Junges Gemüse mit dem Smartphone managen

Smart­pho­nes wer­den in der Land­wirt­schaft immer mehr als Manage­ment­hil­fe ein­ge­setzt. So auch bei der Pflan­zen­dün­gung. Das Insti­tut für Gar­ten­bau der Hoch­schu­le Wei­hen­ste­phan-Tri­es­dorf (Frei­sing, Bay­ern) will jetzt für den Feld­ge­mü­se­an­bau einen Smart­pho­ne-Auf­satz ent­wi­ckeln, der vor Ort mit­tels pho­to­me­tri­schen Schnell­tests den aktu­ell im Boden vor­han­de­nen Stick­stoff-Gehalt – che­mi­sches Zei­chen N – bestim­men kann. Mit einer neu­en Soft­ware-Anwen­dung (App) soll das „N‑Phone“ direkt die zu dün­gen­de Stick­stoff-Men­ge berech­nen kön­nen. „Mit die­ser Tech­no­lo­gie lie­ße sich die oft über­höh­te Stick­stoff­dün­gung im Feld­ge­mü­se­an­bau ver­rin­gern“, sagt Alex­an­der Bonde, Gene­ral­se­kre­tär der Deut­schen Bun­des­stif­tung Umwelt (DBU). Und das sei nicht nur prak­tisch für den Land­wirt, son­dern auch gut für die Umwelt: Weni­ger über­schüs­si­ger Stick­stoff gelan­ge über die Böden in das Grund­was­ser. Die umwelt­schäd­li­chen Aus­wir­kun­gen auf Böden, Grund­was­ser und Kli­ma ver­rin­ger­ten sich. Fach­lich und finan­zi­ell för­dert die DBU das Pro­jekt mit rund 320.000 Euro.

Feldgemüseanbau neben Tierhaltung Brennpunkt für Stickstoffeintrag

Der inten­si­ve Feld­ge­mü­se­an­bau ist neben der Tier­hal­tung ein Brenn­punkt für den Stick­stoff­ein­trag in das Grund­was­ser“, sagt Dr. Hol­ger Wurl, DBU-Fach­re­fe­rent für umwelt­ge­rech­te Land­nut­zung. Vie­le Gemü­se­kul­tu­ren wie zum Bei­spiel Spi­nat, Salat oder die meis­ten Kohl­ar­ten hät­ten einen hohen Stick­stoff­be­darf bei zum Teil kur­zer Kul­tur­zeit und Ern­te wäh­rend ihrer Haupt­wachs­tums­pha­se. Um hohe Erträ­ge und eine gute Qua­li­tät zu erzie­len, müs­se viel Stick­stoff in sehr kur­zer Zeit zur Ver­fü­gung ste­hen und eine aus­rei­chen­de Stick­stoff­ver­sor­gung bis zum Ern­te­zeit­punkt gewähr­leis­tet sein. Wurl: „Da geht man in der Pra­xis lie­ber auf Num­mer sicher.“ Des­halb wer­de mehr Dün­ge­mit­tel als letzt­lich nötig emp­foh­len, sodass die Res­te an mine­ra­li­schem Stick­stoff nach der Ern­te im Boden blei­ben und mit dem nächs­ten Regen womög­lich aus­ge­wa­schen wer­den.

Photometrisches Verfahren mittels Smartphone-Adapter

Wenn die Stick­stoff­dün­gung im Gemü­se­an­bau ohne Qua­li­täts- und Ertrags­ver­lus­te ver­rin­gert wer­den soll, muss der im Boden aktu­ell vor­han­de­ne mine­ra­li­sche Stick­stoff vor dem Dün­gen genau gemes­sen und berück­sich­tigt wer­den“, erklärt Pro­jekt­lei­te­rin Prof. Dr. Elke Mein­ken vom Insti­tut für Gar­ten­bau. Wäh­rend Laborana­ly­sen auf Mine­ral­stick­stoff einen erheb­li­chen finan­zi­el­len und logis­ti­schen Auf­wand bedeu­te­ten, sei­en bis­he­ri­ge Vor-Ort-Ver­fah­ren nicht aus­rei­chend genau bezie­hungs­wei­se sie wür­den zu hohe Anfor­de­run­gen an den Gärt­ner stel­len. Hier set­ze das Vor­ha­ben an: Es wer­de ein spek­tralp­ho­to­me­tri­sches Schnell­ver­fah­ren ent­wi­ckelt, mit dem direkt vor Ort bestimmt wer­den kön­ne, wie viel Stick­stoff im Boden sei. Die Pho­to­me­trie ist ein Ver­fah­ren, mit dem die Kon­zen­tra­ti­on gelös­ter Stof­fe durch Mes­sen ihrer Auf­nah­me­fä­hig­keit von Licht bestimmt wer­den kann. Eine dafür erfor­der­li­che Mess­kü­vet­te – ein Gefäß mit plan­par­al­le­len Sei­ten­flä­chen, das für opti­sche Unter­su­chun­gen ver­wen­det wird, – soll mit­tels fle­xi­blen Adap­ters auf ver­schie­de­ne Smart­pho­ne-Model­le auf­ge­setzt wer­den kön­nen.

N‑Phone misst, verrechnet und interpretiert Analyse

Außer­dem ist sei­tens des Gar­ten­bau­in­sti­tuts geplant, eine App zu pro­gram­mie­ren, die das auf­ge­nom­me­ne Bild aus­wer­tet, den Stick­stoff­ge­halt in der Pro­be ermit­telt sowie die Ana­lysen­er­geb­nis­se mit Daten, die sich auf das jewei­li­ge Gemü­se bezie­hen, und eini­gen wei­te­ren Anga­ben des Anwen­ders ver­rech­net. Anschlie­ßend erhält der Land­wirt direkt vor Ort eine pass­ge­naue Dün­ge­emp­feh­lung. „Auf die­se Wei­se fun­giert das Smart­pho­ne als zen­tra­les Bedien‑, Mess- und Inter­pre­ta­ti­ons­werk­zeug“, so Mein­ken.

Hohe Akzeptanz für praxisnahe Anwendung

Da Smart­pho­nes in der Land­wirt­schaft bereits viel­fach ein­ge­setzt wer­den, erwar­ten die Pro­jekt­be­tei­lig­ten – Koope­ra­ti­ons­part­ner ist das Unter­neh­men STEP Sys­tems GmbH (Nürn­berg) – eine hohe Akzep­tanz für die pra­xis­na­he Anwen­dung. Wenn durch Dün­gen von Feld­ge­mü­se zu viel pflan­zen­ver­füg­ba­rer Stick­stoff über die Böden in das Grund­was­ser gelangt, kann es dort zu Nitrat­wer­ten kom­men, die über dem von der Euro­päi­schen Uni­on fest­ge­leg­ten Grenz­wert von 50 Mil­li­gramm lie­gen. In Deutsch­land stammt das Trink­was­ser zu 61 Pro­zent aus Grund­was­ser. Da zu hohe Nitrat­wer­te im Trink­was­ser gesund­heits­schäd­lich sein kön­nen, muss belas­te­tes Grund­was­ser auf­be­rei­tet wer­den, um es trink­bar zu machen. Das ist auf­wen­dig und mit hohen Kos­ten ver­bun­den. Ziel ist des­halb, dass die Nitrat­be­las­tung im Grund­was­ser von vor­ne her­ein unter dem Grenz­wert bleibt, so dass es nicht mehr auf­be­rei­tet wer­den muss. Zu viel Stick­stoff­dün­gung kann auch die Luft ver­un­rei­ni­gen sowie die Men­ge an Treib­haus­ga­sen in der Atmo­sphä­re erhö­hen und damit zum Kli­ma­wan­del bei­tra­gen. „Ist die Ent­wick­lung des N‑Phones erfolg­reich und wird es dann groß­flä­chig im Gemü­se­an­bau ein­ge­setzt, opti­miert das die Stick­stoff­dün­gung und führt zu einer bes­se­ren Grund­was­ser­qua­li­tät“, so Bonde.