Ein Blick aus der Wurmperspektive

Ein neues Bildgebungsgerät, das die Zusammensetzung und Konturen des unterirdischen Bodens aufdecken kann, könnte dazu beitragen, das fehlende Fundament der Präzisionslandwirtschaft zu legen, einer erwarteten Revolution in der Landwirtschaft, die nur langsam verwirklicht wurde.

Die kugelförmige Metallsonde hat ein superhartes, saphirfarbenes Bullauge an der Seite, durch das eine winzige Kamera blickt, sagt Dan Rooney, ein in WI ansässiger Bodenwissenschaftler und Unternehmer. Das bodenbildende Penetrometer funktioniert wie das Endoskop eines Chirurgen. Wenn die Sonde in den Boden eindringt, zeigt ein oberirdischer Computerbildschirm Bilder von der Kamera.

Schmutzige Videos, nennt Rooney das Filmmaterial scherzhaft.



Die Software interpretiert die Bilder in Echtzeit und quantifiziert Qualitäten wie Farbe, Porosität und organischer Gehalt in Bodenschichten, durch die die Sonde absteigt. Das System zeichnet auch die Tiefe der Kamera mit einem angeschlossenen Messgerät und ihre geografischen Koordinaten durch einen Satelliten des Global Positioning Systems (GPS) auf. Die aggregierten Informationen ermöglichen es einem Wissenschaftler, eine Landschaft unter der Erde dreidimensional zu kartieren und die Bedürfnisse jedes Fleckens der Erde zu diagnostizieren. Rooney beschrieb Feldtests des Geräts auf der Sitzung der American Society of Agricultural Engineers im letzten Monat in Sacramento, Kalifornien.

Versteckte Wahrheiten

Sie fahren an kilometerlangen Maisfeldern vorbei und alle sagen, es sei alles gleich, sagt der Farmer John Reifsteck aus Illinois. Aber als Bauer weiß ich, dass ein Gebiet 250 Scheffel pro Morgen einbrachte und ein anderes 30 Meter entfernt nichts brachte. Diese Erträge könnten im Folgejahr sogar rückgängig gemacht werden, wenn es große Unterschiede bei Niederschlag oder Befall gab.

Reifsteck sagt, dass viele Landwirte bereits Maschinen für die Präzisionslandwirtschaft besitzen. Auf diese Weise können sie ihre Aussaat, Düngung, Spritzung und Tiefe der Furchen Reihe für Reihe - sogar Zentimeter für Zentimeter - mit Computerautomatisierung anpassen. Aber weil die Landwirte weitgehend unwissend darüber sind, wie sich die Zusammensetzung ihres Bodens unter ihren Feldern ändert, fliegen sie blind, sagt er. Dies könnte erklären, warum Präzisionslandwirtschaft noch nicht vorhersehbare Ernteerträge liefern oder den Einsatz kostspieliger, umweltgefährdender Chemikalien erheblich reduzieren muss.

Der Bodenwissenschaftler des Staates Illinois, Bob McLeese, sagt, dass die Vermessung von Böden langsam und teuer ist. Seine Agentur hat bei weitem nicht die Ressourcen, um dies im Detail zu tun, wie es Landwirte wie Reifsteck gerne hätten. Zum Beispiel zerlegt die landesweite Bodenuntersuchung, die erst vor wenigen Jahren abgeschlossen wurde, Illinois in Flecken, die nicht kleiner als etwa 100 Quadratmeter sind. Aber die Informationen für Zonen, die 16-mal so groß sind, könnten nur zwei Bodenproben widerspiegeln, sagt McLeese, wenn die Gebiete vom Himmel aus homogen aussehen.

Zu den standardmäßigen Vermessungswerkzeugen gehören eine Spitzhacke, eine Schaufel und ein Handbohrer sowie ein spiralförmiger Stapel von Farbchips, durch die Vermesser für ein Match gegen alle Böden blättern, die sie freilegen, sagt McLeese. Um die Anteile von Sand, Schluff und Ton abzuschätzen, reiben Vermessungsingenieure normalerweise etwas Schmutz zwischen einem Daumen und zwei Fingern und verwenden dann ihr Urteilsvermögen. Selbst mit hydraulischen Maschinen zum Bohren von Bohrkernen aus einer Tiefe von zwei Metern sind Bodenuntersuchungen immer noch durch die Verfügbarkeit von Spezialisten und die Geschwindigkeit, mit der sie ihre Finger bewegen, begrenzt.

Am Bodenhorizont

Ein Gerät wie das von Rooney könnte die Landschaft verändern, sagt McLeese. Rooney stellt sich Geschwader von Technikern auf Geländefahrzeugen vor, die mit Druckknopfhydraulik ausgestattet sind; er testet einen Prototyp. Bilder und Daten des Penetrometers würden drahtlos über eine Mobilfunk- oder Satellitenverbindung zu einem Bodenwissenschaftler bei der Missionskontrolle übertragen. Mit kleineren Kameras und kleineren Sonden, sagt Rooney, könnten Benutzer das gesamte System zu Fuß in das Dickicht von Sümpfen und Regenwäldern tragen.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind endlos, sagt McLeese.

Er verweist beispielsweise auf CO2-Zertifikate, einen Eckpfeiler der Pläne zur Bekämpfung der globalen Erwärmung. Die Vereinigten Staaten werden wahrscheinlich CO2-Zertifikate in einem bevorstehenden Fünfjahresplan für die Landwirtschaft implementieren, prognostiziert McLeese. Aber sie werden eine Möglichkeit brauchen, um zu messen, was ein Landwirt lagert oder nicht, sagt er. Hier könnte das Penetrometer ins Spiel kommen.

Im Rahmen eines solchen Systems könnten Landwirte Gutschriften für die Speicherung von Kohlenstoff im Boden verdienen, wodurch die Ansammlung von Kohlendioxid in der Atmosphäre verringert wird. Die zersetzten Stängel, Blätter und Wurzeln von geernteten und vergrabenen Pflanzen stellen Kohlenstoff dar, den die Pflanzen einst der Luft als Kohlendioxid entzogen haben. Aber der Kohlenstoff müsste gemessen werden.

Rooney sagt, sein kleines Unternehmen, Earth Information Technologies, suche nach einem größeren Partner für die Hardwareherstellung, während es sich auf die Software konzentriert. Der Agraringenieur Glen Riethmuller, der eine Forschungsfarm in Westaustralien betreibt, will so schnell wie möglich eines von Rooneys Geräten kaufen. Wir haben einen Typen, der sein ganzes Leben damit verbringt, Löcher zu graben, sagt er, und es ist verdammt schwer!

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