Der Boden leitet zum Erfolg

SoilDetect für AMAZONE Grubber erstellt kleinräumige Karten des Ackerschlages

Im Rahmen des Verbundprojekts Soil4Climate des BMLEH forscht AMAZONE mit den Partnern Field-Expert GmbH, exatrek GmbH, Hochschule Osnabrück und JKI sowie den assoziierten Praxisbetrieben Westrup-Koch und Brunotte an einem System zur Erfassung der Bodenleitfähigkeit während der Bodenbearbeitung. Das Projekt wurde vom Praxisbetrieb Lukas und Dr. Joachim Brunotte initiiert, vom BMLEH gefördert und an zwei Standorten in Norddeutschland erfolgreich erprobt.

Generell bieten intelligente Bodenbearbeitungsgeräte heute schon die Möglichkeit, während des Bearbeitungsgangs über Sensoren nützliche Daten zu sammeln, um diese für den eigentlichen Arbeitsprozess als Vorplanung, in Echtzeit oder nachgelagert, zum Anpassen verschiedener Parameter wie Arbeitstiefe, Arbeitsgeschwindigkeit, Schlupf und Überlast zu nutzen. Ein Teil dieser Daten kann auch zur Kartierung und für weitere Arbeitsschritte verwendet werden. Um Ertragspotentiale abzuleiten, gibt es heute wenige Systeme, die die Bodenart und den Zustand des Bodens während der Bodenbearbeitung erfassen können. Wer jedoch die Art und den Zustand seines Bodens auf einfache Weise detektieren und aus den Daten, Arbeitsgänge und Ressourceneinsatz optimieren möchte, der hat zukünftig mit dem System SoilDetect genau das richtige Werkzeug zur Hand.

Multisensorik als Basis für das System SoilDetect

Das System AutoTill (Neuheit bei der Agritechnica 2023) beinhaltet verschiedene Sensoren für die wesentlichen Baugruppen und Prozesse des Grubbers. Neben den Sensoren des Grubbers liefert auch das Zugfahrzeug Daten wie z. B. Fahrgeschwindigkeit, Kraftstoffverbrauch, Schlupf oder Zugkraft, welche vom Projektpartner exatrek GmbH erfasst und bereitgestellt werden. Der Austausch bzw. die Kommunikation von Traktor und Gerät läuft über die ISOBUS-Schnittstelle. Das Sammeln von Daten, die Auswertung und Nutzung fokussiert sich bei AutoTill direkt auf den Arbeitsprozess. Während der Bodenbearbeitung mit dem Grubber im Feld, lassen sich darüber hinaus aber noch mehr Daten erfassen und sammeln, die nachgelagerte Arbeitsschritte unterstützen und optimieren können. So bietet AutoTill die sensorische Grundlage für SoilDetect, bei dem vor allem die geoelektrische Bodenleitfähigkeitsmessung während des Arbeitsgangs im Vordergrund steht. Die Geoelektrik wird vom Projektpartner Field-Expert GmbH entwickelt. Die Datenanalyse erfolgt mit AI-Methoden durch den Projektpartner Hochschule Osnabrück.

Die geoelektrische Messung erfolgt während der Bodenbearbeitung und erfordert keinen zusätzlichen Ressourceneinsatz. Die Generierung einer hochaufgelösten Bodenkarte erfolgt automatisiert mit Hilfe eines Expertensystems mit AI-Support. Der Aufwand zur Generierung wird signifikant reduziert, ein entscheidender Vorteil gegenüber aktuellen Verfahren.

Beim System SoilDetect werden einzelne AutoTill-Sensoren, wie Arbeitstiefensensor, Überlastsicherungs- und Lagesensor mit der geoelektrischen Bodenleitfähigkeitsmessung kombiniert. Hierzu wird ein Strom über einzelne Zinken in den Boden geleitet. Zum Einsatz kommt die 4-Punkt-Anordnung. Hierzu werden 2 Elektrodenpaare verwendet.

• 1 Elektrodenpaar für die Einspeisung eines konstanten Stromes (I)
• 1 Elektrodenpaar zur Messung der Spannung (U)

Der Messstrom (I) ist konstant. Gemessen wird die Messspannung (U). Änderungen in der Messspannung zeigt eine Änderung in der Bodenleitfähigkeit an.

Ziel dieser Messungen während des Bearbeitungsganges durch SoilDetect ist es, eine Datenbasis zu schaffen, aus der mit AI-Unterstützung eine hochaufgelöste Bodenkarte generiert wird. Diese Karte ermöglicht es Landwirten – weltweit – die Pflanzenproduktion auf Teilflächenbasis zu optimieren. Teilflächen mit Ertragspotenzialen – abgeleitet aus den Messwerten des AutoTill Grubbers, den Leitfähigkeits-Werten fusioniert mit den vom Projektpartner JKI bereitgestellten Satellitendaten (NDVI) – ermöglichen eine optimierte Düngung auf Ertrags- und Teilflächenbasis.

Nach einer Messdatenaufbereitung und Kriging (Interpolation der Leitwerte) entstehen interpolierte Werte der elektrischen Leitfähigkeit (EC-Werte), die nach der Jenks-Methode klassifizert werden.

Im nachfolgenden Prozessschritt erfolgt die Datenfusion aus den interpolierten Leitfähigkeitswerten, Satellitendaten und Bodenschätzungsdaten der jeweiligen Landesämter.

Durch diese Fusion entsteht das Endprodukt von SoilDetect, nämlich eine teilflächenspezifischen Bodenkarte.

Diese ermöglichen eine Optimierung des pH-Werts, der Düngung, der Aussaat aber auch ggf. eine angepasste Bodenbearbeitung auf Teilflächenbasis. Eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung hat positive Effekte auf die Stoffflüsse, fördert einen gezielten Ressourceneinsatz und reduziert ggf. den Ressourceneinsatz auf den landwirtschaftlichen Flächen. Das System erlaubt eine dezentrale Anwendung in allen Agrarregionen der Welt.

SoilDetect kann in alle Grubber integriert werden, Voraussetzung ist eine ISOBUS-Ausstattung.

Die intelligente Anbindung und Vernetzung von Maschinen mit der cloudbasierten Datenplattform AmaConnect eröffnet neue Möglichkeiten. So ist die Grundlage für smarte Funktionen mit Fokus auf Entscheidungsunterstützung, Automatisierung, Prozessüberwachung oder Qualitätssicherung gelegt.

Es ist kein Expertenwissen erforderlich, um Daten zu sammeln und über AmaConnect weltweit an Fachleute zu übermitteln, um Ertragspotentialkarten zu generieren. Echtzeitdaten, Sensorik und digitale Assistenzsysteme schaffen mehr Transparenz und Effizienz im Einsatz.

Für den Landwirt wird als Ergebnis dieser Daten eine hochaufgelöste Bodenkarte bereitgestellt, als Entscheidungsgrundlage für einen teilflächenspezifischen Ackerbau mit dem Ziel, Ressourcen bedarfsgerecht und zielgerichtet zu applizieren. So werden AMAZONE Geräte zu digitalen Partnern für die betrieblichen Herausforderungen von morgen.

Nachgeglagerte Prozesse, die die Wachstumsbedingungen und die Wasserverfügbarkeit beeinflussen, können mit SoilDetect optimiert werden.

• SoilDetect ist ein System zur Messung der Bodenleitfähigkeit während des Bodenbearbeitungsgangs
• SoilDetect kombiniert AutoTill-Sensorik und die geoelektrische 4-Punkt-Messung über die Grubberzinken zur Bestimmung der Leitfähigkeit des Bodens
• Eine hochauflösende Bodenkarte wird aus der Fusion der Daten der Sensorik, der Satellitenbildern (NDVI) und von Bodenschätzungen mit Unterstützung durch künstliche Intelligenz erstellt
• Die erstellten Bodenkarten erlauben eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung mit effizientem Einsatz der Betriebsmittel
• SoilDetect dient darüber hinaus der Optimierung nachgelagerter Prozesse wie der Verbesserung von Wachstumsbedingungen und der Wasserverfügbarkeit
• Mit SoilDetect werden AMAZONE Maschinen zu intelligenten Partnern im Betrieb