​​​​​​​​​​​​​​​Das Experiment

Ziele

• Förderung von Biodiversität in der Agrarlandschaft durch diversifizierte Landnutzungsmuster der Feldgröße, Fruchtfolge und Fruchtarten und der Nutzung von Landschaftselementen, die die agrarökologischen Funktionen stärken
• Reduzierung des chemisch-synthetischen PSM-Einsatzes in der Landwirtschaft durch die Förderung der räumlich-zeitlichen Diversifizierung der Agrarlandschaft
• Langfristig verringerte Ausbringung von mineralischen Düngern durch verbesserte Ressourcennutzung
• Anpassung an Klimawandel und Wetterextreme durch ein breites Fruchtartenspektrum und weite Fruchtfolgen. Beitrag zum Klimaschutz durch reduzierten Ressourceneinsatz und erhöhte Kohlenstofffestlegung
• Analyse der Auswirkungen von standortspezifischen Landnutzungs- und Bewirtschaftungspraktiken auf die Widerstandsfähigkeit des Landnutzungssystems, besonders hinsichtlich der Ertragsstabilität
• Erfolgreicher Einsatz moderner, automatisierter oder sensorgesteuerter Technik zur teilflächenspezifischen und punktgenauen Durchführung agrotechnischer Maßnahmen

Diversifizierung in der Landschaft, © marqs / Photocase

Die eingesetzten Pflanzenschutzstrategien sind variabel und werden flexibel an das Auftreten von Schaderregern sowie die Ertragsentwicklung der jeweiligen Kultur angepasst. Dies entspricht den Grundsätzen der Agrarsystemforschung.

Durch die kleinteilige Diversifizierung und die Integration von Landschaftselementen, wie Blühstreifen, sollen positive Effekte auf Nützlinge und Synergien zwischen Umwelt, Pflanze und Boden erzielt und untersucht werden.

 

Design

​​​​​​​​​​​Wir streben mit diesem Projekt langfristig die experimentelle Entwicklung der Präzisionslandwirtschaft auf kleingeteilten Schlägen („Patches“) durch künstliche Intelligenz an. Mit diesem Ansatz sollen Feldheterogenitäten erschlossen und positiv genutzt werden. Kleinere Schläge, mit vielfältigen und standortspezifischen Fruchtfolgen tragen dazu bei, Synergien und Interaktionen zwischen Feldfrüchten und Landschaftselementen wie z.B. Blühstreifen zu stärken. So kann die Effizienz der Ressourcennutzung verbessert und die räumliche Pflanzenvielfalt auf dem Feld erhöht werden. Die Entwicklung einer neuen, leichten Roboterfeldtechnologie bietet die Möglichkeit, die Feldgrößen erheblich zu verringern und die Feldgeometrien neu zu formen, da die neuen Maschinen möglicherweise auf variablen Größen und Formen arbeiten können und keine großen rechteckigen Felder erfordern. Die räumlichen Eigenschaften der Patches, wie Größe und Form, erfordern größere Ausmaße von experimentellen Einheiten, sollten aber handhabbar durch einen durchdachten Versuchsaufbau in Bezug auf ihre Manipulationen mit zukünftiger Robot-Technik sein.

Um Innovationen bei der Entwicklung von pestizidfreien Anbausystemen zu erzielen, sollten Praxisbetriebe in einem Co-Design Prozess in die Forschung integriert werden. So können die komplexen Faktoren der Agrarlandschaft unter Praxisbedingungen erfasst, analysiert und in der Anbauplanung berücksichtigt werden. Daher wurde patchCROP als ein Landschaftslabor innerhalb des landwirtschaftlichen Betriebes, der Komturei Lietzen, entworfen.

patchCROP wurde im März 2020 etabliert und langfristig angelegt.

Versuchsfläche mit der Versuchsdurchführung der Winterungen 2020 / 2021; ​​​© Maria Schnaitmann, ZALF

Ertragspotential: "Hoch"

• 1. Jahr: Raps
• 2. Jahr: Wintergerste
• 3.Jahr: ZW-Soja
• 4. Jahr: ZW-Mais
• 5. Jahr: Winterweizen

Ertragspotential: "Niedrig"

• 1. Jahr: Zw-Sonnenblume
• 2. Jahr: Winterhafer
• 3.Jahr: ZW-Mais
• 4.Jahr: Lupine
• 5.Jahr: Winterroggen

Für die Hochskalierung in die Landschaft sind Referenzflächen innerhalb der Betriebsflächen im näheren Umkreis notwendig. Diese bieten den direkten Vergleich des Effektes der Schlaggröße. Zudem werden auch die Referenzflächen in konventionelles PSM Management und reduzierte PSM Ausbringung unterteilt, um die Landnutzungsintensitäten in Interaktion mit der Feldgröße zu vergleichen. Die Referenzflächen haben die kommerzielle, betriebsübliche Fruchtfolge und befinden sich in jedem Anbauzyklus in einem anderen Schlag.

 

Standort

Die patchCROP Versuchsflächen befinden sich westlich des Dorfes Tempelberg (52.44774 N / 14.14405 E), im Bundesland Brandenburg, etwa 50 km östlich von Berlin. Sie sind Kernbestand der 'ZALF Focus Area patchCROP': 

https://doi.org/10.4228/zalf-ztwg-fh58​

Im 30jährigen Mittel (1981-2010) hatte der Standort eine Tagestemperatur von 8,9°C und eine mittlere Niederschlagsmenge von 548 mm. In der Zeit von 2010 bis 2019 betrug die mittlere Temperatur 9,7°C und durchschnittlich fielen jährlich 544 mm.

Die Gemarkung mit all den benachbarten patchCROP Versuchsflächen befindet sich geologisch in der weichseleiszeitlichen Jungmoränenlandschaft und zeigt dadurch eine differenzierte Ablagerung glazialer Sedimente und vielfältige postglaziale Bodenbildungsprozesse, die eine hohe räumliche Variabilität der Bodeneigenschaften verursachen. Das Geländeprofil bewegt sich im Bereich zwischen 67 und 81 m N.N.​

Nach einer intensiven Kampagne im September 2021 wurden 3 Bodenprofilansprachen auf dem Hauptschlag von patchCROP gehalten.

 

Betrieb

Die Komturei Lietzen GmbH ist ein moderner landwirtschaftlicher Marktfruchtbetrieb in Brandenburg und hat in der Vergangenheit bereits viele Ihrer Flächen standortkundlich untersuchen lassen. Viele Schläge wurden dabei z. B. mit Bodensensoren für Bodenfeuchtigkeit oder Bodentemperatur ausgestattet, oder mit Bodenscannern wie dem Geophilus-System oder der Veris-Plattform (ATB; Soil EC, pH-Manager, VIS-NIR Shank) untersucht. Eine langjährige, erfolgreiche Zusammenarbeit besteht zwischen dem Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V., Müncheberg, und der Komturei Lietzen in zahlreichen wissenschaftlichen Projekten.

20 Jahre Praxisversuch Lietzen, Ackerbau und Forschung auf dem Weg in die Zukunft 

• aktuell 24 Mitarbeiter (Januar 2021)
• Betriebsgröße: 4.840 ha, davon sind 2.120 ha Ackerland, 100 ha Grünland, 2.320 ha Forst, 275 ha wasserwirtschaftliche Fläche, 25 ha Hof- und Gebäudeflächen
• alle Maschinen sind mit RTK (Real Time Kinematic)-Lenksystemen für Controlled Field Traffic ausgestattet
• konservierende Bodenbearbeitung durch den Verbleib aller Ernterückstände für den Humusaufbau auf den Ackerflächen
• konservierendes Mulchsaatverfahren auf dem Großteil der Ackerflächen
• Ausbringung von Grünkompost zur zusätzlichen Steigerung der Bodenfruchtbarkeit
• Teilflächenspezifische Bewirtschaftung bei mineralischer Düngung seit 2007/8 und Saatgut seit 2018/19

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