DLG e.V. - HarvestLab 3000 - (SW  132 – LKS  09/17)

HarvestLab 3000 (SW  132 – LKS  09/17) DLG-Anerkannt-Einzel­kriterien-Test „Inhaltsstoffe in Rindergülle“

Beurteilung – kurz gefasst

Aufgrund der erzielten Ergebnisse wird dem mobilen NIR Sensor „JOHN DEERE HarvestLab 3000 mit der Softwareversion 132 und dem Kalibrationsmodell LKS 09/17“ das DLG-Prüfzeichen „DLG-ANERKANNT in Einzelkriterien“ bei der Messung von Inhaltsstoffen in Rindergülle für die in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten Parameter verliehen.

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Tabelle 1: Anerkannte Parameter

Gülleart Inhaltsstoff
Rindergülle Trockenmasse (TM)
Gesamtstickstoff (NGesamt)
Ammoniumstickstoff (NH4-N)
Phosphorpentoxid (P2O5)
Kaliumoxid (K2O)

Das Produkt

Der JOHN DEERE HarvestLab 3000 NIR Sensor ist ein Mess­system zur Bestimmung von Inhaltsstoffen. Es wird für Anwendungen auf Feldhäckslern und Gülletankwagen sowie im stationären Einsatz angeboten. Für jede Anwendung sind entsprechende Kalibrationsmodelle hinterlegt. Mit der Softwareversion 132 und dem Kalibrationsmodell LKS 09/17 ist der Sensor für die Inhaltsstoff­analyse in Rindergülle ausgestattet.

HarvestLab 3000 kann flexibel auf verschiedenen Ausbringsystemen eingesetzt werden, darunter gezogene und selbstfahrende Gülletankwagen sowie auch Verschlauchungssysteme unterschiedlicher Hersteller und Marken. Um eine fehlerfreie Funktionalität des Sensors zu gewährleisten, sind bei der Installation die vorgegebenen Einbauhinweise zu beachten.

Der HarvestLab 3000 NIR-Sensor ermöglicht die Messung der Inhaltsstoffe in Echtzeit. Er ist in der Lage, mit über 4.000 Messpunkten pro Sekunde während des Befüllens aber auch beim Ausbringen im Feld zu messen.

Hierdurch können die Güllen auf der Basis einer Sollmenge (kg/ha) eines Nährstoffs und einer optionalen Höchstmenge eines zweiten Inhaltsstoffs, und, wenn gewünscht, auch basierend auf einer vorgegebenen Applikationskarte ausgebracht werden.

Alle erfassten Nährstoffwerte, Ausbringmengen und ausgebrachte Mengen werden auf dem vollständig integrierten GS3 2630, Gen4 4600 CommandCenter und dem 4640 Universal Display angezeigt und zugleich bis zu vier verschiedene Werte standortspezifisch dokumentiert.

Unter Nutzung der drahtlosen Datenübertragung (WDT) von John Deere können die Dokumentationsdaten sofort per Mobilfunk zur Datenspeicherung, weiteren Analyse oder gemeinsamen Nutzung mit Kunden oder agronomischen Beratern an die John Deere Einsatzzentrale übermittelt werden Vorteile der HarvestLab 3000 Nah-Infrarot-Technologie:

  • Hohe Genauigkeit durch vielfache Messwerte
  • Messung während der Aus­bringung
  • Analyse des gesamten Subs­trats anstelle nur einzelner Stichproben
  • Gleichzeitige Analyse mehrerer Inhaltsstoffe
  • Zerstörungsfreie Messung
  • Ausbringung nach Ziel- und Grenzrate sowie nach Applikationskarte
  • Anpassung der Nährstoffausbringrate durch automatische Geschwindigkeits- und Durchflussmengenregelung

Verfahren der Nah-Infrarot-Messung (siehe Bild 2)

Eine Lichtquelle (A) projiziert einen Strahl direkt auf das Substrat bzw. die Gülle (B), das an der Linse des Sensors vorbeiströmt. Die übertragene Lichtenergie wird vom Substrat bzw. von der Gülle absorbiert oder reflektiert.

Durch die Messung des reflek­tierten Lichts und einer nach­folgenden Berechnung kann der HarvestLab 3000 Sensor (C) den Trockensubstanzgehalt und die Inhaltsstoffwerte ermitteln. Der Hersteller gibt für das im System verwendete Kalibrationsmodell die in Tabelle 2 angeführten Messbereiche an.

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Tabelle 2: Messbereich JOHN DEERE HarvestLab 3000 mit der Softwareversion 132 und dem Kalibrationsmodell LKS 09/17

Rindergülle TM [%] NGesamt [kg/m³] NH4-N [kg/m³] P2O5 [kg/m³] K2O [kg/m³]
Wertebereich 2,0 - 12,0 2,0 - 10,0 1,0 - 6,0 0,1 - 4,0 1,0 - 5,0

Die Methode

Die DLG-Prüfung „Präzision von NIR Sensoren zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in vorbeiströmendem Wirtschaftsdünger tierischer Herkunft und flüssigen Gärresten“ hat das Ziel, die Genauigkeiten von mobilen Sensoren in Verbindung mit entsprechenden Kalibrationsmodellen bei der Bestimmung von Inhaltsstoffen in vorbeiströmenden, flüssigen Wirtschaftsdüngern im Vergleich zur Laboranalyse mit amtlich anerkannten Methoden festzustellen.

Ein wesentlicher Vorteil der NIR-Messtechnik gegenüber den herkömmlichen Verfahren zur Bestimmung der Inhaltsstoffe in flüssigen Wirtschaftsdüngern über Probenahme und Laboranalyse besteht in den sofort verfügbaren Messwerten und in der permanenten Messung der Inhaltsstoffe über das komplette geförderte Düngervolumen.

Der Anwendungsbereich beschränkt sich in der DLG-Prüfung auf Substrate, die nach dem Düngegesetz (DünG) als Wirtschaftsdünger beschrieben sind, also auf Rindergülle, Schweinegülle und flüssige Gärreste.

Die DLG-Prüfung wird für die Messung der nachfolgenden Inhaltsstoffe angeboten:

  • Trockenmassegehalt (TM in % Gew.)
  • Gesamtstickstoffgehalt (NGesamt in kg/m3)
  • Ammoniumstickstoffgehalt (NH4-N in kg/m3)
  • Phosphatgehalt (Phosphorpentoxid; P2O5 in kg/m3)
  • Kaliumgehalt (Kaliumoxid; K2O in kg/m3)

Um einen möglichst weiten Einsatzbereich abzudecken, wird in der Prüfung angestrebt, bei jeder Substratart ein möglichst vielfältiges Spektrum zu verwenden:

  • Rindergülle: 4  % TM – 9 % TM, nach Möglichkeit Milchvieh + Bullenmast
  • Schweinegülle: 2 % TM – 7 % TM, nach Möglichkeit Sauenhaltung + Mastschweine
  • Flüssiger Gärrest: 5 % TM – 8 % TM

Die DLG-Anerkennung kann für einzelne Güllearten und einzelne Inhaltsstoffe vergeben werden. Um eine DLG-Anerkennung zu erfahren, müssen mindestens die Anforderungen an die Messung des Gesamt­stick­stoff­gehalts (NGesamt) erfüllt werden. Wenn die Anforderungen an die Messung des Gesamtstickstoffgehalts erfüllt sind, können andere Inhaltsstoffe frei hinzu gewählt werden.

Das Verfahren

Je Wirtschaftsdüngerart (Rindergülle, Schweinegülle, flüssiger Gärrest) werden fünf einzelne, möglichst unterschiedliche Proben auf verschiedenen landwirtschaftlichen Betrieben gemessen und beprobt. Hierfür wird aus dem zuvor aufgerührten Güllelager eine Teilmenge von 3 m3 bis 5 m3 in einen Zwischentank gepumpt.

Am Zwischentank sind eine Pumpe und ein praxisübliches Rohrleitungssystem verbaut. An der Rohrleitung sind ein oder mehrere zu prüfende Sensoren und ein Durchflussmengenmesser zur Kontrolle der Fließgeschwindigkeiten sowie ein Bypass zur Probenentnahme angebracht (siehe Bild 3).

Für die Prüfung und die repräsentative Probennahme wird in einer Vorlaufphase der aufgenommene  Wirtschaftsdünger durch stetiges Umpumpen im geschlossenen Kreislauf intensiv homogenisiert. Nach dieser Vorlaufphase werden die Messwerte des Sensors dokumentiert. Bei Aufrechterhaltung des Umpumpens im geschlossenen Kreislauf werden dann Teilproben für die Referenzanalysen über den Bypass entnommen. Um einen möglichen Einfluss auf die Sensorwerte zu ermitteln, wird anschließend die Fließgeschwindigkeit variiert und die Messwerte erneut dokumentiert.

Die genommenen Gülleproben werden eindeutig gekennzeichnet, eingefroren und gefroren zwischengelagert. Mit der Referenzanalyse werden fünf geeignete Labore beauftragt. Jedes Labor erhält dafür von jeder Gülle mindestens drei Teilproben. Die Analysen im Labor müssen mit amtlich anerkannten, vorzugsweise nasschemischen Methoden durchgeführt werden.

Aus den Laborergebnissen wird für jede Wirtschaftsdüngerart und jeden Inhaltsstoff das arithmetische Mittel als Referenzwert berechnet. Die Bewertung zur Genauigkeit basiert auf den relativen Abweichungen vom Sensorwert im Vergleich zum Referenzwert.

Die Testergebnisse im Detail

Die Versuche wurden gemeinsam mit der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen im Raum Kleve durchgeführt. Bei den Messungen wurden Durchflussmengen von 6 m³/min bis 9 m³/min eingestellt. Die unterschiedlichen Durchflussmengen zeigten keinen Einfluss auf die Messwerte des Sensors. Tabelle 3 zeigt die Einzelergebnisse.

Aufgrund der erzielten Ergebnisse wird dem mobilen NIR Sensor „JOHN DEERE HarvestLab 3000 mit der Softwareversion 132 und dem Kalibrationsmodell LKS 09/17“ das Prüfzeichen „DLG-ANERKANNT in Einzel­kriterien“ verliehen für die Messung von:

  • Inhaltsstoffe in Rindergülle: TM, NGesamt, NH4-N, P2O5, K2O

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Tabelle 3: Einzelergebnisse

Typenbezeichnung JOHN DEERE HarvestLab 3000 Bewertung *
Softwareversion 132
Kalibrationsmodell LKS 09/17
Einbaulage (Neigung) 90°
Einbauposition waagrechte 6“ Rohrleitung
Rindergülle TM in % Gew. +
NGesamt in kg/m³ + +
NH4-N in kg/m³ + +
P2O5 in kg/m³ ◯
K2O in kg/m³ ◯
BEWERTUNGSSCHEMATA:
+ + = bestanden, sehr gut (4/5 Wertepaare innerhalb einer Gülleart ≤ 10 % und keine > 20 % rel. Abweichung)
+ = bestanden, gut (4/5 Wertepaare innerhalb einer Gülleart ≤ 15 % und keine > 25 % rel. Abweichung)
◯ = bestanden (3/5 Wertepaare innerhalb einer Gülleart ≤ 25 % und keine > 35 % rel. Abweichung)

Fazit

Der NIR-Sensor „JOHN DEERE HarvestLab 3000 mit der Softwareversion 132 und dem Kalibrationsmodell LKS 09/17“ konnte im DLG-Test zeigen, dass er bei der Messung von Trockenmasse (TM), Gesamt­stickstoff (NGesamt), Ammoniumstickstoff (NH4-N), Phosphorpentoxid (P2O5 ) und Kaliumoxid (K2O) in Rindergülle den Anforderungen an die Messgenauigkeit für eine DLG Anerkennung genügt.

Ein wesentlicher Vorteil der NIR-Messtechnik gegenüber den herkömmlichen Verfahren zur Bestimmung der Inhaltsstoffe in flüssigen Wirtschaftsdüngern über Probenahme und Laboranalyse besteht in den sofort verfügbaren Messwerten und in der permanenten Messung der Inhaltsstoffe über das komplette geförderte Düngervolumen.

Kontakt

DLG e.V.
DLG-Testzentrum Technik und Betriebsmittel
Max-Eyth-Weg 1
64823 Groß-Umstadt
Tel: +49(0)69/24 788-600
Fax: +49(0)69/24 788-690
E-Mail: tech(at)DLG.org

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Ein Prüfzeichen „DLG-ANERKANNT in Einzelkriterien“ wird für landtechnische Produkte verliehen, die eine umfangsreduzierte Gebrauchswertprüfung der DLG nach unabhängigen und anerkannten Bewertungskriterien erfolgreich absolviert haben. Die Prüfung dient zur Herausstellung besonderer Innovationen und Schlüsselkriterien des Prüfgegenstands. Der Test kann Kriterien aus dem DLG-Prüfrahmen für Gesamtprüfungen enthalten oder sich auf andere wertbestimmende Merkmale und Eigenschaften des Prüfgegenstandes fokussieren.

Die Mindestanforderungen, die Prüf­bedingungen und -verfahren sowie die Bewertungsgrundlagen der Prüfungsergebnisse werden in Abstimmung mit einer DLG-Expertengruppe festgelegt. Sie entsprechen den anerkannten Regeln der Technik sowie den wissenschaft­lichen und landwirtschaftlichen Erkenntnissen und Erfordernissen. Die erfolgreiche Prüfung schließt mit der Veröffent­lichung eines Prüfberichtes sowie der Vergabe des Prüfzeichens ab, das fünf Jahre ab dem Vergabedatum gültig ist.

Die DLG-Prüfung zur „Präzision von NIR Sensoren zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in vorbeiströmendem Wirtschaftsdünger tierischer Herkunft und flüssigen Gärresten“ wurde am JOHN DEERE HarvestLab 3000 mit der Softwareversion 132 und dem Kalibrationsmodell LKS 09/17 durchgeführt. Die Messungen zur Inhaltsstoffbestimmung in flüssigen Wirtschaftsdüngern fanden in flüssigem Gärrest statt. Auf landwirtschaftlichen Betrieben wurden fünf verschiedene Praxisgüllen mit dem geprüften Sensor auf ihre Gehalte an Trockenmasse (TM in Gew. %) und andere, wesentliche Inhaltsstoffe, z.B. Gesamtstickstoff (NGesamt in kg/m³), untersucht und beprobt. Die genommenen Proben wurden von fünf verschiedenen, akkreditierten Fachlaboren mit amtlich anerkannten, vorzugsweise nasschemischen Verfahren in dreifacher Wiederholung analysiert. Für jeden Inhaltsstoff wurden die Mittelwerte aus den Ergebnissen der Labor­analysen berechnet. Zur Bewertung wurden die Differenzen zwischen dem vom NIR-Sensor ermittelten Wert und dem Mittelwert der Labore als relative Messabweichung ermittelt. Die Präzision des Sensors wurde zudem bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten überprüft. Andere Kriterien wurden nicht geprüft.

Anmelder

JOHN DEERE GmbH & Co. KG, Intelligent Solutions Group,
Straßburger Allee 3,
67657 Kaiserslautern

Produkt:
JOHN DEERE HarvestLab 3000 mit der Softwareversion 132 und dem Kalibrationsmodell LKS 09/17

Prüfungsdurchführung

DLG e.V.
Testzentrum Technik und Betriebsmittel
Max-Eyth-Weg 1, 64823 Groß-Umstadt

DLG-Prüfrahmen
DLG-Anerkannt in Einzelkriterien
„Mobile Sensoren zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in vorbei­strömen­der Gülle“ (Stand 07/2017)

Fachgebiet
Technik in der Außenwirtschaft

Mitglieder der zuständigen DLG-Prüfungskommission „Düngetechnik“
Dr. Horst Cielejewski, Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen, Bad Sassendorf
Dr. Harm Drücker, Landwirtschaftskammer Niedersachsen, Oldenburg
Prof. Dr. Nils Fölster, Fakultät Ingenieurwissen­schaften und Informatik, Osnabrück
Prof. Dr. Hans-W. Griepentrog, Institut für Agrar­technik, Stuttgart-Hohenheim
Dr. Fabian Lichti, Landesanstalt für Landwirtschaft Bayern, Freising
Frank Reith, Mittelforsthof, Groß-Umstadt
Prof. Dr. Bernd Scheufler, Fakultät Agrarwissen­schaften und Landschaftsarchitektur, Osnabrück
Sven Schneider, Lohnunternehmung, Brensbach
Peter Seeger, Hof Seeger, Otzberg

Bereichsleiter
Dr. Ulrich Rubenschuh *

Prüfingenieur
Dipl.-Ing agr. Georg Horst Schuchma nn  

* Berichterstatter