Projektleiter: Prof. Dr. agr. Fritz-Gerald Schröder Kooperationspartner: Lebosol Senorics Auftraggeber: BMWi
Die optimale Ernährung von Dauerkulturen wie zum Beispiel Obstbäumen und Obststräuchern ist wesentlich komplizierter als die Düngung in der Agrarwirtschaft oder anderen Sparten des Gartenbaus, denn hier verbleiben die Pflanzen für mehrere Jahre auf der Anbaufläche und werden nicht jedes Jahr neu ausgesät. Die Bäume müssen bedarfsgerecht, das heißt mit einer bestimmten Menge von Pflanzennährstoffen entsprechend ihrem Entwicklungszustandes versorgt werden, damit das gewünschte Ertragspotential ausgenutzt wird und die Früchte einen hohen Gehalt an gesundheitsförderlichen Inhaltsstoffen aufweisen können, ohne das sich dabei ökologische und ökonomische Nachteile ergeben. Diesbezüglich stehen die Anbauer solcher Sonderkulturen aufgrund unzureichender Forschung vor enormen Herausforderungen, welche durch neue Gesetze und Verordnungen ständig intensiviert werden. Da die Düngung über den Boden zu ungenau ist, um den gesetzlichen und ökologischen Anforderungen vor allem hinsichtlich Nachhaltigkeit gerecht zu werden, wird vermehrt versucht die Pflanze über Blattdüngung zu ernähren, da diese besser dosiert und somit effizienter eingesetzt werden kann. Deren Anwendung ist mit weniger Nebenwirkungen hinsichtlich ökologischer Nachhaltigkeit (z.B. Nitratbelastung von Gewässern, Klimawandel, Bodendegradation etc.) verbunden. Aber auch hier spielen die optimale Zusammensetzung, Menge und der Zeitpunkt eine wichtige Rolle, damit sich keine negativen Konsequenzen für die Umwelt ergeben. Das Blatt spiegelt den aktuellen Nährstoffzustand der Pflanze wieder, ist dieser bekannt, können mit Hilfe von Blattdüngern Nährstoffdefizite direkt korrigiert werden.
Der allgemeine Stand der Technik ist, dass im Frühjahr der Nährstoffgehalt des Bodens mittels Laboruntersuchungen bestimmt und auf dieser Basis der gesamte jährliche Düngeplan erstellt wird. Für die gegenwärtige Pflanzenanalyse werden Blätter an definierten Stellen entnommen und im Labor hinsichtlich ihrer wichtigsten Makronährstoffe (Stickstoff, Phosphor, Kalium, Magnesium, Calcium, Schwefel) sowie Mikronährstoffe (Bor, Zink, Eisen, Mangan, Molybdän, Kupfer) untersucht. Diese Untersuchung ist sehr teuer, zeitaufwändig und benötigt den Einsatz von Chemikalien. Gerade diese lange Dauer der Laboruntersuchung (5 - 14 Tage, je nach Auslastung) erlaubt dem Anbauer von Sonderkulturen keine bedarfsgerechte Düngung, da vor allem die frühen Entwicklungsstadien der Pflanze zum Teil nur wenige Tage andauern. Aber gerade während dieser ersten Entwicklungsstadien (Befruchtung, Zellteilungsaktivitäten des Fruchtknotens, Blütendifferenzierung für das kommende Jahr etc.) ist eine optimale Düngung sehr wichtig, um einen sicheren Ertrag und eine hohe innere sowie äußere Fruchtqualität zu gewährleisten. Daher bedarf es einer innovativen Möglichkeit in Form eines optischen Sensors, die Blattgehaltsnährstoffe direkt in der Anlage zu bestimmen, damit die passenden Blattdünger zum benötigten Zeitpunkt appliziert und deren Effektivität überprüft und optimiert werden kann (Abbildung 1).
Des Weiteren besitzt ein Obstbauer für eine kontinuierliche und saisonabdeckende Marktbedienung immer mehrere Sorten, die sich dementsprechend unterschiedlich entwickeln. Theoretisch müssten für jede Sorte mehrere Analysen durchgeführt werden, aber dies ist aktuell viel zu kosten- und zeitintensiv (Zeit für die Probenahme, Versand, Berechnung der Düngemenge etc.). Hinzu kommt, dass Nährstoffdefizite oder -überschüsse oft standortgebunden sind. In kleinen Anlagen kennt der Obstbauer diese Flächen mit unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit, aber in großen Plantagen, welche eher die Regel darstellen, sind diese Unterschiede nicht bekannt und alle Bäume werden gleich behandelt. Diese lokalen Problemstellen sollen mit der Kombination aus NIR-Sensor und drohnenbasierten, spektralen Karten identifiziert werden, um die Behandlung individuell zu optimieren. Zusätzlich kann somit ausgeschlossen werden, dass eine nicht repräsentative Stelle der Plantage die Basis für die Erstellung des Düngeplans darstellt.
Als Folge der fehlenden Nährstoffdaten wird im Obstbau im Allgemeinen immer zu viel gedüngt, weil der Bedarf der Bäume, welcher außerdem von deren Entwicklungszustand abhängig ist, an Hand einer einzelnen Bodenanalyse im Frühjahr viel zu schwer bis überhaupt nicht einschätzbar ist. Die meisten Obstbauern führen momentan auch selten Blattanalysen durch, weil diese zu aufwendig und zu teuer sind. Daher verlassen sie sich auf Erfahrungswerte und veraltete Düngeempfehlungen. Daraus resultiert in der Regel, verbunden mit einem größeren Aufwand sowie höheren Kosten, eine Überdüngung und somit auch eine unnötige Belastung der Umwelt.
Des Weiteren liegt heute der Wirkungskoeffizient des Blattdüngers bei ca. 30-50 %; d. h. etwa 70 % des Düngers werden der Pflanze nicht nutzbar zugeführt. Dies liegt an der Art des Düngers, der Zusammensetzung und z. T. an unbekannten Faktoren. Es ist deshalb notwendig, sowohl aus Effizienzgründen als auch durch demnächst strengere Vorschriften den Wirkungsgrad auf über 70 % zu erhöhen.