Stickstoffinitiative in Iowa: Verbesserung der Präzision bei der Düngemittelausbringung

In Iowa spricht Michael Castellano darüber, wie viele Entscheidungen beim Maisanbau getroffen werden müssen. Er sagt, es gäbe Milliarden von Möglichkeiten, und manche Leute halten das für übertrieben. Doch er erklärt, dass die Zahl der verschiedenen Maissorten, Anbaumethoden und Wetterbedingungen tatsächlich enorm ist, wenn man sie alle zusammenrechnet.

Diese Unsicherheit ist von großer Bedeutung, da sowohl zu wenig als auch zu viel Stickstoffdünger Probleme verursachen kann. Zu wenig Dünger kann den Maisertrag verringern, zu viel hingegen hohe Kosten verursachen und die Umwelt schädigen.

Die Iowa Nitrogen Initiative, unter der Leitung von Castellano und Sotirios Archontoulis, versucht, die optimale Stickstoffmenge für jedes Maisfeld zu ermitteln, indem sie Daten von landwirtschaftlichen Betrieben in ganz Iowa sammelt.

Sie wollen es Landwirten erleichtern, die richtige Düngermenge zu bestimmen. Das Projekt wird vom Landwirtschaftsministerium des US-Bundesstaates Iowa finanziert, und Landwirtschaftsminister Mike Naig hält es für eine hervorragende Zusammenarbeit zwischen Landwirten und Experten.

Er ist überzeugt, dass es den Landwirten die Informationen liefern wird, die sie benötigen, um bessere Ernten zu erzielen, mehr Geld zu verdienen und die Umwelt zu schonen.

Überbrückung der Kluft

Die Iowa Nitrogen Initiative führt dieses Jahr 270 Feldversuche auf 72 verschiedenen privaten landwirtschaftlichen Betrieben durch, was einer Vervierfachung gegenüber dem ersten Projektjahr 2022 entspricht. Das Endziel ist es, 500 Versuche pro Jahr zu erreichen.

Um teilnehmen zu können, benötigen Landwirte Zugang zu zwei immer häufiger eingesetzten Präzisionslandwirtschaftstechnologien: variabler Düngemittelausbringung und GPS-gestützter Ertragsüberwachung. Projektpartner Premier Crop Systems nutzt historische Ertragsdaten, um Bereiche mit voraussichtlich abweichendem Ertragsverhalten zu identifizieren und plant einen Versuch auf einer kleinen Fläche eines Feldes, typischerweise etwa zwei Hektar.

Auf den einzelnen Abschnitten des Versuchsgebiets werden unterschiedliche Stickstoffmengen, von null bis 200 Pfund pro Acre, angewendet. Die Landwirte übermitteln dem Forschungsteam nach der Ernte die Ertragsdaten. Für Ertragsverluste auf Flächen ohne Stickstoffdüngung erhalten die Teilnehmer eine Entschädigung.

Die Versuchsdaten werden durch Simulationen biophysikalischer Prozessmodelle ergänzt, um optimale Aufwandmengen in Abhängigkeit von Boden- und Saatguttypen, Bewirtschaftungsmethoden und Witterungsbedingungen zu ermitteln. Diese Datenbank bildet die Grundlage für die Entscheidungshilfen des Projekts für die Öffentlichkeit und wird voraussichtlich zur Anbausaison 2025 verfügbar sein.

Diese Instrumente sind besonders nützlich für Landwirte, die Präzisionslandwirtschaftstechnologien zur Datenerfassung einsetzen. Laut Castellano fehlt es Landwirten mit Geräten zur variablen Düngemittelausbringung oft an evidenzbasierten Anleitungen zur optimalen Anpassung der Düngermenge.

“Wir arbeiten daran, die Kluft zwischen den technologischen Fortschritten der Ingenieure im Bereich der Präzisionslandwirtschaft und dem wissenschaftlichen Verständnis der Agronomen zu überbrücken”, sagte er.

Drei hilfreiche Werkzeuge

Das Forschungsteam arbeitet an drei Instrumenten, die Landwirten helfen sollen, bessere Entscheidungen zu treffen:

Verbesserte Benchmark-Empfehlungen:

• Sie machen bessere Vorschläge für die Stickstoffdüngung und berücksichtigen dabei Unterschiede in Faktoren wie Genetik, Bodenbeschaffenheit, Bewirtschaftungsmethoden und Wetter.
• Landwirte können auch Daten aus Versuchen einsehen, um zu sehen, was bei unterschiedlichen Aufwandmengen und Vorgehensweisen tatsächlich passiert.

Prognosetool:

• Dieses Tool prognostiziert die besten Preise auf Basis aktueller und kurzfristiger Einschätzungen der Boden- und Wetterverhältnisse.
• Laut Castellano ist dies deshalb wichtig, weil das Wetter einen großen Einfluss darauf hat, wie viel Stickstoff benötigt wird.

Hindcasting-Tool:

• Dieses Tool hilft Landwirten, auf das vergangene Jahr zurückzublicken und zu sehen, wie sich der Stickstoffbedarf ihrer Pflanzen verändert hätte, wenn sie etwas anders gemacht hätten. Zum Beispiel, wenn sie eine andere Maissorte angebaut oder zu einem anderen Zeitpunkt gedüngt hätten.

Castellano erklärt, dass das Ziel darin bestehe, diese Instrumente jedes Jahr mit neuen Versuchsdaten zu aktualisieren.

“Solange Landwirte neue Dinge ausprobieren und sich das Wetter ändert, werden sich auch die optimalen Stickstoffmengen ändern. Wir müssen weiterhin forschen und den Landwirten die Informationen zur Verfügung stellen, damit sie die besten Entscheidungen treffen können”, sagte er.

Einbindung der Landwirte

Landwirte waren von Anfang an in die Iowa Nitrogen Initiative eingebunden und nahmen bereits im Februar an einem von Google-Ingenieuren und -Designern geleiteten Design-Sprint teil. Ihr Feedback spielte eine entscheidende Rolle und beeinflusste unter anderem die Entscheidung, die Entscheidungshilfen zunächst als mobile App zu veröffentlichen. Die Landwirte hatten dies vorgeschlagen, da sie die Informationen eher nutzen, wenn sie unterwegs darauf zugreifen können.

“Wir arbeiten eng mit den Landwirten zusammen, um sicherzustellen, dass die von uns entwickelten Produkte den Menschen, die sie verwenden werden, wirklich helfen. Wir wollen nicht, dass die Landwirte das Gefühl haben, ihnen werde etwas aufgezwungen”, sagte Castellano.

Er freut sich, dass alle Landwirte, die im ersten Jahr teilgenommen haben, auch im zweiten Jahr dabei waren. Roger Zylstra, einer der Freiwilligen, die zwei Jahre lang Versuche durchgeführt haben, berichtete im September bei einem Feldtag, dass die Zusammenarbeit mit dem Forschungsteam unkompliziert und reibungslos verlaufen sei. Zylstra, ehemaliger Präsident der Iowa Corn Growers Association, bewirtschaftet einen Hof in der Nähe von Lynnville im Jasper County und hofft auf feuchtere Jahre, um mehr Variationen in den Daten zu ermöglichen.

“Ich versuche immer, Wege zu finden, besser mit dem Land umzugehen, und wir lernen dabei, dass es bessere Wege gibt”, sagte Zylstra. “Ich denke, das Potenzial hier ist enorm.”

Die Projektleiter laden Landwirte, Pflanzenbauberater und Lohnunternehmer für die Düngemittelanwendung ein, sich für einen Versuch in der Anbausaison 2024 anzumelden. Interessierte können ein Online-Formular ausfüllen, um weitere Informationen zu erhalten oder ihr Interesse zu bekunden.