Erfassung des aktuellen Stickstoffstatus von Kulturpflanzen mit ...

2 Einleitung und Zielsetzung
LER et al., 1996; GITELSON und MERZYLAK, 1997; LICHTENTHALER und BUSCHMANN, 2001;
CARTER und KNAPP, 2001), den aktuellen N-Status der Pflanze oder des Blattflächenindex
(BFI). So wurden mit den Möglichkeiten des „Precison Farming“ seit den 80er und 90er Jahren
intensive Forschungsaktivitäten vorangetrieben (AASE und SIDDOWAY, 1980; ALLEN und
SCOTT, 1980; AASE und SIDDOWAY, 1981; AHLRICH und BAUER, 1983; AASE und TANAKA,
1984; CARD et al., 1988; PETERSON et al., 1988; CURRAN, 1989; GUYOT, 1990).
Grundlage der Arbeit ist mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen im sichtbaren und
nah-infraroten Wellenlängenbereich teilflächenspezifische Informationen über die Möglichkeit
der landwirtschaftlichen Nutzung, im Speziellen der Bestandesentwicklung und des aktuellen
Stickstoffstatus von Kulturpflanzen, abzuschätzen. Bei allen in dieser Arbeit untersuchten
Kulturen wurden mit einem Spektrometersystem Meßreihen während den Vegetationsperioden
2002 bis 2004 erfaßt. Ziel war, den Einsatz des nicht-destruktiven Meßverfahrens zur
Abschätzung agronomisch relevanter Parameter für die Nutzung der teilflächenspezifischen
Bestandesführung, zu untersuchen. Das Interesse richtete sich auf die Genauigkeit des Meßverfahrens
sowie die Begrenzung möglicher Einflußfaktoren auf die Bonitur der Bestandeseigenschaften
der Pflanzenbestände (optische Eigenschaften, indirekt beeinflussend), besonders
zu sehr frühen Entwicklungsstadien. Zum genaueren Verständnis wird das Meßverfahren exemplarisch
anhand einer Reflexionssignatur der Winterweizensorte Xanthos demonstriert
(Abb.1). Die Spektren zeigen bereits während des Zwei-Knoten-Stadiums (EC 32) eine Differenzierung
der Stickstoffversorgung mit 0 bis 90 [kg N ha -1 ]. Beobachtet wird dabei ein starker
Anstieg der Reflexion im Übergangsbereich vom sichtbaren Licht zum nah-infraroten
Wellenlängenbereich. Deutlich erkennbar ist die Abnahme der Reflexionskurve im grünen
und roten Wellenlängenbereich (sichtbarer Spektralbereich) mit steigendem N-Angebot. Verantwortlich
hierfür ist der mit dem Stickstoffangebot korrelierende Chlorophyllgehalt pro
Blatt- und Bodenfläche. Die in Abbildung 1 markierten Bereiche für den Pigmentgehalt,
Hauptwendepunkt (HWP) und der Biomasse repräsentiert das charakteristische Reflexionsverhalten
grüner Pflanzen. Im sichtbaren Bereich nimmt der Reflexionsgrad mit erhöhter
Stickstoffversorgung ab, da die Eindringtiefe des Lichts durch den zunehmenden Chlorophyllgehalt
verringert wird. Das höhere Stickstoffniveau führte zu einer Zunahme der Biomasse
und des Blattflächenindex (Bedeckungsgrad des Bodens) (Abb.2).