Herlitzius, Tomas

Schmidtke, Knut

Technische Universität Dresden: Qucosa

ERGEBNISSE DER WORKSHOPS ZU PFLANZENBAULICHEN ANFORDERUNGEN AN SENSORSYSTEMETECHNOLOGISCHEN MÖGLICHKEITEN DER BIOSPHÄRENSENSORIKInhaltZieleVom Biosphärenmonitoring zum BodenZielstellung der WorkshopsErgebnisse und Fazit12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 2dynamische RadlastSchlupfKontaktfläche Rad -BodenÜberollungArbeitsbreite u.GeschwindigkeitArbeitstiefePlanung u. LogistikGefügezustand &BodenfeuchteFruchtfolge & SortenDüngung &PflanzenschutzVerfahrenskosten Ertrag,FzReaktionskräfte GerätHang- u. InertialkräfteBeladung, Ballastierungstatische AchslastReifendruckReifengrößeRollwiderstandBodenart, HumusgehaltTrockenrohdichte, Feldkapazität, Bodenfruchtbarkeit, …größerStandort, Ackerbau Fahrwerk, Prozess, - WirkungsgradTriebkraftbeiwertFz - ZugkraftbedarfOptimierungsziel:Ertrag Verfahrenskosten 12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 4Gesunder Boden als wichtigstes Produktionsmittel für die landwirtschaftliche Erzeugung• Schaffen der optimalen Bodenstruktur (Wuchs-bedingung) für die Kulturpflanze• Erhaltung, Schutz und Verbesserung der Bodenstruktur• Zielkonflikt:Arbeitseffekt  EnergiebedarfAssessment vorhand-ener Sensortechno-logien und deren Potential einer wirt-schaftlichen Infor-mationsbereitstellungdetaillierte, direkte Bodenraumerkun-dung, die denkünftigen Anforder-ungen an Boden-fruchtbarkeit genügtBoden alsStandort und Fahrbahnpflanzenbauliche Anforderungen an Sensorsystemetechnologischen Möglichkeiten der Biosphärensensorik12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 5BiospärenmonitoringVorstudien und WorkshopsZieleTechnische und technologische Lösungs-ansätze für effektive und universelle Bodensensorik• Entwicklung wirtschaftlicher Mess-methoden für Boden- und Prozessparameter• Entwicklung wirtschaftlicher Sensorik/ Messtechnik• Bewertungs- und Empfehlungsmethoden12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 7atomare/molekulare Strukturen als Status lokaler Bodenphysik, -chemie und -biologierelevante Bodenparametermolekulare Stoffwechsel-dynamik der Kulturpflanzen im Kontext von Wasser-, Nährstoff- und Wärme-haushalt des Bodensdie Bodentextur als Faktor für Bodenfeuchte und Wasserspeichervermögen12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 8Besatz mit UnkräuternBestandeshöherelevante PflanzenparameterOberirdische PflanzenmasseWassergehalt Nährstoffversorgung der Pflanze• Bodenart, Bodenmächtigkeit• Dichte des Bodens / Gefüge-zustand Ober- u. Unterboden• Humusgehalt / Gehalt organische Substanz• Bodenmikrobiologische Kenngrößen• Durchwurzelbarkeit12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 9• Bodenfeuchte• nutzbare Feldkapazität• pH-Wert• Gehalt an Makro- und Mikronährstoffen• Salzgehalt• KationenaustauschkapazitätPflanzenrelevante Bodenparameter21.03.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring 10Bewertungskriterien für die Bodenparameter(Systematisierung Aufwand und Nutzen)• Zyklus der Ermittlung• Bedeutung für Endanwender / Dienstleister• Inline / Offline• Wirkung Ertrag/ Qualität• Marketing, (Gesellschafts-) Akzeptanz• Effizienz Betriebsmitteleinsatz• Entwicklungs-Potenzial Sensorik12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 1127 30 29 33 29 26 30 29 28 2812.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 12Sensortypen und deren ableitbare Parameter Dichte Feuchte Humus Nähr-stoffeProzess-fähigkeitGeoradar + ++ 0 - - ++Terrahertz-Spektroskopie 0 0 + ++ ?Parawasserstoffbasiertes MRT 0 0 + ++ ??Seismik + + - -- -Ultrafast Raman Imaging -- + ? ? ??Ionenstrahlanalytik 0 0 ++ ++ ??Eingehende Technologiebewertung12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 1312.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 14Technologiepotenzial RadarmesssystemeMessung der Verteilung/Ausbringmenge von:• Dünger, Herbizide, Pestizide, Gülle AnbaulösungenMessung von Durchsatz/Feuchte inErntemaschinen:• Mähdreschern, Feldhäckslern, Pressen Komplexe AufgabenstellungMessung von Bodenparametern:• Feuchte, Krümelung, Verdichtungen Komplexe Aufgabenstellung12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 15Bekannte SensorenGeoradar-Messgerät(ANONYMa 2017)EM-38 MK2 (ANONYMb 2017)12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 16Bekannte SensorenSoilDoctor®  (ANONYMc 2017)YARA N-Sensor ALS (ANONYMd 2017)12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 17Bekannte SensorenTopsoil Mapper  (Geoprospectors)12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 18Fazit• Vielzahl von Sensoren und Messprinzipien, welche einen Hauptteil der zu untersuchenden Boden- und Pflanzenparametern bestimmen können. • Vielfalt an Messverfahren, welche noch in der Forschung weiterentwickelt und in der Genauigkeit der Erfassung präzisiert werden. • Vielfach sind allerdings unzureichende Informationen über die Messgenauigkeit und die Einsatzmöglichkeiten im Pflanzenbau vorhanden. • Schwierigkeiten werden besonders bei der Auswertung der gewonnenen Daten gesehen, komplexes Wissen ist in robuste Signalverarbeitungs-algorithmen zu implementieren • Möglichkeit der Kombination mehrerer Sensorsysteme, was die Ergebnisse absichern und den Umfang der bestimmbaren Parameter erhöhen kann12.09.2017 Sensorbasiertes Biosphärenmonitoring – Ergebnisse der Workshops 19Quellen BilderANONYMa (2017): Georadar-Messgerät. Online verfügbar unter https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/originals/f4/14/ac/f414ac9ba83303b2890067f6999bf1cc.jpg, Zugriff am 10.06.2017.ANONYMb (2017): EM-38 MK2. Online verfügbar unter http://www.georeva.eu/wp-content/uploads/2016/08/EM38MK2-004.jpg, Zugriff am 10.06.2017.ANONYMc (2017): SoilDoctor®. Online verfügbar unter http://www.colburn. bluedomino.com/IMAGES/DSFront.gif, Zugriff am 10.06.2017.ANONYMd (2017):YARA N-Sensor ALS. Online verfügbar unter http://cdn. agrarverlag.at/bz/mmedia/image//2013.05.21/13691326674371_1.jpg?1369132695, Zugriff am 10.06.2017.

Ergebnisse der Workshops zu Pflanzenbaulichen Anforderungen an Sensorsysteme und Technologischen Möglichkeiten der Biosphärensensorik

http://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30591/attachment/ATT-0/

Ergebnisse der Workshops zu Pflanzenbaulichen Anforderungen an Sensorsysteme und Technologischen Möglichkeiten der Biosphärensensorik

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Technische Universität Dresden: Qucosa