Bundesanzeiger vom 27. Mai 2020

Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) beabsichtigt, ein Forschungsvorhaben im Rahmen des Bundesprogramms Nährstoffmanagement in Form einer Zuwendung auf Ausgabenbasis zu fördern. Das Bundesprogramm Nährstoffmanagement ist Bestandteil der Ackerbaustrategie.

1 Thema

Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Qualitätssicherung beim Einsatz von NIR-Sensoren

2 Hintergrund und Zielsetzung

Am 19. Dezember 2019 hat das BMEL das Diskussionspapier Ackerbaustrategie 2035 veröffentlicht. Anhand der definierten Handlungsfelder werden Perspektiven für den Pflanzenbau aufgezeigt. Im Handlungsfeld Düngung ist vorgesehen, die Nährstoffeffizienz weiter zu verbessern und Nährstoffüberschüsse zu verringern. Dazu sollen u. a. über das Bundesprogramm Nährstoffmanagement konkrete Fördermaßnahmen ergriffen werden.

Die Verbesserung der Nährstoffeffizienz sowie die Verringerung von Nährstoffüberschüssen setzt eine möglichst detaillierte Kenntnis über die Nährstoffzusammensetzung eingesetzter Düngemittel, insbesondere Wirtschaftsdünger voraus. Derzeit werden für die Nährstoffgehalte in Wirtschaftsdüngern offizielle Richtwerte (Tabellenwerke der Düngeverordnung bzw. zuständiger Landesbehörden) oder Ergebnisse von Laboranalysen verwendet. Richtwerte können allerdings von der tatsächlichen Zusammensetzung abweichen. Laboranalyseverfahren erlauben eine genauere Abschätzung der tatsächlich vorhandenen Nährstoffmengen, bergen aber große Fehlerquellen bei der Probenahme (u. a. ist die Gülle zu homogenisieren) und dem Probentransport. Zudem fallen Zeitpunkt der Probenahme und Vorliegen der Analysewerte zeitlich auseinander, was zu Unsicherheiten bei der Düngung führen kann.

Eine Alternative bietet der Einsatz von Echtzeit-Methoden zur Vor-Ort-Analytik mittels Nahinfrarot (NIR)-Sensoren am Gülletankwagen oder an Pumpstationen. Hierbei wird die Nährstoffzusammensetzung in Realzeit und kontinuierlich gemessen. Durch die NIR-Sensoren kann die Ausbringungsmenge unmittelbar in Anpassung an die online gemessenen Nährstoffgehalte gesteuert werden, um eine präzise Nährstoffversorgung der Pflanzen zu erhalten. Durch die Nutzung der NIR-Sensoren können kontinuierlich Werte erhoben werden, welche sofort zur Verfügung stehen.

Die Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG) prüft die verschiedenen NIR-Sensorsysteme zur Ermittlung der Inhaltsstoffe in vorbeiströmenden Wirtschaftsdüngern mittels eines mehrstufigen Bewertungssystems. Nach erfolgreicher Prüfung spricht die DLG spezifisch für die Gülleart und die zu bestimmenden Nährstoffe eine DLG-Anerkennung aus.

Es ist jedoch kein Prüfverfahren verfügbar, welches die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der NIR-Sensoren während der Nutzungszeit in der Praxis ermöglicht. Die Sicherstellung der Funktionsfähigkeit ist jedoch unabdingbar, um langfristig zuverlässige Messungen zu erhalten und damit Gewissheit über die Höhe der ausgebrachten Nährstoffmengen zu haben.

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von NIR-Sensoren während der Nutzungszeit in der Praxis. Dadurch soll eine Qualitätssicherung mit präzisen Messwerten gewährleistet und das Zustandekommen der Messung transparent gemacht werden.

3 Aufgabenbeschreibung

Bei der Entwicklung des Prüfverfahrens ist darauf zu achten, dass die NIR-Sensoren unter Praxisbedingungen eingesetzt werden. Das Prüfverfahren muss sich in die betrieblichen Abläufe integrieren lassen. Auf eine herstellerunabhängige Anwendbarkeit des Prüfverfahrens ist besonders zu achten. Hierzu ist eine enge Zusammenarbeit mit Herstellern und Praktikern erforderlich. Die Vorgaben des Düngerechts müssen berücksichtigt werden.

Bei der Entwicklung müssen Parameter und Richtwerte, die die Güte der Messungen und die Funktionsfähigkeit der Sensoren belegen, definiert werden. Die Entwicklung des Prüfverfahrens beinhaltet auch die Erstellung eines Handlungsleitfadens für die praktische Anwendung, der genau darlegt, wie und in welcher Häufigkeit eine Referenzanalyse zur Validierung der NIR-Messungen stattfinden muss. Genaue Angaben zur Probenahme und zum eingesetzten Analyseverfahren müssen gemacht werden, ebenso darüber, wie die Prüfung und deren Ergebnisse zu dokumentieren sind. Es ist vorgesehen, den Wissenstransfer zum Einsatz von NIR-Sensoren im Rahmen eines separat geförderten, noch zu bewilligenden Modell- und Demonstrationsvorhabens (MuD) zu forcieren. Sobald dieses MuD installiert ist, ist im Rahmen der Forschungsarbeiten auch eine enge Zusammenarbeit mit den am MuD beteiligten Akteuren vorzusehen.

Ein erster Einsatz des Prüfverfahrens im Rahmen des MuD soll nach Möglichkeit im Frühjahr 2021 erfolgen.

Die im Rahmen des Forschungsvorhabens gewonnenen Ergebnisse sind nach Projektende dauerhaft kostenfrei für alle Interessierten zur Verfügung zu stellen.

4 Zuwendungsempfänger

Antragsberechtigt sind deutsche staatliche und nicht staatliche Hochschulen sowie außeruniversitäre Forschungseinrichtungen mit Sitz in Deutschland, die nicht wirtschaftlich tätig sind oder ihre nicht-wirtschaftlichen Tätigkeiten eindeutig von ihren wirtschaftlichen Tätigkeiten über eine Trennungsrechnung abgrenzen können. Bei nicht öffentlich grundfinanzierten Forschungseinrichtungen ist der Nachweis der vorrangigen Forschungstätigkeit in geeigneter Weise zu erbringen. Einrichtungen, die institutionell gefördert werden, können eine Projektförderung nur für zusätzliche, projektbedingte Ausgaben bekommen. Zuwendungsempfänger sind materiell und fachlich geeignete natürliche und juristische Personen mit Geschäftsbetrieb in der Bundesrepublik Deutschland. Für die Durchführung des Vorhabens müssen umfangreiche und aktuelle Kenntnisse und Erfahrungen u. a. im Einsatz von Wirtschaftsdüngern in der Praxis, den diesbezüglichen Einsatz von NIR-Sensoren sowie zur dazugehörigen Referenzanalytik vorliegen. Eine enge Vernetzung mit weiteren Forschungseinrichtungen, Praktikern und anderen Akteuren, die in diesem Themenfeld tätig sind, ist hierfür von Vorteil. Die diesbezüglichen Verbindungen sind seitens der Interessenten darzustellen.

Die Interessenten müssen ein unmittelbares Eigeninteresse an der Durchführung des Vorhabens haben. Dies wird durch die Erbringung eines Eigenanteils in angemessenem Umfang dargelegt. Der Eigenanteil umfasst z. B.

– die Einbindung von erfahrenem Personal in dem Themengebiet (Projektleitung),

– die Bereitstellung der Forschungsinfrastruktur.

5 Zeitraum und Umfang des Vorhabens

Das Vorhaben soll im Herbst 2020 beginnen, ein erster Entwurf des Prüfverfahrens soll möglichst im Frühjahr 2021 vorliegen, um diesen in Zusammenarbeit mit dem geplanten MuD zu NIRS zu erproben. Insgesamt ist eine Vorhabenlaufzeit von maximal drei Jahren möglich. Zum Ende der Vorhabenlaufzeit sind ein umfassender Ergebnisbericht und der erstellte Handlungsleitfaden vorzulegen.

Das Einreichen von Projektskizzen ist bis Donnerstag, den 25. Juni 2020, 12.00 Uhr möglich.

Weitere Informationen finden Sie hier.