Optimierung der Stickstoffdüngung im Feldgemüseanbau
Das Institut für Gartenbau der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf entwickelt einen Smartphone-Aufsatz zur schnellen und präzisen Bestimmung des Stickstoffgehalts im Boden. Ziel ist es, die Düngung im Feldgemüseanbau zu optimieren und damit Umweltauswirkungen zu reduzieren. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) fördert das Projekt mit rund 320.000 Euro.
Die geplante Technologie, genannt „N-Phone“, soll es ermöglichen, den aktuellen Stickstoffgehalt (N) direkt vor Ort mittels photometrischer Schnelltests zu ermitteln. Eine spezielle Software-Anwendung (App) soll anschließend die benötigte Stickstoffmenge für die Düngung berechnen. Alexander Bonde, Generalsekretär der DBU, betont, dass dies die oft überhöhte Stickstoffdüngung im Feldgemüseanbau verringern könnte. Dies wäre vorteilhaft für Landwirte und die Umwelt, da weniger überschüssiger Stickstoff ins Grundwasser gelangen würde und somit umweltschädliche Auswirkungen auf Böden, Grundwasser und Klima reduziert werden könnten.
Herausforderung Stickstoffeintrag im Feldgemüseanbau
Dr. Holger Wurl, DBU-Fachreferent für umweltgerechte Landnutzung, weist darauf hin, dass der intensive Feldgemüseanbau neben der Tierhaltung ein wesentlicher Faktor für den Stickstoffeintrag in das Grundwasser ist. Viele Gemüsekulturen wie Spinat, Salat oder Kohlsorten haben einen hohen Stickstoffbedarf bei oft kurzer Kulturzeit. Um hohe Erträge und Qualität zu sichern, muss eine ausreichende Stickstoffversorgung bis zur Ernte gewährleistet sein.
In der Praxis wird häufig mehr Dünger ausgebracht als tatsächlich notwendig, um Erträge zu sichern. Dies führt dazu, dass mineralischer Stickstoff nach der Ernte im Boden verbleibt und mit Niederschlägen ausgewaschen werden kann.
Photometrisches Verfahren für präzise Messungen
Prof. Dr. Elke Meinken vom Institut für Gartenbau erklärt, dass eine Reduzierung der Stickstoffdüngung ohne Qualitäts- und Ertragsverluste eine genaue Messung des aktuell im Boden vorhandenen mineralischen Stickstoffs erfordert. Bestehende Laboranalysen sind mit hohem finanziellem und logistischem Aufwand verbunden, während bisherige Vor-Ort-Verfahren oft nicht ausreichend präzise sind oder zu hohe Anforderungen an den Anwender stellen.
Das Projekt zielt darauf ab, ein spektralphotometrisches Schnellverfahren zu entwickeln. Die Photometrie ermöglicht die Bestimmung der Konzentration gelöster Stoffe durch Messung ihrer Lichtabsorption. Eine spezielle Messküvette, ein Gefäß für optische Untersuchungen, soll mittels eines flexiblen Adapters auf verschiedene Smartphone-Modelle aufgesetzt werden können.
Funktionsweise des N-Phones
Das Gartenbauinstitut plant die Entwicklung einer App, die das aufgenommene Bild auswertet und den Stickstoffgehalt in der Probe ermittelt. Die Analysenergebnisse werden mit gemüsespezifischen Daten und weiteren Angaben des Anwenders verrechnet. Anschließend erhält der Landwirt eine angepasste Düngeempfehlung direkt vor Ort.
„Auf diese Weise fungiert das Smartphone als zentrales Bedien-, Mess- und Interpretationswerkzeug“, so Meinken.
Potenzial für Umwelt und Praxis
Da Smartphones in der Landwirtschaft bereits weit verbreitet sind, erwarten die Projektbeteiligten, darunter der Kooperationspartner STEP Systems GmbH, eine hohe Akzeptanz für die praxisnahe Anwendung. Eine übermäßige Stickstoffdüngung im Feldgemüsebau kann zu Nitratwerten im Grundwasser führen, die den EU-Grenzwert von 50 Milligramm überschreiten. In Deutschland stammen 61 Prozent des Trinkwassers aus Grundwasser.
Hohe Nitratwerte im Trinkwasser können gesundheitsschädlich sein und erfordern eine aufwendige und kostspielige Aufbereitung des Grundwassers. Ziel ist es, die Nitratbelastung von vornherein unter dem Grenzwert zu halten. Eine zu hohe Stickstoffdüngung kann zudem die Luft verunreinigen und die Menge an Treibhausgasen erhöhen.
„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.