Sensorgestützte Bonitur von Aufwuchs und Stickstoffversorgung bei Weizen- und Kartoffelbeständen

Transkript

1 Lehrstuhl für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung der Technischen Universität München in Freising-Weihenstephan Sensorgestützte Bonitur von Aufwuchs und Stickstoffversorgung bei Weizen- und Kartoffelbeständen Josef Schächtl Vollständiger Abdruck der von der Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt der Technischen Universität München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Agrarwissenschaften (Dr. agr.) genehmigten Dissertation. Vorsitzender: Prüfer der Dissertation: Univ.-Prof. Dr. K.-J. Hülsbergen 1. Univ.-Prof. Dr. G. Wenzel 2. Univ.-Prof. Dr. U. Schmidhalter Die Dissertation wurde am bei der Technischen Universität München eingereicht und durch die Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt am angenommen

2

3 FORSCHUNGSVERBUND AGRARÖKOSYSTEME MÜNCHEN Erfassung, Prognose und Bewertung nutzungsbedingter Veränderungen in Agrarökosystemen und deren Umwelt Josef Schächtl Sensorgestützte Bonitur von Aufwuchs und Stickstoffversorgung bei Weizen- und Kartoffelbeständen FAM - Bericht 65. GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit Technische Universität München / Weihenstephan Shaker Verlag Aachen 2004

4 Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., Copyright Shaker Verlag 2004 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN ISSN X Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / Internet: info@shaker.de

5 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung Literaturüberblick und Fragestellung Zerstörungsfreie Verfahren zur Bonitur von Pflanzenbeständen Reflexionsoptische Messungen Grundlagen Einflussfaktoren auf Reflexionsmessungen bei Pflanzenbeständen Abbildung agronomisch relevanter Parameter mit Reflexionsmessungen Messung der laser-induzierten Chlorophyll-Fluoreszenz Emission von Fluoreszenzlicht durch Pflanzen Einflussfaktoren auf die Charakteristik der Fluoreszenzstrahlung Praktische Anwendung der laser-induzierten Chlorophyllfluoreszenz Ertragsbildung und Stickstoffdüngung bei Weizen Ertragsbildung und Stickstoffaufnahme von Weizenbeständen Teilschlagbezogene Variation der Ertragsbildung bei Weizen Optimierung der Stickstoffdüngung bei Weizen Ertragsbildung und Stickstoffdüngung bei Kartoffel Ertragsbildung und Stickstoffaufnahme von Kartoffelbeständen Teilschlagbezogene Variation der Ertragsbildung bei Kartoffeln Optimierung der Stickstoffdüngung bei Kartoffeln Fragestellung der Arbeit Material und Methoden Feldversuche Kartoffel Teilschlagversuche am Standort Scheyern Düngungs-/Sortenversuch am Standort Großeisenbach Winterweizen Witterung im Untersuchungszeitraum Wetterstation Freising Wetterstation Scheyern... 47

6 Inhaltsverzeichnis 3.3 Probenahme und Probenanalyse Probenahme bei Kartoffel Probenahme bei Weizen Probenaufbereitung Nährstoffuntersuchungen Nichtdestruktive Messgeräte zur Bonitur von Pflanzenbeständen Spektralsensorsystem Fluoreszenz-Sensor Weitere nichtdestruktive Messgeräte Statistische Auswertung Varianzanalytische Verrechnung Regressionsanalytische Verrechnungen Ergebnisse Ertragsbildung und Stickstoffaufnahme von Weizenbeständen Verlauf der Ertragsbildung Verlauf der Stickstoffaufnahme Kornertrag und Ertragsstruktur N-Entzug durch das Korn und N-Verwertung N-Saldo Teilschlagbezogene Unterschiede der Ertragsbildung und Stickstoffaufnahme von Weizenbeständen Verlauf der Ertragsbildung Verlauf der Stickstoffaufnahme Kornertrag und Ertragsstruktur N-Entzug durch das Korn und N-Verwertung N-Saldo Ertragsbildung und Stickstoffaufnahme von Kartoffelbeständen Einfluss der Steigerung von Mineraldüngergaben Knollenertrag und Ertragskomponenten Verlauf der Krautbildung Verlauf der Knollenbildung Verlauf der Stickstoffaufnahme des Krautes Verlauf der Stickstoffaufnahme der Knollen N-Saldo und N-Effizienz... 89

7 Inhaltsverzeichnis Einfluss der Terminierung und Teilung von Mineraldüngergaben Verlauf der Knollenbildung Verlauf der Krautbildung Verlauf der Stickstoffaufnahme des Krautes Verlauf der Stickstoffaufnahme der Knollen N-Saldo und N-Effizienz Teilschlagbezogene Unterschiede der Ertragsbildung und Stickstoffaufnahme von Kartoffelbeständen Charakterisierung der kleinräumigen Ertragsunterschiede Verlauf der Ertragsbildung Krautbildung Knollenbildung Verlauf der Stickstoffaufnahme Stickstoffaufnahme des Krautes Stickstoffaufnahme der Knollen Teilschlagbezogene Reaktion der Ertragskomponenten auf Mineraldüngergaben N-Saldo Effekt der Staffelung der Mineraldüngergaben auf verschiedenen Teilschlägen Reflexionsoptische Messungen bei Weizenbeständen Reflexionsspektren von Weizenbeständen Einflussfaktoren auf die Lage des HWP Eignung der Vegetationsindizes zur Abbildung von Bestandesparametern Einflussgrössen bei der reflexionsoptischen Bonitur der Bestandesparameter Reflexionsoptische Messungen bei Kartoffelbeständen Charakterisierung der Reflexionsspektren mit dem Vegetationsindex HWP Eignung der Vegetationsindizes zur Abbildung von Bestandesparametern Einflussgrößen bei der reflexionsoptischen Bonitur der Bestandesparameter Problematik der Messungen zu frühen Terminen Messung der laser-induzierten Chlorophyll-Fluoreszenz bei Weizenbeständen Fluoreszenzverhalten von Weizenbeständen Einflussfaktoren auf die Ratio der laser-induzierten Chlorophyllfluoreszenz

8 Inhaltsverzeichnis Abbildung von Bestandesparametern durch die Ratio Einflussgrößen bei der Bonitur der Bestandesparameter durch die laserinduzierte Chlorophyll-Fluoreszenz Vergleichende Betrachtung des Messverfahrens der laser-induzierten Chlorophyll-Fluoreszenz zu den reflexionsoptischen Aufnahmen Diskussion Ertragsbildung und Stickstoffaufnahme Winterweizen Kartoffel Zerstörungsfreie Verfahren zur Bonitur von Pflanzenbeständen Erhebung der Messdaten Reflexionsoptische Messungen bei Winterweizen Reflexionsoptische Messungen bei Kartoffeln Messung der laser-induzierten Chlorophyll-Fluoreszenz Konzeption der Strategie einer teilschlagbezogen variablen Stickstoffdüngung Winterweizen Kartoffel Vergleichende Betrachtung der sensorgestützten Stickstoffdüngung bei beiden Kulturarten Zusammenfassung Winterweizen Kartoffel Literaturverzeichnis Anhang