Peter Wagner MLU-Halle, Professur für Landwirtschaftliche Betriebslehre Precision Farming - ein...

Peter Wagner

MLU-Halle, Professur für Landwirtschaftliche Betriebslehrewww.landw.uni-halle.de/lb/

Precision Farming

- ein Zwischenbericht aus informationsökonomischer Sicht -

Der Erfolg einer PF-Strategie wird c.p. um so besser sein

• je kleinräumiger wir die standörtlichen Gegebenheiten kennen (preisgünstige, hoch auflösende Sensorik)

• je kleinräumiger die Technik arbeiten kann (Reaktionsgeschwindigkeit und Arbeitsbreite/Teilbreite)

• je besser die Wirkung von standörtlichen Gegebenheiten und Input auf den Output (Produktionsfunktionen) in kleinräumigem Maßstab bekannt sind (Qualität der Entscheidungsregeln)

Häufigkeitsverteilung der Ertragsklassen 2004 (LVG Görzig, S550)

0,00 0,00 0,00 0,001,31

8,71 8,31

≤ 30 >30-40 >40-50 >50-60 >60-70 >70-80 >80-90 >90-100 >100-110 >110

Ertragsklassen (dt/ha)

einheitliche Bewirtschaftung(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

Ertrags-klasse

Flächen-ant. inErtr.kl.

PF-Dng.kg / ha (100% korrekt)

PF-Düng.kg / ha(tats.)

N-Mengekg / Teil-flächen-

anteilErtragdt / ha

Ertragdt / Teil-fllächen-

anteil

einheitl.Düng.kg / ha

Ertragdt / ha

anteil(4)*(2)/100 (6)*(2)/100 (9)*(2)/100

< 25 0,0 0 0 0,0 0,0 0,0 181,7 0,0 0,0> 25 - 35 0,0 0 0 0,0 0,0 0,0 181,7 0,0 0,0> 35 - 45 0,0 0 0 0,0 0,0 0,0 181,7 0,0 0,0> 45 - 55 0,0 0 0 0,0 0,0 0,0 181,7 0,0 0,0> 55 - 65 1,3 130 130 1,7 65,0 0,8 181,7 65,0 0,8> 65 - 75 8,7 150 150 13,1 75,0 6,5 181,7 75,0 6,5> 75 - 85 31,9 170 170 54,2 85,0 27,1 181,7 85,0 27,1> 85 - 95 48,2 190 190 91,6 95,0 45,8 181,7 90,8 43,8

> 95 - 105 8,3 210 210 17,4 105,0 8,7 181,7 90,8 7,5>105 - 115 1,6 230 230 3,7 115,0 1,8 181,7 90,8 1,5

100,0SUMME (bezogen auf 1 ha) 181,7 90,8 181,7 87,3Preis/Einheit (€) 0,6 12,0 0,6 12,0Kosten bzw. Leistung 109,0 1090,0 109,0 1047,1N-kostenfreie Leistung 981,0 938,1Differenz einheitl. zu teilschlagspezifisch 42,9

teilschlagspezifische Düngung

wirtschaftliche Effekte einer „idealen“ Teilschlag-N-Düngung- Qualität Entscheidungsregeln 100 % -

(„geringe“ Heterogenität)

0,00 0,00 0,00 0,001,31

8,71 8,31

≤ 30 >30-40 >40-50 >50-60 >60-70 >70-80 >80-90 >90-100 >100-110 >110

5,892,88

1,40 0,72

≤ 30 >30-40 >40-50 >50-60 >60-70 >70-80 >80-90 >90-100 >100-110 >110

Ertrags-klasse

anteilErtragdt / ha

anteil

Ertragdt / ha

anteil(4)*(2)/100 (6)*(2)/100 (9)*(2)/100

< 25 1,6 50 50 0,8 25,0 0,4 122,5 25,0 0,4> 25 - 35 5,5 70 70 3,9 35,0 1,9 122,5 35,0 1,9> 35 - 45 15,1 90 90 13,6 45,0 6,8 122,5 45,0 6,8> 45 - 55 27,7 110 110 30,5 55,0 15,2 122,5 55,0 15,2> 55 - 65 25,6 130 130 33,3 65,0 16,6 122,5 61,2 15,7> 65 - 75 13,6 150 150 20,4 75,0 10,2 122,5 61,2 8,3> 75 - 85 5,9 170 170 10,0 85,0 5,0 122,5 61,2 3,6> 85 - 95 2,9 190 190 5,5 95,0 2,8 122,5 61,2 1,8

> 95 - 105 1,4 210 210 2,9 105,0 1,5 122,5 61,2 0,9>105 - 115 0,7 230 230 1,6 115,0 0,8 122,5 61,2 0,4

wirtschaftliche Effekte einer „idealen“ Teilschlag-N-Düngung- Qualität Entscheidungsregeln 100 % -

(„hohe“ Heterogenität)

5,892,88

1,40 0,72

≤ 30 >30-40 >40-50 >50-60 >60-70 >70-80 >80-90 >90-100 >100-110 >110

Ertrags-klasse

anteilErtragdt / ha

anteil

Ertragdt / ha

anteil(4)*(2)/100 (6)*(2)/100 (9)*(2)/100

< 25 1,6 50 55 0,9 25,0 0,4 122,5 25,0 0,4> 25 - 35 5,5 70 63 3,5 31,5 1,7 122,5 35,0 1,9> 35 - 45 15,1 90 99 14,9 45,0 6,8 122,5 45,0 6,8> 45 - 55 27,7 110 99 27,4 49,5 13,7 122,5 55,0 15,2> 55 - 65 25,6 130 143 36,6 65,0 16,6 122,5 61,3 15,7> 65 - 75 13,6 150 135 18,4 67,5 9,2 122,5 61,3 8,3> 75 - 85 5,9 170 187 11,0 85,0 5,0 122,5 61,3 3,6> 85 - 95 2,9 190 171 5,0 85,5 2,5 122,5 61,3 1,8

> 95 - 105 1,4 210 231 3,2 105,0 1,5 122,5 61,3 0,9>105 - 115 0,7 230 207 1,4 103,5 0,7 122,5 61,3 0,4

wirtschaftliche Effekte einer „suboptimalen“ Teilschlag-N-Düngung- Qualität Entscheidungsregeln 90 % -

5,892,88

1,40 0,72

≤ 30 >30-40 >40-50 >50-60 >60-70 >70-80 >80-90 >90-100 >100-110 >110

Ertrags-klasse

anteilErtragdt / ha

anteil

Ertragdt / ha

anteil(4)*(2)/100 (6)*(2)/100 (9)*(2)/100

< 25 1,6 50 60 1,0 25,0 0,4 122,5 25,0 0,4> 25 - 35 5,5 70 56 3,1 28,0 1,5 122,5 35,0 1,9> 35 - 45 15,1 90 108 16,3 45,0 6,8 122,5 45,0 6,8> 45 - 55 27,7 110 88 24,4 44,0 12,2 122,5 55,0 15,2> 55 - 65 25,6 130 156 39,9 65,0 16,6 122,5 61,3 15,7> 65 - 75 13,6 150 120 16,3 60,0 8,2 122,5 61,3 8,3> 75 - 85 5,9 170 204 12,0 85,0 5,0 122,5 61,3 3,6> 85 - 95 2,9 190 152 4,4 76,0 2,2 122,5 61,3 1,8

> 95 - 105 1,4 210 252 3,5 105,0 1,5 122,5 61,3 0,9>105 - 115 0,7 230 184 1,3 92,0 0,6 122,5 61,3 0,4

5,892,88

1,40 0,72

≤ 30 >30-40 >40-50 >50-60 >60-70 >70-80 >80-90 >90-100 >100-110 >110

Ertrags-klasse

anteilErtragdt / ha

anteil

Ertragdt / ha

anteil(4)*(2)/100 (6)*(2)/100 (9)*(2)/100

< 25 1,6 50 65 1,0 25,0 0,4 122,5 25,0 0,4> 25 - 35 5,5 70 49 2,7 24,5 1,3 122,5 35,0 1,9> 35 - 45 15,1 90 117 17,7 45,0 6,8 122,5 45,0 6,8> 45 - 55 27,7 110 77 21,3 38,5 10,7 122,5 55,0 15,2> 55 - 65 25,6 130 169 43,3 65,0 16,6 122,5 61,3 15,7> 65 - 75 13,6 150 105 14,3 52,5 7,1 122,5 61,3 8,3> 75 - 85 5,9 170 221 13,0 85,0 5,0 122,5 61,3 3,6> 85 - 95 2,9 190 133 3,9 66,5 1,9 122,5 61,3 1,8

> 95 - 105 1,4 210 273 3,8 105,0 1,5 122,5 61,3 0,9>105 - 115 0,7 230 161 1,1 80,5 0,6 122,5 61,3 0,4

100,0SUMME (bezogen auf 1 ha) 122,1 52,0 122,5 55,0Preis/Einheit (€) 0,6 12,0 0,6 12,0Kosten bzw. Leistung 73,3 623,6 73,5 660,5N-kostenfreie Leistung 550,3 587,0Differenz einheitl. zu teilschlagspezifisch -36,7

5,892,88

1,40 0,72

≤ 30 >30-40 >40-50 >50-60 >60-70 >70-80 >80-90 >90-100 >100-110 >110

Wie funktioniert Precision Farming?

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Entscheidungsregeln

Ertragskartierung Leitfähigkeitsmessung Vegetationsindices Bodenprobenahme (z.B. pH-Wert)

Aussaat Grunddüngung N-Düngung Fungizid- u.WR-Einsatz BodenbearbeitungUnkrautbekämpfung

Field Graph Type Correlation Min Max Mean Std. Dev Skewness Unique Valid

1 N1 range 0.123 58.210 64.480 60.039 0.490 5.365 -- 660

2 N_2 range 0.078 30.469 52.032 39.941 1.436 0.376 -- 660

3 N3 range 0.039 30.470 52.030 39.798 1.416 0.560 -- 660

4 REIP32 range 0.225 723.410 727.180 725.803 0.580 -0.884 -- 660

5 REIP49 range 0.436 725.760 728.990 727.920 0.456 -0.891 -- 660

6 EM38 range 0.532 21.770 39.990 33.916 3.841 -0.717 -- 660

7 ZUGKRAFT range 0.032 2007.420 2339.440 2208.064 48.335 -0.319 -- 660

8 ERTRAG03 range 0.643 1.588 11.280 6.460 1.528 0.347 -- 660

9 ERTRAG04 range -- 6.629 10.978 9.411 0.637 -1.118 -- 660

10 N_Ges range 0.079 120.939 164.062 139.778 2.900 0.322 -- 660

11 N_Freie_L range 1.000 711.732 1234.223 1045.463 76.374 -1.113 -- 660

Data Audit Variante Betrieb (homogene N-Gabe) Raster 10X10hier: Zusammenhang zwischen Ertrag 2004 und ....

!!! ???

früher und heute heute und morgen

N N, Yh, EM38, REIP, pH, Information …

• enthalten das „Know-how“ des Precision Farming

• sollten zu den „globalen“ Entscheidungsregeln des Anwenders passen

• Ziel: Maximierung des Nutzens; oftmals synonym mit „Gewinn“

• unterschiedliche Entwicklungsstufen:

ER 1. Generation

ER 2. Generation

•Maximierung des pflanzen-baulichen Ertrags

•„Düngung nach Entzug“

•Optimierung der ökonomischen Leistung

Berücksichtigung von Faktor-/Produktpreisrelationen

•Voraussetzung: Kenntnis über Input- Output Beziehung

Entscheidungsregeln für Precision Farming

Karten-Ansatz

Field Boundary

3-Zonenkarte123

0 500 1000 1500 Meters

• Einteilung des Feldes in unterschiedliche Ertragspotenzialzonen nach Abreifeluftbildern und Ertragskarten

• anwendbar ab 1. N-Teilgabe

Yara-N-Sensor

• reflektionsoptische Messungen, Düngung N-Bedarf der Pflanzen

Neuronales Netz

• Ertragsprognosen auf Grundlage vielfältiger teilflächenspezifischer Informationen

Eingabeschicht verdeckte Schicht Ausgabeschicht

jährliche Kosten:

3.084,6 € + 0,28 €/ha

jährliche Kosten:

6.397,7 €

geschätzt:

jährliche Kosten:

8.368,9 € + 0,97 €/haER 1.

GenerationER 1.

GenerationER 2.

Generation

drei Strategien zur differenzierten N-Düngung

Feldversuch

“Karte” “Sensor” “Netz”jeweils im Vergleich zu “konstant einheitlich”

Δ N2) Δ Y3) Δ total Δ N2) Δ Y3) Δ total Δ N2) Δ Y3) Δ total

350_2005 - - - - 3.9 0.0 - 3.9 + 15.0 0.0 +15.0

432_2005 + 17.0 0.0 + 17.0 + 34.0 0.0 + 34.0 - - -

411_2006 -9.1 -49.4 -58.5 + 1.3 0.0 + 1.3 - - -

330_2006 - - - -19.0 -19.5 -38.5 + 6.3 + 18.9 + 25.2

131_2006 - - - - - - + 15.2 0.0 + 15.2

432_2007 + 8.4 - 43.5 -35.1 + 10.3 0.0 + 10.3 - - -

631_2007 + 9.3 0.0 + 9.3 + 16.8 0.0 + 16.8 + 20.5 + 25.5 + 46.0

611_2007 - - - + 2.9 0.0 + 2.9 + 12.0 0.0 + 12.0

211_2007 - - - - - - + 20.1 + 13.5 + 33.6

Ergebnisse der Feldversuche (alle Werte in €/ha1))

1) Bewertung der Feldversuchsergebnisse auf Basis der jeweils erzielbaren Stickstoff- und Weizenpreise der einzelnen Versuchsjahre

2) „minus“ bedeutet: höhere Kosten (mehr N) und damit weniger Gewinnbeitrag3) „minus“ bedeutet: weniger Ertrag und damit weniger Gewinnbeitrag

Fazit:

Karte Sensor Netz

Ergebnis: tendenziell negativ schwach positiv deutlich positiv

Kosten: niedrig mittel hoch

Informationsbedarf: niedrig niedrig hoch

Zukunft: schwierig zu verbessern, da aktuelle Witterungsdaten fehlen

schwierig zu verbessern, da ertragslimitierende Faktoren außer N nicht berücksichtigt werden können

zu verbessern durch Hinzunahme weiterer Sensordaten

Das Ergebnis der Entscheidungsregeln fiel um so besser aus, je mehr Information zielgerichtet verarbeitet werden konnte !

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