Der pH-Wert ist ein relevanter Parameter für die Ertragsfähigkeit, auf dessen räumliche Variation zu reagieren ist. Der hohe Bodenuntersuchungsaufwand verhindert dies oft in der Praxis. Die mobile Sensorplattform MSP der Firma Veris Technologies Inc. ermöglicht eine räumlich hoch aufgelöste pH-Kartierung. In diesem Artikel wird die Einsatzfähigkeit dieses Systems für den Ökolandbau unter Praxisbedingungen geprüft. Eine effiziente Erstellung von Boden-pH-Karten ist grundsätzlich möglich. Allerdings sind weitere Untersuchungen zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse mit der in Deutschland üblichen Methode notwendig und technische Modifikationen erforderlich, um einen störungsfreien Einsatz unter Praxisbedingungen sicherzustellen

Borchert, Anne Friederike

Gebbers, Robin

Kramer, Eckart

Olfs, Hans-Werner

Schatz, Thomas

Schirrmann, Michael

Trautz, Dieter

German

Organic Eprints

64%RGHQ3ÀDQ]H8PZHOW%RGHQTXDOLWlWXQG3URGXNWLYLWlW3RVWHUPraktische Erfahrungen bei der Erfassung der räumlichen 9DULDELOLWlWYRQS+:HUWHQLQ$FNHUE|GHQGXUFKGDV2QOLQHMessverfahren Veris MSPKramer, E.1, Borchert, A. F.2, Gebbers, R.3, Schirrmann, M.3, Trautz, D.2, Olfs, H.-W.2 und Schatz, T.1Keywords: pH, Kartierung, Veris, Ertragsfähigkeit, Bodenfruchtbarkeit.AbstractSoil pH is an important parameter for crop productivity. Its spatial variation should be ad-equately addressed. High costs for conventional soil sampling and lab analysis prevent VLWHVSHFL¿FS+PDQDJHPHQWLQSUDFWLFHDWSUHVHQW$PRELOHVHQVRUSODWIRUPIRURQOLQHS+PHDVXUHPHQWKDVEHHQGHYHORSHGE\9HULV7HFKQRORJLHV,QFWRUHDOL]HFRVWHI¿FLHQWS+mapping. In this paper, the performance of the Veris MSP system under practical condi-WLRQVLQ*HUPDQ\LVGLVFXVVHG$PRUHHI¿FLHQWJHQHUDWLRQRIVPDOOVFDOHVRLOS+PDSVLVsupported by the use of the system. However, further experiments are required to evaluate the comparability with the current German standard method, and technical adaptations are HVVHQWLDOWRHQVXUHDWURXEOHIUHHDQGHI¿FLHQW¿HOGRSHUDWLRQEinleitung und ZielsetzungDer pH-Wert weist auf landwirtschaftlichen Flächen oft räumliche Variationen auf (Bian-chini et al.'DEHLKlQJWGLH(UWUDJVIlKLJNHLWHLQHV3ÀDQ]HQVWDQGRUWHVJHUDGHLPökologischen Landbau maßgeblich vom pH-Wert ab (Scheffer et al. 2010). Ein zu niedriger pH-Wert kann u. a. zu verhaltenem Wachstum, zu geringem Rhizobienwachstum bei Legu-minosen oder zur Freisetzung von Schwermetallen in der Bodenlösung mit entsprechenden Folgewirkungen führen.-HGH3ÀDQ]HQDUWKDWGDEHLHEHQVRZLHMHGHU%RGHQXQWHUVFKLHGOLFKH$QVSUFKHDQGHQpH-Wert, der noch von weiteren Parametern abhängt. Durch Düngung mit basischen (vor allem Kalke) oder versauernd wirkenden Düngern wird der pH-Wert des Bodens verändert, um z. B. die Bodenstruktur, das Bodenleben oder die Stickstoffsynthese von Leguminosen zu fördern, die Nährstoffverfügbarkeit zu verbessern oder natürliche Kalzium- und Mag-nesiumsverluste auszugleichen. Seit 2003 bietet die Firma Veris Technologies (USA) den pH-Manager als Teil der Mobile Sensor Platform (Veris MSP) an, mit der räumlich hochauf-lösend, georeferenzierte pH-Werte im Boden messbar sind (Adamchuck et al. 1999). Die unter amerikanischen Bedingungen erreichten guten Korrelationen zu pH-Messungen im Labor (Lund et al. 2005) sollten unter deutschen Praxisbedingungen geprüft werden. Hier-zu wurden die Feldmessungen mit Laboranalysen nach dem geltenden VDLUFA Standard in 0,01 m CaCl2-Lösung verglichen (VDLUFA 1997). Ferner wurde das Gerät auf seine Handhabung und seine Fähigkeit zur Erfassung der räumlichen Differenzierung von Boden pH-Werten getestet.1   HNEE Hochschule für Nachhaltige Entwicklung Eberswalde (FH), Fr.-Ebert-Straße 28, 16225, Eberswalde, Deutschland, ekramer@hnee.deWKVFKDW]#JP[QHWZZZKQHHGH2   Hochschule Osnabrück, Am Krümpel 31, 49090, Osnabrück, Deutschland, A.Borchert@fh-RVQDEUXHFNGH'7UDXW]#IKRVQDEUXHFNGH+:2OIV#IKRVQDEUXHFNGHZZZKVRVQDEUXHFNGH3   Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB), Max-Eyth-Allee 100, 14469, Potsdam, Deutschland, rgebbers@DWESRWVGDPGHPVFKLUUPDQQ#DWESRWVGDPGHZZZDWESRWVGDPGHDieser Beitrag ist in Band 1 des Tagungsbandes der 11. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau erschienen. Leithold, G.; Becker, K.; Brock, C.; Fischinger, S.; Spiegel, A.-K.; Spory, K.; Wilbois, K.-P. und Williges, U. (Hrsg.) (2011): Es geht ums Ganze: Forschen im Dialog von Wissenschaft und Praxis Beiträge zur 11. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Justus-Liebig-Universität Gießen, 15.-18. März 2011Band 1: Boden, Pflanze, Umwelt, Lebensmittel und Produktqualität   Band 2: Tierproduktion, Sozioökonomie Verlag Dr. Köster, Berlin. Der Tagungsband kann über den Verlag Dr. Köster bezogen werden. Archiviert unter: http://orgprints.org/view/projects/int_conf_2011_wita.html%RGHQ3ÀDQ]H8PZHOW%RGHQTXDOLWlWXQG3URGXNWLYLWlW3RVWHU65MethodenMit dem Modul VERIS „pH-Manager“ (www.veristech.com) werden Bodenproben aus ei-ner Tiefe von 8-10 cm entnommen. In direktem Kontakt zwischen feldfeuchter Bodenprobe und zwei parallel angeordneten Antimon-Elektroden wird der pH-Wert als Durchschnittswert EHLGHU(OHNWURGHQHUIDVVWXQGJHVSHLFKHUWZHQQGHU8QWHUVFKLHGS+(LQKHLWHQLVW=XJOHLFKZLUGGLHJHRJUD¿VFKH3RVLWLRQJHVSHLFKHUW1DFKGHU0HVVXQJZHUGHQGLH(OHNW-roden automatisch mit Wasser gereinigt und gleichzeitig mit dem Probenehmer eine neue Bodenprobe entnommen. Die Kalibrierung der pH-Elektroden erfolgt über Pufferlösungen mit pH 4,0 und pH 7,0.Es wurden je zwei Messfahrten auf dem Schlag Königsfeld (N52° 26´, E13° 01´) in Pots-dam und auf dem Schlag Haster Esch (N52° 18´, E08° 03´) in Osnabrück ausgewertet. Königsfeld ist durch sandig-lehmige Böden mit teilweise erhöhtem Steingehalt charakteri-siert. Zum Zeitpunkt der Messungen erschwerte stark wuchernde Quecke die Messungen. Haster Esch zeichnet sich durch sandig-lehmige bis tonig-lehmige Böden aus. Es wurden 3UREHQDKPHGLFKWHQYRQFD0HVVXQJHQSURKD6SXUDEVWDQGPNPKDXI.|-QLJVIHOGVRZLH0HVVXQJHQSURKD6SXUDEVWDQGPNPKDXI+DVWHU(VFKHU]LHOWDie Referenzproben von Königsfeld wurden gleichverteilt über den Schlag an ausgewählten Messpunkten direkt aus dem zurückgebliebenen Bodenmaterial des Messvorgangs ent-nommen. Die Referenzbeprobung auf Haster Esch erfolgte entlang eines gleichmäßigen 15 x 50 m Rasters. Ergänzend erfolgte eine individuelle Bewertung des praktischen Ablaufs der Feldmessungen bezüglich der Einsatzfähigkeit und des Handlings der MSP.ErgebnisseBeschreibende Statistiken der Online-Messungen und Referenzbeprobungen sind in Ta-belle 1 zusammengefasst. Die pH-Werte vom Königsfeld weisen im Vergleich zum Haster Esch eine höhere Streuung auf und reichen auch in den sehr sauren Bereich. Die Re-produzierbarkeit statistischer Verteilungsparameter ist schlechter. Dagegen stimmen die Wiederholungsmessungen für Schlag Haster Esch sehr gut überein. Möglicherweise ist die schlechtere Reproduzierbarkeit der pH-Messungen auf Königsfeld auf Kalibrierungs-probleme zurückzuführen: Dazu zählen die Temperaturabhängigkeit von pH-Messungen (Oehme 1991) und Besonderheiten von Antimon-Elektroden (Oxidschichtbildung, geringe (PS¿QGOLFKNHLW$XFKGLH9HUVFKOHSSXQJYRQ%RGHQPDWHULDOLQIROJH9HUVWRSIXQJGXUFKQueckenwurzeln oder Strohmulch wurde beobachtet.Die Streudiagramme zeigen Zusammenhänge zwischen den Online-Werten und den Re-ferenzproben (Abbildung 1). Die Bestimmtheitsmaße der linearen Regression liegen zwi-schen 0,6 und 0,7 und die Standardfehler zwischen 0,15 und 0,36. Diese Gütewerte sind schlechter als solche aus der amerikanischen Literatur (Sethuramasamyraja et al. 2008).Die Spannweite der Online-pH-Werte ist gegenüber den Referenz-pH-Werten kleiner und der pH-Bereich nach oben verschoben. Dies dürfte auf die bei der VDLUFA Labormethode verwendete CaCl2-Lösung und die längere Extraktionsdauer im Labor zurückzuführen sein. Dadurch gelangen mehr H+-Ionen in Lösung und führen zu niedrigeren pH-Werten als bei der Online-Messung direkt im Bodenmaterial.Dieser Beitrag ist in Band 1 des Tagungsbandes der 11. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau erschienen. Leithold, G.; Becker, K.; Brock, C.; Fischinger, S.; Spiegel, A.-K.; Spory, K.; Wilbois, K.-P. und Williges, U. (Hrsg.) (2011): Es geht ums Ganze: Forschen im Dialog von Wissenschaft und Praxis Beiträge zur 11. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Justus-Liebig-Universität Gießen, 15.-18. März 2011Band 1: Boden, Pflanze, Umwelt, Lebensmittel und Produktqualität   Band 2: Tierproduktion, Sozioökonomie Verlag Dr. Köster, Berlin. Der Tagungsband kann über den Verlag Dr. Köster bezogen werden. Archiviert unter: http://orgprints.org/view/projects/int_conf_2011_wita.html66%RGHQ3ÀDQ]H8PZHOW%RGHQTXDOLWlWXQG3URGXNWLYLWlW3RVWHUTabelle 1: Beschreibende Statistik der Online-Messungen und der 5HIHUHQ]SUREHQZHUWHDatensatz Messung Datum n Min Max MW 6WDEZ VK Median IQAHasterEsch10 Online 10.03.2010 126 5,9 7,3 6,4 0,22 3,3 6,4 0,17HasterEsch22 Online 22.03.2010 153 5,8 7,2 6,3 0,28 4,3 6,3 0,23Ref_H10 Referenz 11.03.2010 37 5,6 7,3 6,1 0,42 6,8 6,0 0,40Königsfeld03 Online 03.03.2010 303 4,5 6,8 5,6 0,55 9,8 5,5 0,90Königsfeld23 Online 23.03.2010 278 4,8 7,2 6,1 0,56 9,3 5,9 0,99Ref_K03 Referenz 04.03.2010 35 4,0 6,7 5,4 0,86 16,0 5,5 1,51Ref_K23 Referenz 24.03.2010 42 3,8 6,8 5,0 0,77 15,3 4,8 1,19n: Anzahl Probenahmepunkte, Min: Minimum, Max: Maximum, MW: Mittelwert, Stabw.: Standardabwei-FKXQJ9.9DULDWLRQVNRHI¿]LHQW,4$,QWHUTXDUWLOVDEVWDQGDie Messpunktdichte der Sensormessungen erlaubt die Erstellung detaillierter Boden pH Karten, beispielsweise durch geostatistische Verfahren.R² = 0,60y = 0,44 x + 3,77HasterEsch 10y = 0,61 x + 2,68R² = 0,59HasterEsch 22y = 0,56 x + 2,85R² = 0,66Königsfeld 03R² = 0,71y = 0,62 x + 2,94Königsfeld 23pHVeris4.0 5.0 6.0 7.04.05.06.07.0pH Referenz4.0 5.0 6.0 7.04.05.06.07.04.0 5.0 6.0 7.04.05.06.07.04.0 5.0 6.0 7.04.05.06.07.0Std. Fehler = 0,31 Std. Fehler = 0,36 Std. Fehler = 0,21 Std. Fehler = 0,15Abbildung 1: Streudiagramme und lineare Regressionen der pH-Werte aus der 2QOLQH0HVVXQJ9HULV063XQG0HVVXQJHQQDFK9'/8)$6WDQGDUGLQ&D&O/|VXQJDiskussionGroßräumige Muster der pH-Wert-Verteilung werden reproduzierbar erkannt. Kleinräumige $EZHLFKXQJHQ]ZLVFKHQGHQ:LHGHUKROXQJHQVLQGKlX¿J0HVVIHKOHUXDLQIROJHGHU9HU-stopfung des Probenehmers.(LQ+DXSWSUREOHPZDUGLH*HZLQQXQJYRQ$OLTXRWHQGXUFKH[DNWDUHDOE]ZYROXPHQL-dentische Beprobung. Zusammen mit dem geringen Probenahmevolumen der Veris MSP, welches die Mikrovarianz deutlicher hervortreten lässt als bei Mischproben, führt dies zu zufälligen Abweichungen zwischen den beiden Messverfahren. Aufwendige Beprobungen DQTXDVLLGHQWLVFKHQ3UREHQ]HLJWHQHLQHK|KHUHhEHUHLQVWLPPXQJ]ZLVFKHQ2QOLQHXQGLabor-Messwerten, erlaubten jedoch keinen Betrieb unter Praxisbedingungen (Thieme 2009). Schwierige Messbedingungen im Feld (Wurzeln, Stroh, Steine) dürften die Streuung erhöhen. Weiterhin gibt es systematische Abweichungen aufgrund der unterschiedlichen Extraktionsbedingungen, die sich durch Nullpunkt-Offsets beim Schnitt der Regressionsge-raden mit der Y-Achse (>0,4) zeigen.)UGLH$EOHLWXQJHLQHUXQPLWWHOEDUHQRUWVVSH]L¿VFKHQ.DONXQJVHPSIHKOXQJVLQGZHLWHUHParameter wie Humusgehalt und Bodenart zu bestimmen, die ebenfalls kleinräumig vari-Dieser Beitrag ist in Band 1 des Tagungsbandes der 11. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau erschienen. Leithold, G.; Becker, K.; Brock, C.; Fischinger, S.; Spiegel, A.-K.; Spory, K.; Wilbois, K.-P. und Williges, U. (Hrsg.) (2011): Es geht ums Ganze: Forschen im Dialog von Wissenschaft und Praxis Beiträge zur 11. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Justus-Liebig-Universität Gießen, 15.-18. März 2011Band 1: Boden, Pflanze, Umwelt, Lebensmittel und Produktqualität   Band 2: Tierproduktion, Sozioökonomie Verlag Dr. Köster, Berlin. Der Tagungsband kann über den Verlag Dr. Köster bezogen werden. Archiviert unter: http://orgprints.org/view/projects/int_conf_2011_wita.html%RGHQ3ÀDQ]H8PZHOW%RGHQTXDOLWlWXQG3URGXNWLYLWlW3RVWHU67ieren können.Die Störanfälligkeit gegenüber schwierigen Messbedingungen im Feld ist zu verbes-sern. Als Verbesserungsmöglichkeiten werden u. a. vorgeschlagen: Eine Aufnahme für Kategorie II und III Dreipunktanbau ist vorzusehen. Durch eine sensorgestützte hEHUZDFKXQJ GHV %RGHQNHUQÀXVVHV LP 3UREHQHKPHU VRZLH HLQH UFNVWHOOHQGH hEHU-lastsicherung können Messfehler reduziert werden. Zur Verbesserung der Genauig-keit der pH-Messung sollten z.B. Temperatur und Feuchte mit erfassbar sein. Die in-stallierte Software sollte moderne GPS-Formate erkennen. Für den Einsatz ist gut geschultes Personal erforderlich. Mit zwei Personen wurden Flächenleistungen von   FDELVKDKLQNO5VW]HLWHQHUUHLFKWGLHIUHLQHQ3UD[LVHLQVDW]QRFK]XJHULQJVLQGSchlussfolgerungenGroßräumige pH-Zonen und ihre Grenzverläufe werden reproduzierbar erkannt. Die Pri-märdaten sind nicht direkt für die Kalkdüngung nutzbar. Sie sind durch Referenzuntersu-chungen zu prüfen, auf VDLUFA-Standard zu kalibrieren sowie durch weitere Messungen zu ergänzen. Die Veris MSP stellt eine Lösung für kleinräumige Massenbeprobungen dar. Für die Praxistauglichkeit unter allen Bedingungen besteht weiterer Entwicklungs- und Un-tersuchungsbedarf.DanksagungFinanziell ermöglicht wurden die Untersuchungen durch den Europäischen Fonds für regi-onale Entwicklung (EFRE-Anträge 80132983 und 80029307), die Hochschule für nachhal-tige Entwicklung Eberswalde und die Hochschule Osnabrück.LiteraturAdamchuk, V.I., Morgan, M.T., Ess, D.R. (1999): An automated sampling system for measuring soil pH. Trans. ASAE 42: 885-891.Bianchini, A. A., Mallarino, A. P. (2002): Soil-sampling alternatives and variable-rate liming for a soybean-corn rotation. Agronomy Journal 94: 1355-1366.Lund, E.D., Adamchuk, V.I., Collings, K.L., Drummond, P.E., Christy, C.D. (2005): Development of soil S+DQGOLPHUHTXLUHPHQWPDSVXVLQJRQWKHJRVRLOVHQVRUV,Q-96WDIIRUG+UVJ3UHFLVLRQAgriculture ´05. Wageningen Academic Publishers, Wageningen, S. 457-464.Oehme, F. (1991): Ionenselektive Elektroden, Grundlagen, Bauformen und Anwendungen. Hüthig Buch Verlag, Heidelberg.Scheffer, F., Schachtschabel, P. (2010): Lehrbuch der Bodenkunde. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg.Sethuramasamyraja, B., Adamchuk, V. I., Dobermann, A., Marx, D. B., Jones, D. D., Meyer, G. E. (2008): Agitated soil measurement method for integrated on-the-go mapping of soil pH, potassium and nitrate contents. Computers and Electronics in Agriculture 60: 212-225.Thieme C. (2009): Validierung der Veris Mobile Sensor Platform zur kleinräumigen pH-Wert-Kartierung auf Ackerland. Masterarbeit, Fachhochschule Eberswalde.VDLUFA (1997): Methodenbuch I. Die Untersuchung von Böden. VDLUFA-Verlag, Darmstadt.Dieser Beitrag ist in Band 1 des Tagungsbandes der 11. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau erschienen. Leithold, G.; Becker, K.; Brock, C.; Fischinger, S.; Spiegel, A.-K.; Spory, K.; Wilbois, K.-P. und Williges, U. (Hrsg.) (2011): Es geht ums Ganze: Forschen im Dialog von Wissenschaft und Praxis Beiträge zur 11. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Justus-Liebig-Universität Gießen, 15.-18. März 2011Band 1: Boden, Pflanze, Umwelt, Lebensmittel und Produktqualität   Band 2: Tierproduktion, Sozioökonomie Verlag Dr. Köster, Berlin. Der Tagungsband kann über den Verlag Dr. Köster bezogen werden. Archiviert unter: http://orgprints.org/view/projects/int_conf_2011_wita.html

Praktische Erfahrungen bei der Erfassung der räumlichen Variabilität von pH-Werten in Ackerböden durch das Online-Messverfahren Veris MSP

Schatz, T.

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Praktische Erfahrungen bei der Erfassung der räumlichen Variabilität von pH-Werten in Ackerböden durch das Online-Messverfahren Veris MSP

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