Wie sehen Satelliten unsere Böden?

Die Forschungsfrage in: Forschungsfelder – Magazin für Ernährung und Landwirtschaft, hrsg. v. BMEL, Heft 1/2020 (März), Seite 34 (PDF) – (Titel des Heftes: „Unter uns. Die komplizierte Beziehung zwischen Mensch und Boden“)

Das Gespräch führte Martin Sattler mit Matthias Trapp, dem Leiter des Konsortiums zum Forschungsvorhaben SoFI am Forschungsinstitut RLP AgroScience in Neustadt an der Weinstraße.

Matthias Trapp (SoFI). Ill.: Sarah Heiß

Das Forschungsvorhaben SoFI entwickelt in Rheinland-Pfalz sensorbasierte Kartendienste für die Landwirtschaft. Dafür setzt es auch auf Hilfe aus dem Weltall.

Herr Dr. Trapp, warum beobachten Sie den Boden so genau?

Gesunder Boden ist eines der wertvollsten Güter, das wir haben. Mit dem Projekt SoFI – Smart Soil Information for Farmers – wollen wir helfen, ihn zu schützen. Wir entwickeln einen sensorbasierten Kartendienst. Dieser liefert Daten, mit deren Hilfe Landwirtinnen und Landwirte ihre Flächen möglichst schonend und effizient bewirtschaften können. Dabei geht es vor allem darum, wie feucht die Böden sind.

Warum ist das so wichtig?

Werden Böden direkt nach einem Starkregen mit schwerem Gerät bearbeitet, kann das den Boden verdichten. Oder: Werden Mineraldünger und Gülle bei zu geringer Bodenfeuchte ausgebracht, können Pflanzen die Nährstoffe nicht effizient aufnehmen und verwerten. Dies kann zu erhöhter Nährstoffauswaschung in Gewässer und Grundwasser führen. Die Daten von SoFI helfen, den idealen Zeitpunkt für diese Arbeiten abzupassen.

Welche Daten verwenden Sie dafür?

Wir setzen auf drei verschiedene Quellen: Der erste Datensatz heißt Bodenschätzung. Er enthält Daten zu allen ackerbaulich genutzten Flächen. Davon nutzen wir besonders Informationen zur Wasserspeicherfähigkeit des Bodens. Unsere zweite Quelle sind exakte Höhendaten als Geländemodell. Dank des abgeleiteten Feuchtigkeitsindex wissen wir, wie das Wasser bei Regen oberflächennah abfließt. Zudem verwenden wir Wetterdaten wie Niederschlag, Verdunstung und Temperatur. Daraus ermitteln wir die Menge an Feuchtigkeit, die von Pflanzen oder durch offene Bodenporen verdunstet und dem Boden nicht zur Verfügung steht. Diese drei Quellen führen wir in einem Modell zusammen – und errechnen daraus eine tägliche Vorhersage über die potentielle pflanzenverfügbare Wassermenge im Boden.

Wie überprüfen Sie Ihre Annahmen?

Wir verwenden Daten, die mit festinstallierten und mobilen Messgeräten direkt im Boden erhoben werden. Hinzu kommen Daten zweier Satelliten aus dem Copernicus-Programm der Europäischen Union: Der radargestützte Sentinel-1 kann bis zu fünf Zentimeter in unbewachsene trockene Böden eindringen. Der optische Satellit Sentinel-2 misst unter anderem via Infrarot das Chlorophyll der Pflanzen. Somit haben wir eine tägliche Simulation, die wir anhand von Messwerten überprüfen und mit den Satellitendaten vergleichen. In Kürze erhalten wir zudem noch Daten, die direkt von einer Düngemaschine stammen, und wissen so, wie gut die Gülle in den Boden eingebracht wird. So erfahren wir auch direkt aus der Praxis, wie gut unsere Berechnungen waren – und können das Modell weiter verbessern.

Um am Ende welches Ziel zu erreichen?

Dass Landwirtinnen und Landwirte den Datensatz nutzen. Dabei ist Datenschutz sehr wichtig. Es ist ganz klar, dass die Daten den Betrieben gehören. Sie erhalten spezielle Soft- und Hardware, mit der sie ihre Daten geschützt bei sich haben. So können sie frei entscheiden, welche Informationen sie mit wem teilen. Kommen die Daten zum Einsatz, sollten seltener schädliche Bodenverdichtungen entstehen. Optimal wäre, wenn dadurch zum Beispiel Gülle seltener zu ungünstigen Zeiten ausgebracht würde und weniger Treibhausgase ausgestoßen würden. Das hieße dann auch weniger Folge- und Umweltschäden. Mich würde es freuen, wenn ein Ansatz wie SoFI auch für andere Bundesländer weiterentwickelt werden könnte – und in einigen Jahren bundesweit zum Boden- und Klimaschutz beitrüge.


Im selben Heft, Seite 29:

Punktgenau

Drunter oder drüber? Im Verbundprojekt GülleBest sucht das Thünen-Institut gemeinsam mit Projektpartnern nach einem Weg, um Gülle emissionsarm, stickstoffeffizient und gezielt in wachsende Pflanzenbestände auszubringen. Dazu experimentieren Forscherinnen und Forscher auf Feldern in ganz Deutschland mit verschiedener Technik, Gülle auszubringen: Bei der Schleppschlauchtechnik wird die Gülle streifenförmig nah an der Pflanzenwurzel ausgebracht. Im Grünland wird hierfür das Schleppschuhverfahren genutzt. Wird die Gülle zusätzlich angesäuert, können die Ammoniakemissionen sinken. Und mit der Schlitztechnik, bei der der Boden eingeschnitten wird, kann die Gülle tiefer in den Boden abgelegt werden.

KlimAgrar in Braunschweig

Letzte Woche Donnerstag sind wir am Thünen-Institut in Braunschweig gewesen, um uns mit den Koordinatoren der KlimAgrar-Verbundprojekte CarboCheck und GülleBest zusammenzusetzen und tiefere Einblicke in die Arbeit dieser Projekte zu bekommen. Besonders schön zu sehen war, dass beide Gruppen am Thünen-Institut die Inhalte unserer gemeinsamen Website bereits genutzt haben, um sich eigenständig mit anderen Projekten zu vernetzen.