Ein Bremer Chip checkt Düngemittel

AGRARFORSCHUNG WissenschaftlerInnen vom Bremerhavener Technologie-Transfer-Zentrum und der Bremer Uni haben einen Chip gegen Überdüngung im Freilandversuch getestet

„Wir können mit dem Chip in zwei Minuten bis zu fünf verschiedene Ionen messen“

Michael Vellekoop, Institut für Mikrosensoren der Uni Bremen

Erfolgreich im Freilandversuch eingesetzt worden ist ein von Forschern der Uni Bremen und der Technischen Uni Wien entwickelter Chip, der den Nährstoffgehalt im Boden misst: Ziel ist es, dadurch den Einsatz von Düngemitteln zu optimieren, also sowohl den Ertrag zu steigern als auch die Nitratbelastung des Bodens zu reduzieren. Angaben des Bremerhavener Technologie-Transfer-Zentrums (TTZ) ist das auf einem Versuchsfeld in Brandenburg gelungen: Auf diesem wurden acht Prozent mehr Mais geerntet als auf einem Vergleichsfeld.

„Es wird immer wichtiger, den Ertrag zu steigern und dabei den Ressourcenverbrauch zu minimieren“, informierte Projektleiterin Lucía Doyle. Das Problem ist einigermaßen akut: Zwar hatte bundesweit die Nitrat-Belastung des Grundwassers seit gut 15 Jahren abgenommen. Im westlichen Niedersachsen jedoch, wo hochkonzentrierte Intensivtierhaltung und Maisanbau in Monokultur oft schon flächendeckend anzutreffen sind, hat zuletzt eine Trendumkehr stattgefunden: Die Weserzuflüsse weisen besorgniserregende Nitratwerte auf, das Grundwasser ist bereits belastet.

Deshalb sind laut Frank Lorenz von der Landwirtschaftlichen Untersuchungs und Forschungsanstalt Nord-West in Oldenburg regelmäßige Bodenanalysen nicht nur vorgeschrieben, sondern auch im Interesse des Landwirts: „Reine Ackerbauern müssen Dünger zukaufen. Bodenuntersuchungen rentieren sich da relativ schnell.“ Bislang schicken Landwirte Proben ins Labor und erhalten nach ein bis zwei Wochen das Ergebnis.

Mit dem Bremer Optifert-Chip könnte das schneller gehen. „Wir haben dort eine Methode aus der analytischen Chemie, die miniaturisiert ist“, sagt Michael Vellekoop vom Institut für Mikrosensoren, aktuatoren und systeme der Uni Bremen. Der Sensor passt bequem in eine Hosentasche, und für die Analyse benötige man nicht mehr als einen halben Teelöffel Erde: Insgesamt dauere die Prozedur nur jeweils vier Minuten.

Das Herzstück des Chips ist ein Kanal mit einer Trägerflüssigkeit. In diesen presst der Landwirt die Bodenprobe hinein. Ein elektrisches Feld zwingt die Nährstoffe, die als geladene Teilchen – Ionen – vorliegen, sich durch die Flüssigkeit hindurch zu bewegen. Leichten, stark geladenen Ionen gelingt das schneller als schweren, weniger stark geladenen. Anhand der Zeit, die sie durch den Kanal brauchen, lassen sich die Nährstoffe also identifizieren.

„Damit können wir innerhalb von zwei Minuten vier bis fünf verschiedene Ionen messen“, sagt Vellekoop. „Die Idee ist, das Messsignal zusammen mit GPS-Daten zu einem zentralen System zu schicken.“ Auf diese Weise hätten die Landwirte die Messergebnisse direkt am heimischen Computer.

Bei einem automatisierten System würde dann der Dünger den Sensor-Informationen entsprechend dosiert und automatisch aufgetragen: „Jeder Landwirt, der ein Bewässerungssystem hat, könnte das nutzen“, sagt Doyle.  (dpa/taz)