Bessere Ernte

Messtechnik erhöht Erträge bei Kulturpflanzen

Von Herrn Dr. Cornelius Jantschke, Director Sales and Marketing, IMKO Micromodultechnik GmbH

Qualitative Darstellung der Ausbreitung des PICO32 Messfeldes (Größe: 750 cm3)
Exemplarischer Einbau oberflächennah, inkl. Verkabelung an Datenstation

Das Beispiel Mais zeigt, wie vorteilhaft sich Messtechnik zur Bestimmung der Materialfeuchte an vielerlei Orten und Zeitpunkten einer Vegetations-, Ernte- sowie Nachernteperiode von Kulturpflanzen einsetzen lässt. Von der Ermittlung des idealen Saatzeitpunkts, der optimalen Ablagetiefe von Saatgut, Messwerten zu Bodentemperatur, metrologischen Modellen, Feuchtigkeit im Boden und der Bestimmung des richtigen Saatzeitpunkts.

PICO32 zur Überwachung des Oberbodens

Unabhängig von der Verwendung − als Futtermais, für Biogasanlagen, zur Weiterverarbeitung – gilt: Um hohe Erträge zu erhalten, kommt heute mehr und mehr Technik zum Einsatz. Die optimalen Ablagetiefe von Saatgut kann mittels der Bestimmung der Bodenfeuchte bestimmt werden. Hierzu kommen wahlweise Handsonden oder fest installierte Sonden zum Einsatz. Dazu wird vor Ort die aktuelle Feuchtigkeit des Bodens messtechnisch mit geführtem Radar im Kontakt mit dem Boden erfasst. Im IMKO Produktportfolio bietet sich dazu insbesondere die PICO32 Sonde mit ihrem kleinvolumigen Messfeld an, um hochauflösend Daten zu generieren. Mit dem mobilen Handgerät können Werte an verschiedenen Stellen des Feldes erfasst werden. Somit entsteht ein sehr guter Überblick über die Gesamtfläche.

Auf größeren Ackerschlägen oder Zuchtflächen kommen meist mehrere festinstallierten Sensoren in unterschiedlichen Bodentiefen und Wiederholungen zum Einsatz. Mittels Datensammler zeichnen sie den Verlauf der Bodenfeuchte über die gesamte Vegetationsphase. Und geben damit Aufschluss über den spezifischen Pflanzen-Wasserverbrauch am jeweiligen Standort. So lassen sich aktuell und künftig über Modelle die richtigen Empfehlungen für Standort oder Sorte ausarbeiten.

Zahlreiche Sonden – ein Wirkprinzip

Die Sonden der Firma IMKO funktionieren alle nach dem gleichen Prinzip: einer Messung auf Grundlages eines „geführten Radarpulses“ (engl. Time Domain Reflectometry – TDR). Die TDR Technik nutzt die großen Unterscheide der Dielektrizitätskonstanten von Luft und Wasser über die Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit und Reflektion eines Radarpulses im Kontakt mit dem zu messenden Material. Höherer Wassergehalt bremst die Reflektion des Radarpulses. Die Messung erfolgt dabei in wenigen Pikosekunden. Die Technik wurde ursprünglich ausschließlich für die Messung der Bodenfeuchte entwickelt. Aber durch die enorm hohen Freiheitsgrade in Bezug auf Form und Oberflächenqualität der Sonden ergaben sich in den letzten 36 Jahren auch viele spannenden Anwendungen in der Industrie. Ein Messfeld sieht beispielhaft modelliert für einen PICO32 Bodenfeuchtesonde so aus: Es hat etwa das Volumen einer Flasche Mineralwasser. Der Wassergehalt in diesem Messvolumen wird durch das Messverfahren hochexakt wiedergegeben.

PICO32 bei der Messung im Oberboden als mobile Sonde meist mit einer HD2 oder Bluetooth Schnittstelle PICO-BT

Messungen in der Wachstumsphase

Während des Wachstums und der Bildung des Fruchtkörpers benötigt jede Pflanze ausreichend Wasser. Die Mengen sowie Gabehäufigkeiten variieren und werden durch Wuchsdichte, Wind, Temperatur, solare Einstrahlung und Bodenart beeinflusst. Daneben ist das Erfassen des Düngestatus bzw. Nahrungsvorrats des Bodens wichtig, um die richtige Bewässerungs-, Fertigations- oder Beregnungsstrategie zu wählen.

Zur Überwachung des Oberbodens empfiehlt sich meist eine PICO32, für die Überwachung einer Position in oder unterhalb der Wurzelzone die robustere PICO64. Die Sonden geben neben der Bodenfeuchte und Leitfähigkeit (Düngestatus) auch die Temperatur wieder. So werden mit einem Messgerät gleich zwei wichtige Daten erfasst. Eine zusätzliche Temperaturmessung ist daher nicht erforderlich.

PICO64 zur Überwachung der Wurzelzone oder des Unerbodens (großes Messfeld)

Um ohne Installationsschacht oder ohne Erstellung eines Bodenprofils Sonden zur Messung eines ganzen Profils zu installieren, bietet es sich an, auf eine Rohrsonde zurückzugreifen, die frei zusammenstellbar ist und die ganze Wurzelzone vermessen kann (die Sondensegmente sind 20 cm lang und werden per Schnittstellenprotokoll separat angesprochen und ausgewertet).

Nachernte

Nach erfolgreichem Wachsen, Reifen, Ernten wird der Mais getrocknet. Früher wurden die Maiskolben zum Trocknen am Stängel auf paarweise aufgespannten Seilen in geschützter, aber gut durchlüfteter Umgebung aufgehängt. Aus dem Elsass kennt man hohe mauerartige Schichtungen von Maiskolben die quer zur Windrichtung angeordnet sind und so ohne Hilfsmittel an der Umgebungsluft trocknen. Das ist heute nicht mehr realisierbar, womit auch Nachernteverluste vermieden werden.

Die Verfahren unterscheiden sich hier stark – vor allem aufgrund der weiteren Verwendung von Mais als Saatgut oder Lagergetreide. Nach dem Drusch weist der Mais meist zwischen 28 und 42 Prozent Kornfeuchte auf. Daher werden die erntefrischen Maiskörner umgehend, meist durch den Landwirt oder durch den Landhandel, getrocknet. Dabei kommen verschiedenste Verfahren zur Anwendung. Je nach Eingangsfeuchtigkeit durchläuft die Frucht mehrfach einen Durchlauftrockner. In der Regel wird eine Zielfeuchtigkeit von 14% Restfeuchte angestrebt. Die Passagegeschwindigkeit und die Luftmenge wird durch den Feuchtegehalt des bereits ausgetragenen Trocknungsguts bestimmt. Da der Eingangsfeuchtewert in den seltensten Fällen konstant ist, wird zur Sicherheit ein niedrigerer Restfeuchtewert eingestellt. Diese Methode schafft Sicherheit bei hohen Betriebskosten. Eine Online-Erfassung der Feuchte am Trocknereingang und eine Messung am Trocknerausgang würde ein optimalen Energieeinsatz bei veränderlicher Eingangsfeuchte ermöglichen. Zudem wird durch reduzierte Anzahl von Umwälzung die Gefahr des Kornbruchs reduziert.

 

Online-Erfassung der Feuchtigkeit

Saatgut wird langsamer und bei niedrigeren Temperaturen bis zur Lagerstabilität getrocknet. Hierzu werden spezielle Sonden verwendet, die ganze Maiskolben in Schüttung vermessen. Im Behältertrockner wird der Punkt angenähert, an dem die Belüftungsrichtung angepasst wird. Das Verfahren ist besonders schonend, erfordert aber besondere Sorgfalt, um sehr gute Ergebnisse zu erzielen. Die TRIME®-GW-Line wurde eigens für diesen Anwendungsfall entwickelt und ist weltweit einzigartig.

TRIME® GW-LINE im Trocknungsbehälter (re.), exemplarische Ausbreitung des großen Messfeldes (li.)

Die konventionelle Trocknung von Getreide und Mais zielt, wie bereits skizziert, eher auf energetische und zeitliche Einsparungen und zielgenaue Trocknungsergebnisse (Restfeuchte). In diesen Verfahren kommen IMKO Sonden vorwiegend bei der Anlieferung zum Einsatz. Im weiteren Trocknungsverfahren sieht man sie dann meist am Siloeintrag – oben am Silo (TRIME®-GWs mir GRr) und Austrag mit dem Schnecken- oder Kettenförderer (SONO GS1 oder SONO MIX mini LD). Die Geometrie der Sonden ist unterschiedlich und auf besonders guten Kontakt des Materials zur Sonde sowie auf die Einbausituation angepasst. Die Funktionsweise der Sonden auf Basis des geführten Radar ist dabei immer identisch.

Im Frühsommer 2021 wurden die IMKO Prozesssonden nun auch für ATEX-Anwendungen zertifiziert. Die exemplarische Verwendung ersieht man aus folgender Grafik:

Einbaubeispiel der IMKO Sonden an einem Durchlauftrockner

Damit ist der Maiszyklus im Sinne von Ressourcen- sowie Arbeitsschutz abgedeckt mit nur einer Technologie: Der IMKO TRIME® TDR Technik, die die Erfassung von Materialfeuchte in beinahe allen Gütern ermöglicht.

Einsatz der IMKO Profilsonde ausgeführt als Rohrsonde in Mais

Kontakt

IMKO Micromodultechnik GmbH
Am Reutgraben 2
76275 Ettlingen

Tel.: (+49) 07243/59210
Fax: (+49) 07243/5921-40
info@imko.de

www.imko.de

Über das Unternehmen:

IMKO ist seit 2017 Teil der Endress+Hauser Gruppe und das Kompetenzzentrum der Feuchtemesstechnik für Schüttgüter. Hier befindet sich die Entwicklung und die Produktion der Messsonden zur Bestimmung von Materialfeuchte. Auch der Vertrieb der Sonden für Bodenfeuchte ist hier ansässig. Das Unternehmen verfügt über fast 4 Jahrzehnte Erfahrung im Bereich der Messung von Bodenfeuchte und Schüttgutfeuchte. Verschiedene Sondengeometrien sind für eine Vielzahl von Materialien und Anwendungszwecke hin optimiert. Damit ergänzt IMKO das umfangreiche Portfolio der Messtechnik von Endress+Hauser neben Füllstand, Durchfluss, Druck und Temperatur zur Steuerung der Prozesse im Schüttgut-Handling.

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