poster:
SOILAssist – Nachhaltige Sicherung und Verbesserung von Bodenfunktionen durch intelligente Landbewirtschaftung – ein on-board Assistenzsystem für die Praxis
(M. Lorenz und M. Siekmann)

Exkursion:
Der Einfluss landwirtschaftlicher Nutzung auf die Böden und Landschaftsstruktur der Schleswig-Holsteinischen Jungmoränenlandschaft
(P. Saggau und M. Kuhwald)

Silomaisernte September 2019

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 auf DBG Jahrestagung in Bern August 2019

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)

Neueste Veröffentlichung August 2019

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

Befliegungen unserer Untersuchungsflächen

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.

SOILAssist auf der EGU 2019 in Wien

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)

Status quo Beprobung begrüntes Vorgewende März 2019

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.

In diesem Zuge haben wir auf einem unserer Versuchsfelder in Adenstedt einen mehrjährigen Versuch angelegt, bei dem ein Teil des Vorgewendes mit Kleegras begrünt ist. Das Wenden der Maschinen soll zukünftig auf dem begrünten Teil des Vorgewendes stattfinden. Die Idee dahinter ist, dass das „normale“ Vorgewende entlastet wird. Durch den Bewuchs mit Kleegras nimmt die Stabilität des Bodens zu und der begrünte Teil ist in der Lage, die Lasten der Maschinen besser abzustützen. Um eine Aussage über eine Verbesserung des Bodengefüges im normalen Vorgewende machen zu können, haben Mitarbeiter der CAU und des Thünen-Instituts für Agrartechnologie im Vorfeld gemeinsam eine Status-quo-Bodenbeprobung des normalen und des begrünten Vorgewendes durchgeführt. In den bodenphysikalischen Laboren werden die Proben hinsichtlich Struktur und Funktionen untersucht. Nach Ende des Versuches wird erneut eine Bodenuntersuchung des gesamten Vorgewendes vorgenommen, um Aussagen über eine Regeneration des Bodens in Hinblick auf Struktur und Funktionen treffen zu können.

Gärrestausbringung März 2019

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.

  • Traktor mit Tridemgüllefass (ohne Einarbeitung)
  • Traktor mit Tandemgüllefass (ohne Einarbeitung)
  • Selbstfahrer mit Hundeganglenkung und Gülleschlitzgerät
  • Traktor mit Gülleverschlauchung und Grubberinjektion

Der Fokus unserer Untersuchungen lag in diesem Jahr auf dem Vergleich von Tandem- und Tridemgüllefass. Während das Tandem-Güllefass häufig höhere Radlasten aufweist, so wird der Boden jedoch nur viermal (Schlepper und Tandemgüllefass mit jeweils zwei Achsen) überrollt. Bei einem Tridemgüllefass verteilt sich das Gewicht auf drei Achsen, sodass die Radlast verringert wird. Hier wird der Boden jedoch fünfmal hintereinander überrollt. Um den Einfluss der unterschiedlichen Maschinen auf den Boden bewerten zu können, ist nicht allein die Radlast ausschlaggebend. Die Überrollanzahl ist ebenfalls ein entscheidender Faktor.

BonaRes Statusseminar Leipzig Februar 2019

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.

Promotion Dr. Michael Kuhwald Februar 2019

Unser Kollege, Michael Kuhwald (CAU Kiel), hat erfolgreich seine Promotion abgeschlossen. Dazu gratulieren wir ihm sehr herzlich!

"Detection and modelling of soil compaction of arable soils: From field survey to regional risk assessment"

Neueste Veröffentlichung Januar 2019

Augustin, K., Kuhwald, M., Brunotte, J. and Duttmann, R.

FiTraM: A model for automated spatial analyses of wheel load, soil stress and wheel pass frequency at field scale

Biosystems Engineering, 180, 108-120

SOILAssist auf der SSSA 2019 in San Diego

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