Wie analysiert ein NIRS-Sensor die Gülle?

Beim Güllefahren lassen sich die Ausbringmengen mithilfe der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) genauer dosieren und die Nährstoffgaben exakter beziffern. Das wird gerade mit den Obergrenzen für Stickstoff nach der neuen Düngeverordnung noch wichtiger.

Dazu müssen die Inhaltsstoffe der Gülle möglichst genau bekannt sein.

Dabei helfen Sensoren am Güllefass, an Befüllstationen, am Tank-Lkw oder am Ausbringfahrzeug. Sie arbeiten auf Basis von NIRS und schätzen die Nährstoffe:

• Stickstoff,
• Ammonium,
• Phosphat,
• Kalium und Kalk in kg/m3 sowie die Trockenmasse in Gewichtsprozent.

Eine spezielle Infrarotlinse beleuchtet die vorbeifließende Gülle. So entstehen Reflexionen: Wellen werden zurückgeworfen, weil elektromagnetische Strahlung Molekülschwingungen anregt. Die werden im nahen Infrarotbereich erkannt.

Die Schwingungen werden bei der Analyse der Gülle aber nicht direkt interpretiert, sondern mit statistischen Modellen ausgewertet. Das System vergleicht die eingehenden Messdaten permanent mit hinterlegten Werten von analysierten Nährstoffgehalten verschiedener Güllen. Für die quantitativen Bestimmungen müssen also vorher Analysen mit gemessenen Gehalten von Schweine-, Rindergülle oder Gärresten erstellt sein.

Der NIRS-Sensor sendet ein Spektrum, das durch die Inhaltsstoffe der Gülle bestimmt wird. Die Rückstrahlung setzt sich aus verschiedenen Wellenlängen je nach Inhaltsstoffen zusammen. Die Geschwindigkeit liegt bei Dutzenden Analysen pro Sekunde mit recht geringen Abweichungen.

Der fortlaufende NIRS-Messvorgang erreicht so zwar nicht die Präzision nass-chemischer Analysen. Aber die Methode funktioniert, um die Konzentration der organischen Dünger permanent zu mitteln. Bei Prüfungen haben mehrere NIRS-Sensoren eine DLG-Anerkennung unter spezifischen Bedingungen erhalten. Dazu zählen der Van-Control von Zunhammer, der NIR-Sensor von Kaweco, der Speedspy von mut- group oder das HarvestLab von John Deere, das beispielsweise auch Fliegl nutzt. Vor kurzem haben wir Ihnen auf agrarheute zudem den Gülle-NIRS-Sensor LMS 20 von Topcon vorgestellt.

Auch wenn das System besonders bei den Phosphatgehalten noch unvermeidbare Schätzfehler zeigt, sorgt das kontinuierliche Erfassen von Messwerten dafür, dass insgesamt weniger Fehler auftreten. Je größer die Datenmengen, desto besser die Messwerte.

Im Vergleich zu einmalig gezogenen, wenig repräsentativen Proben aus mehr oder weniger gerührten Güllebehältern ist die NIRS-Messung ein echter Fortschritt. So lässt sich auch mit wenig homogenen Wirtschaftsdüngern künftig besser nährstoffbasiert düngen.