10 Juni Bodenanalytik in molekularer Auflösung
Damit in der Landwirtschaft Böden optimal bewirtschaften werden können, sind präzise Informationen notwendig: zu Nährstoffen, pH-Werten und vielen weiteren Parametern. Deren Zusammensetzung verändert sich sowohl in der Fläche als auch in der Tiefe. Bei einer herkömmlichen Beprobung werden bislang an verschiedenen Stellen Bodenproben entnommen und anschließend im Labor untersucht. Ideal wäre eine Karte, die genau zeigt, welche Eigenschaften die Böden an welchen Stellen aufweisen. Das könnte ein Sensorsystem künftig vor Ort erledigen – deutlich effizienter, schneller und kostengünstiger als die konventionelle Analyse. Eine am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) entwickelte und bereits getestete mobile Sensorplattform zur Bodenkartierung namens RapidMapper – eine Hightech-Plattform zur Bodenkartierung – wurde nun um eine Lösung des Ferdinand-Braun-Instituts, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) erweitert.
Störeinflüsse besser unterdrückt
Forschende des FBH haben ein portables Raman-Messsystem für die Bodenanalytik entwickelt, das die molekulare Bodenzusammensetzung vor Ort schnell und ortsaufgelöst erfasst. Es nutzt dafür die Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy (Serds), die auf einem am FBH speziell entwickelten Zweiwellenlängen-Y-Diodenlaser basiert. Damit lassen sich Raman-Signale sehr effizient von Störeinflüssen, wie etwa Umgebungslicht oder Fluoreszenz, trennen. Das Serds-System wurde in den RapidMapper des ATB integriert. Dr. Martin Maiwald, Leiter des Laser Sensors Lab am FBH, erklärt: „Über den Raman-Messkopf, der in die vorhandene Sonde integriert und bei der Überfahrt in den Oberboden abgesenkt wurde, können in einer Tiefe von fünf bis zehn Zentimetern erstmals Bodenbestandteile mit Serds während der Fahrt erfasst werden.“ Eine am FBH entwickelte Software steuert das System und nimmt kontinuierlich die Messdaten – also Raman-Spektren mit den zugehörigen GPS-Koordinaten – auf.
Mehr Funktionen in integriertem System
„Bisher konnten wir mit unserer Forschungsplattform pH-Wert, Humus und Textur erfassen“, sagt Dr. Robin Gebbers, Agrarwissenschaftler am ATB. „Mit der nun hinzugefügten Serd-Spektroskopie wollen wir zusätzlich wertvolle Informationen beispielsweise zu Carbonaten und verschiedenen organischen Substanzen im Boden erhalten.“ Gebbers ist zuversichtlich, da der erste Testlauf ein großer Schritt gewesen ist. „Auf unserer Bodenteststrecke im Feldlabor für Digitale Landwirtschaft konnten wir zeigen, dass eine Serds-Messung an Böden auf einer mobilen Plattform während der Überfahrt möglich ist.“ Die dabei gewonnenen Messdaten werden aktuell ausgewertet.
Beispielhafte Bodenkarte, die den Zusammenhang von elektrischer Leitfähigkeit und Bewuchs zeigt. Bild: ATB
Die Partner des vom BMBF geförderten Projekts Intelligence for Soil (I4S) haben das nächste Ziel bereits im Blick: Sie arbeiten an einem integrierten System, mit dem die Bodenfruchtbarkeit vor Ort optimal und umweltverträglich gesteuert werden kann.
Bild: ATB/U. Glaubitz
Quelle: www.fbh-berlin.de