Agrotech Valley

Meta-Gülle – Entwicklung und Kalibrierung von Schnell-Methoden zur Analyse von Nährstoffen in Gülle

Leiter

Prof. Dr. Hans-Werner Olfs

Projektstart

24.10.2017

Projektende

23.10.2020

Status

Abgeschlossen

Kurzfassung:

In der landwirtschaftlichen Praxis liegen in der Regel nur selten aktuelle Angaben über die Nährstoffgehalte der betriebseigenen organischen Dünger vor. Die Einsendung von Wirtschafts-düngerproben zur Laboranalyse der Nährstoffgehalte wird von vielen Landwirten als zu kostenaufwendig eingestuft. Zudem ist die Zeitspanne zwischen Versendung der Proben an das Labor und der Rückmeldung der Analyseergebnisse für das operative Geschäft von Landwirten und Dienstleistern zu lang. Daher erfolgt die Entscheidung über die auszubringende Menge an Wirtschaftsdünger häufig nur anhand von Faustzahlen. Die realen Nährstoffgehalte können jedoch erheblich davon abweichen. Eine gezielte und damit umweltschonende Düngung ist deshalb oftmals nicht gewährleistet. Die nicht bedarfsgerechte Zufuhr von Nährstoffen führt insbesondere für die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor zu gravierenden Umweltproblemen (u.a. Nitrat-Auswaschung aus landwirtschaftlich genutzten Böden in das Grundwasser, P-Anreicherung im Oberboden und damit verbunden erhöhte Risiken der Eutrophierung von nicht-agrarischen Ökosystemen durch Wind- und Wassererosion). Eine effizientere Nutzung der Nährstoffe in Wirtschaftsdüngern würde weiterhin dazu beitragen, limitierte Rohstoffreserven (z.B. Rohphosphat) zu schonen, da weniger Mineraldünger in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion eingesetzt werden müssten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein umfassendes Verfahren für die praxistaugliche Vorort-Bestimmung der Nährstoffgehalte in flüssigen organischen Wirtschaftsdüngern ent-wickelt. In Projektphase 1 werden an 60 Mastschweine-, Sauen-, Rinder- bzw. Biogas-Güllen verschiedene methodische Ansätze zur Vorort-Charakterisierung flüssiger Wirtschaftsdünger getestet und in Beziehung gesetzt zu laboranalytisch ermittelten Nährstoffgehalten. Es werden sowohl einfach zu bestimmende physikalische Eigenschaften (z. B. spezifisches Gewicht, Fließ-verhalten, Viskosität, Filtrier- und Siebverhalten) und chemisch-analytische Verfahren (z.B. Farbteststäbchen aus der Wasser- und Abwasseranalytik, ionenselektive Elektroden, Kapillar-elektrophorese, Kationen-/Anionen-Sorbenten) als auch die Eignung der Vis-NIR-Spektro-skopie überprüft. Dabei wird auf die einfache Durchführbarkeit der Verfahren, die Fehler-anfälligkeit und die Aussagekraft bezüglich der zu bestimmenden Nährstoffgehalte geachtet. Konzeptionell wird ausdrücklich nicht auf ein einzelnes Messverfahren, sondern auf ein Set von methodischen Verfahren zur Charakterisierung von flüssigen Wirtschaftsdünger fokussiert. Dies ist notwendig, da die Nährstoffe in unterschiedlichen Bindungsformen im Wirtschaftsdünger vorliegen. Die so als besonderes geeignet eingestuften Vorort-Methoden werden anschließend in Phase 2 an einem umfangreicheren Sortiment von insgesamt 600 flüssigen organischen Düngern anhand der laboranalytisch ermittelten Nährstoffgehalte kalibriert. Um eine anwenderfreundliche, praxistaugliche Umwandlung der ermittelten Messparameter zu ermöglichen, werden die erhobenen Daten über eine Smartphone-App zusammengeführt und in eine zentrale Datenbank eingespeist. So wird eine umfassende Interpretation ermöglicht, da in dieser Datenbank zum einen Betriebsdaten zur Produktionsweise (u.a. Tierhaltung und -fütterung, Aufstallungssystem, Inputkomponenten Biogasanlage) als auch Analysewerte zurück-liegender Untersuchungen von Wirtschaftsdüngern hinterlegt sind, die mit den aktuellen Mess-werten abgeglichen werden. Darüber hinaus könnten auch Daten zu Nährstoffgehalten von Wirtschaftsdüngern anderer landwirtschaftlicher Betriebe für die Bewertung der aktuellen Werte über entsprechend integrierte Algorithmen herangezogen werden. Die Rückmeldung der Nährstoffgehalte an den Landwirt erfolgt umgehend ebenfalls über diese App. Landwirte und alle weiteren Akteure in der Gülle-Logistikkette (z.B. Spediteure, Leiter von gülleaufnehmenden Betrieben in Ackerbauregionen) werden durch dieses innovative Konzept (Kombination einfacher Vorort-Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften der aktuellen Gülle mit App basierter Datenbankauswertung) somit innerhalb weniger Minuten in die Lage versetzt, die Nährstoffgehalte ihrer Gülle mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.

Projekt-Link

https://www.hs-osnabrueck.de/forschung/recherche/forschungsprojekte/az-item/meta-guelle-entwicklung-und-kalibrierung-von-schnell-methoden-zur-analyse-von-naehrstoffen-in-guelle/

Keywords

Gülle, Nährstoffanalyse
Chemisch-Analytisch, NIR, Spektroskopie, Datenhaltung, Datenanalyse, Mobil-App

Projektträger

DBU

Partner

Hans-Joachim Harms, Landwirtschaftskammer Niedersachsen; Prof. Rainer Brunsch, Leibniz Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V. Potsdam

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