TEILSCHLAGTECHNIK
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Karl Wild, Manfred Schurig und Gerhard Rödel, Freising
Bodenbepro b u ng
Automatisierung m it GPS-U nterstützung und Nitrat-N-Schnell bestimmung
Zur Gewinnung von Bodenproben mit einer geringen Menge an Bodenmaterial wurde ein neues, leichtes Entnahmegerät, dessen Kernstück ein Schraubenbohrer ist, entwickelt. Das Entnahmegerät kann relativ leicht an eine Reihe verschieden
ster Fahrzeuge angebaut werden. Das Trägerfahrzeug selbst wurde mit einer GPS-Anlage ausgestattet, so daß die Beprobungsorte registriert und gezielt angefahren werden können. Um bereits vor Ort die Bestimmung des Nitrat-N
Gehaltes in den gezogenen Proben durch
führen zu können, wurde ein Schnel lana
lyseverfahren in das System integriert.
I
te man sich bei der Boden beprobung n den vergangenen Jahren konzentrierdarauf, die Probenziehung zu mechani
sieren, um die Arbeitsschwere zu red u
zieren und die Schlagkraft zu erhöhen . M it ü berwiegend hyd raulisch betriebenen Geräten, die a n Fa hrzeuge a ngeba ut wer
den, kann n u n eine Arbeitskraft ohne große Anstrengu ng Proben ziehen u nd bequem von einem Beprobungspunkt zum nächsten gela ngen.
Ungelöst blieb das Problem der großen M enge an Bodenmateria l , die pro Ein
stich gewon nen wird . Zur Analyse werden etwa 100 bis 200 g benötigt. Die M isch
probe, die a uf dem Acker zusta nde
kommt, umfaßt a ber 1 bis 2 kg. Das Überschußmaterial belastet das U ntersu
chungsverfahren und erhöht die Kosten der Analyse.
Nachteilig ist a uch die zeitl iche Verzö
gerung zwischen der Probeentnahme und dem Vorliegen der U ntersuchu ngser
gebnisse mit der Dü ngeempfehlung a us dem Labor.
Da diese neuen und teilweise a uch teueren Geräte zur Bodenbeprobung nicht mehr d u rch den La ndwirt, sondern oft durch ortsunku nd ige Lohnunterneh
mer oder Ringwarte betrieben werden,
Dipl.-lng. agr. Kar/ Wild ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Bayerischen Landesanstalt für Landtechnik, Dr. Manfred Schurig ist Betriebsleiter dieser Forschungseinrichtung und Dipl.-lng. (FHJ Gerhard Rödel ist dort Leiter der Konstruktion, Vöttinger Str. 36, 85354 Freising.
Oie Arbeiten wurden vom Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirt
schaft und Forsten gefördert.
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muß der La ndwirt exakte Anweisungen zum Auffinden seiner Schläge geben oder bei der Beprobung u ngewollterweise mit dabei sei n .
F ü r eine lokale Dü ngeem pfehlung sind ebenfalls Ortsanga ben erforderlich: Zur Ermittlung der kleinräumigen Va riabilität der Bodennährstoffe als Ausgangsgröße müssen von jedem Beprobungsort die Koord inaten beka nnt sein.
Aufgrund der obengenannten Situation bei der Bodenbeprobung wurde an der Landtechnik Weihenstephan ein neues System erarbeitet. Im Vordergrund stand da bei d ie Stickstoffbestimm ung aus den Tiefen 0 bis 30 und 30 bis 60 cm. Das Ziel war die Entwicklung eines kostengü nsti
gen Gerätes zur Entnahme kleiner Pro
benmengen, das relativ leicht an ver
schiedenartige Fahrzeuge a ngeba ut wer
den ka n n , die Einbindung eines Positionieru ngs- und Navigationssystems zur Registrierung und zum Anfahren der Beprobungsorte sowie d ie schnelle Ana
lyse der Boden probe a uf dem Feld. Die Arbeiten wurden im Hinblick auf eine Steigerung des Automatisierungsgrades zur Entlastu ng der Arbeitskraft und zur Erhöhung der Leistung durchgeführt.
Gewi nnung der Bodenprobe
Das neue Boden probeentnahmegerät
" B PEG 60" basiert auf einem Bohrwerk-
Zahnstange
Cog-rail ---�
Kurbel Cronk
Gestellrahmen
Mounting Frame---N
Schlitten mit Antriebsmotor
Garriege with Drive Motor --...._
Gestänge zur Steuerung des
Eingriffelements __:_ ___
-J+- =:j? �UJ.\
Rod to Control the Gripping Element
Schraubenbohrer Auger
Abstreitvorrichtung Stripping Device
Bild 1 : Schematische Darstellung des Boden
probeentnahmegerätes "BPEG 60"
Fig. 1 : Scheme representation of soil sam
pling implement " BPEG 60"
Bild 2: Bodenbeprobungsgerät angebaut an einen PKW
Fig. 2: Soil sampling implement attached to a car
zeug mit einem Durchmesser von 1 0 mm (Bild 1). Der Schrau benbohrer wird mit einem Elektromotor angetrieben, wobei d ie Spa n n ungsversorgung ü ber die 12 V - An lage des Trägerfa hrzeugs erfolgt. Für einen konstanten Vorsch u b des Schrau
benboh rers, der unabhä nging von Bo
denfestigkeit und Viskosität ist, wurde beim B P EG 60 für den Schraubenbohrer eine Zwa ngsführung konstruiert. Am Fuße des Gestellrahme ns greifen zwei Fi nger in d ie sch ra u benförmige Nut des Schra u ben bohrers u nd stellen bei m Ein
d rehen eine Wirkverbindung her, d ie ei
nem Gewindeeingriff vergleichbar ist.
Sobald der Schra u ben bohrer ga nz ein
gedreht ist, werden d ie Finger der Zwa ngsführung über ein Steuergestä nge automatisch zurückgezogen. M it einer mecha nischen H ilfe wird der Bohrer a us dem Boden gezogen . Das Probenmateri
al sitzt in den Gängen des Bohrers. Durch eine vertikale Anordnung von zwei Ab
streifern kön nen in einem Arbeitsga ng Bodenproben aus zwei Schichttiefen aus dem Schra u benbohrer gelöst werden, wobei der obere Abstreifer d ie Probe von 0 bis 30 cm und der untere die Probe von 30 bis 60 cm loslöst und in getrennte Behälter füllt. Das Ansetzen der Abstreif
einrichtung ü bernimmt die Bedienperson d u rch ein sch nelles Einschwenken. Das Loslösen der Probe sel bst läuft a utoma
tisch ab. Diese r Vorgang ka n n deshal b bei der Fa hrt zum nächsteR Beprobungsort a blaufen , wod urch erheblich an Zeit ein
gespart wird .
Das Gewicht einer Probe beträgt ru nd 10 g; zehn bis 1 5 Bohrungen ergeben ei-
52. Jahrgang LANDTECHNIK 3/97
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n e M ischprobe von 100 bis 200 g , also die Menge, die zur Analyse benötigt wird . Aufgrund der leichten Rahmenbau
weise ist die Montage des Bodenbepro
bungsgerätes an eine Reihe verschieden
ster Trägerfahrzeuge relativ leicht mög
lich. Neben Spezialfahrzeugen kommen fü r eine schnelle u nd effektive Beprobung vor allem geländeta ugliche Pkws in Fra
ge. Die Anbringung an ein derartiges Au
to erfolgt mit H ilfe eines ha ndelsü blichen Dachgepäckträgers seitlich hinter der Fa hrertür (Bild 2) . Durch diese einfache Montage und ein Gewicht von wen iger als 30 kg ka nn das Gerät in kürzester Zeit zum Transport a uf öffentlichen Straßen a bgenommen und a uf einen Dach
gepäckträger oder in den Kofferraum ge
legt werden. Für diese Lösung ist keine besondere Straßenzu lassung erforder
lich. Das Beprobungsgerät kann auch in
nen im Fahrzeug installiert werden. Dazu wird der Beifa hrersitz entfernt und ein Loch in die Bodenplatte geschnitten.
Durch d ie seitliche I nstallation am Auto ist die Bedienung und Beprobung a uch vom Fa hrersitz aus möglich. Auf dem Acker schwenkt der Probenzieher das Gerät zu sich her, so daß alle Bed ien he
bel in G reifnähe rücken.
l n Vergleichstests mit anderen Bepro
bungsgeräten bei unterschied l ichen Bo
denarten und verschiedenen Einsatzbe
d ingungen wurden mit dem B P EG 60 sehr gute Ergebnisse erreicht.
Auffinden und Registrierung der Beprobungsorte
Zur Positionsermittl ung und zur Navigati
on wird das Satellitennavigationssystem G PS (Global Positioning System) im diffe
rentiellen Mod us (DG PS) eingesetzt. Auf
gru nd der Navigationsanforderungen er-
folgt die DGPS-Positionskorrektur in Echt
zeit, wobei die Korrektursignale von ei ner Feststation per Langweile empfangen werden. Am Bildschirm des Bord rech
ners werden alle wichtigen Positionie
rungs- und Navigationsinformationen dargestellt (Bild 3) . Eine digitale Flurkar
te, auf der die a ugen blickliche Fah rzeug
position d u rch ein Kreuz dargestellt ist, weist dem Beprober den Weg zum richti
gen Schlag. Ist der zu untersuchende Schlag a uf der Flurkarte noch n icht ent
halten, werden zuerst durch U mfahren die Schlaggrenzen ermittelt und d ie Fläche errechnet. Zur U ntersstützung der Beprobung kan n das Programm den Schlag i n eine wählbare Anzahl von Pa r
zellen ei nteilen, i n denen jeweils eine Pro
be gezogen werden sol l . Durch die Bild
schirmdarstellung kann der Fa hrer d ie einzelnen Beprobungspunkte gezielt an
steuern. Die Koord inaten der Orte, a n denen eine Probe gezogen wird, werden a bgespeichert, so daß bei späteren Be
probungen die selben Orte wieder a nge
fa hren werden können.
N itratsti c kstoffbesti mm u ng
Schnelle Verfügba rkelt und Ausschluß zusätzl icher Einflu ßfaktoren werden d u rch die Analyse der Proben vor Ort er
reicht. Dazu dient ein mobiles Labor, das in einen kleinen tragbaren Koffer inte
griert ist. Aufgrund der geri ngen Menge pro Boden probe kann d ie gesamte Probe in Calciumchloridlösung aufgelöst und fil
triert werden. ln das Filtrat werden Test
stä bchen getaucht, deren Verfärbung an
schließend mit einem Reflektometer er
mittelt wird . Der Verfärbungswert führt schließlich zum N itratstickstoffgehalt.
Vergleichsmessungen ha ben gezeigt, daß dieses Analyseverfahren ähnlich genaue
Schlagdaten Koordinaten
in m : 0 4441638 N 5411462
Anzahl Schlag
punkte:
153 Schlaggröße:
252763
Schlagnummer:
n40
2 3
4 5
7 6 8 9
Bild 3: Darstellung der Schlag- und Ortungs
informationen am Computerbildschirm bei der Bodenbepro
bung
l field doto
GPS:
aktiv
2 number of field points
3 fieldoreo
Pause? Bemerkung: Status:
nein 2
4 number of lots 7 sompllng
5 field ID 8 mark
6 process 9 somples
Fig. 3: Representation of field and positioning information at the computer screen
'---' during soil samplif!g 52. Jahrgang LANDTECH N I K 3/97
Werte liefert wie die gegenwärtig ü bliche La boruntersuchung.
Fazit
Durch diese Entwicklung der Landtech
nik Weihenstephan, bestehend a us den Komponenten Bodenbe probu ngsgerät, G PS-Ortung/Navigation und Schnellana
lyse von N itrat-N wird d i e Bodenbepro
bung erheblich verbessert. Das ent
wickelte Bodenprobeentnahmegerät er
möglicht die Gewi n n u ng von Proben mit wenig Material . Es kann ohne viel Auf
wand an verschiedenste Fahrzeugtypen angebaut werden und ist kostengünstiger - als die meisten a nderen Systeme. M it H il
fe von G PS können Beprobungsorte ge
zielt angefahren und registriert werden . Dadurch wird eine wesentliche Voraus
setzung für eine lokale Düngeem pfe h l u ng erfüllt. Durc h die Vor-Ort-Analyse des Bo
denmaterials, d ie d u rch d ie geringe Men
ge a n Materia l pro Probe e rmöglicht wird , stehen d ie Ergebnisse d er Beprobung dem Landwirt ohne zeitliche Verzögerung zur Verfügung.
Literatur
[ 1 ] Schurig, M. und G. Rödel.· Boden untersu
chung schnell und einfach. Landtechnik 49 ( 1994), H. 2, S. 94 -95
[2] Wild, K., G. Rödel und M. Schurig: Boden·
beprobung mit Bohrschnecke, G PS-Ortung und Schnellbestimmung von Nitratstickstoff.
VDI-Berichte 1297, Tagung Landtechnik, Berlin, 10./ 1 1 . Okt 1996. Düsseldorf: VDI
Verlag 1996, S. 1 8 1-184
[3] Muhr, T, H. Auernhammer, M. Demmel und K. Wild: l nventory of fields and soils with DGPS and GIS for precision farming. ASAE Paper 94-1 583 ( 1994)
Schlüsselwörter
Boden beprobu ng, N itrat -N-Schnellbe- stimmung, GPS-Ortung
Keywords
Soil sam pling, q uick a nalysis of n itrate-N , G PS
NEUE BÜCHER
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Saatbettbereitung
Versuchsergebnisse und d ie sich ergebenden Empfehlungen sind im neuen FAT-Bericht N r.
4 84 enthalten. Bestellungen: FAT-Bibliothek, CH-8356 Tänikon,Tel.: ++(0 52) 3683 1 3 1 , Fax:
(052) 365 1 1 90; Preis auf Anfrage Ein feines Saatbett entspricht dem Idealbild einer "ordentlichen" Boden bearbeitung und sichert einen hohen Feldaufgang. Eine zu intensive Bearbeitung fördert a ber die Ver
schlämmung und die Erosion u nd verursacht einen u nnötigen Treibstoff- und Werkzeugver
schleiß. Eine d reijährige Versuchsserie mit Winterweizen ergab, daß mit einem feinen Saatbett wohl ein höherer Feldaufgang, a ber kein besserer Ertrag erzielt wird. M it dem neu entwickelten "Fünflibertest" kann der Praktiker d ie richtige Saatbettfeinheit schätzen.
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