Precision FarmingHöhere Renta­bi­lität trotz gerin­gerem Stick­stoff­ein­satz

Die Ziele des Versuchs waren die Opti­mie­rung der Stick­stoff­nut­zungs­ef­fi­zienz (NUE), die Verbes­se­rung des Ausbrin­gungs­zeit­punkts, das Verständnis für den Einsatz der John Deere Harve­stLab Sensor­tech­no­logie sowie die Stei­ge­rung der Renta­bi­lität. Aber warum ist die Opti­mie­rung des Stick­stoff­ein­satzes so wichtig? „Die Stick­stoff­dün­gung macht 20–40 % der Produk­ti­ons­kosten im Pflan­zenbau aus“, erklärt Dr. David Purdy, Terri­tory Busi­ness Manager bei John Deere UK. „Bleibt zu viel Stick­stoff im Boden, kann dies zu Lager­bil­dung und Problemen bei der Ernte führen sowie zu Verlusten an Boden­koh­len­stoff aufgrund der Bezie­hung zwischen Kohlen­stoff und Stick­stoff. Außerdem kann über­schüs­siger Stick­stoff in verschie­denen Formen, etwa als Distick­stoff­oxid (N₂O) oder Nitrate, durch das Boden­profil in die Umwelt gelangen, was schäd­lich sein kann.“ Außerdem können Land­wirte unter bestimmten Umständen wegen Umwelt­ver­schmut­zung straf­recht­lich verfolgt werden.

Team und Methode

Die Stick­stoff­nut­zungs­ef­fi­zienz (NUE) misst, wie gut eine Kultur­pflanze Stick­stoff verwertet. Sie vergleicht, wie viel Stick­stoff die Pflanze aufnimmt (Output) mit der Menge an Stick­stoff, die ihr zur Verfü­gung stand (Input – also dem im Boden vorhan­denen Stick­stoff oder dem über Dünger zuge­führten).

Mit Unter­stüt­zung von Carl Pitelen, Inno­va­ti­ons­ma­nager beim John Deere Vertriebs­partner Ben Burgess, begann der Land­wirt James Goodley aus Norfolk in der Anbau­saison 2022/23 mit der Einrich­tung des ersten Versuchs­stand­orts. Inzwi­schen läuft der Versuch im dritten Jahr, und in der Saison 2024/25 wurden zwei weitere Felder ausge­wählt. Das erste Feld, „Tivans“, wurde gepflügt und mit einer Kreis­el­egge gedrillt, während das zweite Feld, „Foot­path“, pfluglos direkt gedrillt wurde. Beide Felder verfügen über sandigem Lehm­boden und wurden mit Weizen bestellt.

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Das FINE-Versuchs­de­sign wurde von Clive Blacker und Joe Walters entwi­ckelt, beide vom Projekt­partner Data­Baler. „Das Projekt wird von Inno­vate UK unter­stützt“, erklärt David. „Bei der Stick­stoff­aus­brin­gung berück­sich­tigen sie das Wachs­tums­sta­dium der Kultur und die Boden­be­din­gungen. Ein beson­derer Fokus liegt auf die Boden­feuch­tig­keit. Die Inte­gra­tion dieses Ansatzes in unsere Feld­ver­suche war für uns äußerst erkennt­nis­reich.“

Jede der Behand­lungen wurde drei­fach wieder­holt und rando­mi­siert. Die Daten zur Ermitt­lung der NUE wurden haupt­säch­lich durch Droh­nen­flüge, den John Deere Harve­stLab Nahinfrarot-(NIR)-Sensor am Mähdre­scher, ein SPAD-Mess­gerät (Soil Plant Analysis Deve­lo­p­ment) sowie Boden­proben und manu­elle Messungen wie Pflan­zen­zäh­lungen erhoben.

Die Ergeb­nisse

Für die Analyse wurden die Daten zu Stick­stoff­zu­fuhr und -abfuhr in den Agro­nomy Analyser hoch­ge­laden. Dieses Tool ermög­licht die Erstel­lung von geore­fe­ren­zierten Parzellen sowie die präzise Erfas­sung aller Inputs und Outputs. So können die Versuche ohne den Einsatz spezi­eller Versuchs­technik wie beispiels­weise eines Parzel­len­mäh­dre­schers durch­ge­führt werden. Die Soft­ware wurde von John Deere entwi­ckelt und wird vor Ort von Ben Burgess genutzt. Die Arbeiten auf dem Feld werden mit den im Betrieb vorhan­denen Maschinen erle­digt.

Der durch­schnitt­liche Ertrag des pfluglos bestellten Feldes „Foot­path“ (7,43 t/ha) lag rund 6 % höher als der des konven­tio­nell bear­bei­teten Feldes „Tivans“ (7,02 t/ha) und das obwohl die Dünger­menge auf „Foot­path“ mit 207 kg/ha fast 11 % geringer war als die 232 kg/ha auf „Tivans“. Gleich­zeitig wurde bei der Stick­stoff­ver­sor­gung aus dem Boden mit 71 kg/ha für „Foot­path“ deut­lich höherer Wert gemessen als die 56 kg/ha für „Tivans“.

Die Auswer­tung der Erträge der verschie­denen Versuchs­va­ri­anten lieferten folgendes Bild. Die Null-Stick­stoff-Parzellen erzielten erwar­tungs­gemäß die nied­rigsten Werte: 4,70 t/ha auf „Tivans“ und 4,93 t/ha auf „Foot­path“. In beiden Feldern lieferte die FINE-Behand­lung mit gezieltem Stick­stoff­aus­brin­gungs­zeit­punkt die höchsten Erträge: 7,93 t/ha auf „Tivans“ und 8,67 t/ha auf „Foot­path“.

Die zweit­höchsten Erträge wurden auf den Parzellen mit 220 kg/ha Stick­stoff erzielt (7,65 t/ha auf „Tivans“ und 8,08 t/ha auf „Foot­path“). In den Vari­anten mit 160 kg/ha Stick­stoff plus Mikro­nähr­stoff­paket lagen die Erträge eben­falls höher: 7,47 t/ha gegen­über 7,72 t/ha auf „Tivans“ und 7,58 t/ha gegen­über 8,01 t/ha auf „Foot­path“.

Beim Rohpro­te­in­ge­halt zeigte sich ein klarer Zusam­men­hang: Er stieg mit der Stick­stoff­menge sowie durch die Zugabe des Mikro­nähr­stoff­pa­kets. In der FINE-Vari­ante war der Rohpro­te­in­ge­halt auf „Tivans“ leicht höher als auf „Foot­path“.

Die nied­rigsten Rohpro­te­in­werte wurden in den Null-Stick­stoff-Parzellen mit ledig­lich 9,5 % auf beiden Feldern gemessen. Die höchsten Werte von über 12 % traten bei den Vari­anten mit hoher Stick­stoff­gabe (220 kg/ha) sowie bei der FINE-Behand­lung auf. Die Ergeb­nisse waren in beiden Feldern vergleichbar. Ein mitt­lerer Rohpro­te­in­ge­halt von rund 10,5 % wurde bei den Vari­anten mit 160 kg/ha Stick­stoff fest­ge­stellt, dabei waren die Ergeb­nisse in beiden Feldern nahezu iden­tisch.

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Die wirt­schaft­liche Perspek­tive

Am Ende zählt für den Land­wirt jedoch vor allem der Netto­ge­winn. „Wir suchen nach dem ökono­mi­schen Optimum“, erklärt Carl Pitelen. Der Weizen­preis lag bei 182 €/t und die Stick­stoff­kosten bei 418 €/t. Um die wirt­schaft­lich vorteil­haf­teste Vari­ante zu ermit­teln, wurden die Erlöse abzüg­lich der Stick­stoff­kosten berechnet. Bei dieser Betrach­tung stachen insbe­son­dere die Vari­ante mit 160 kg/ha Stick­stoff plus Mikro­nähr­stoff­paket sowie die FINE-Behand­lung auf dem Feld „Foot­path“ hervor.

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Stick­stoff­nut­zungs­ef­fi­zienz (NUE)

Um Vertrauen der Kunden in die Genau­ig­keit der John Deere Tech­no­logie aufzu­bauen, wurden Messungen eines mobilen sowie eines statio­nären Harve­stLab NIR-Sensors mit Labor­er­geb­nissen, ermit­telt mit bran­chen­üb­li­chen Geräten, vergli­chen. „Wir haben eine lineare Regres­si­ons­ana­lyse der Daten durch­ge­führt und eine starke Korre­la­tion zwischen den Harve­stLab-Messungen und den Labor­werten fest­ge­stellt. Das zeigt, dass der John Deere Harve­stLab NIR-Sensor eine zuver­läs­sige, Echt­zeit-Prote­in­mes­sung liefert“, erklärt David Purdy. „Damit ist er ein wert­volles Werk­zeug für das präzise Stick­stoff­ma­nage­ment sowie für die Sortie­rung von Mahl­weizen-Chargen, die dem Land­wirt einen Aufpreis von 23 bis 57 €/t einbringen können.“

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Zurück zur Effi­zienz: Wie erwartet wurde die höchste NUE von über 100 % auf den Parzellen ohne Düngung gemessen, da während der Vege­ta­ti­ons­pe­riode zusätz­li­cher Boden­stick­stoff mobi­li­siert wird. Aller­dings liefert diese Methode die schlech­testen wirt­schaft­li­chen Ergeb­nisse und entzieht dem Boden lang­fristig Stick­stoff, was lang­fristig die Vorräte erschöpft und den Boden auslaugt. Ähnlich wie bei der Wirt­schaft­lich­keits­ana­lyse erwiesen sich die Parzellen mit 160 kg/ha Stick­stoff plus Mikro­nähr­stoff­paket als beson­ders effi­zient in der Nutzung des verfüg­baren Stick­stoffs. Eine mögliche Erklä­rung liegt in der Rolle des Molyb­däns für das Stick­stoff­ma­nage­ment in der Pflanze. Eine vergleich­bare NUE lässt sich auch mit der FINE-Vari­ante erzielen.

„Natür­lich macht es für den Land­wirt keinen Sinn, ganz auf Stick­stoff zu verzichten. Aber wenn wir Stick­stoff intel­li­gent einsetzen, wie unsere Berech­nungen zeigen, können Land­wirte deut­lich höhere Deckungs­bei­träge erzielen“, betont David Purdy.