AGROSEISMOLOGIE

Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Validierung einer seismischen Sensorplattform, die den mechanischen Zustand landwirtschaftlicher Böden bestimmt, also Verdichtung, Lagerungsdichte und Porenkonnektivität, ohne Aushub, Bohrung oder Probenahme.

Bodenverdichtung betrifft schätzungsweise 23 bis 29 % der landwirtschaftlichen Unterböden in Europa. Die modellierten jährlichen Ertragsverluste liegen bei rund 7 Mrd. €, hinzu kommen Verluste bei Kohlenstoff- und Stickstoffdienstleistungen. Die Radlasten europäischer Landmaschinen sind seit 1960 um nahezu 600 % gestiegen. Erhoben wird die Verdichtung dennoch weiterhin destruktiv und punktuell, mit Penetrometer und Spaten.

Etablierte Sensorik leistet dies nicht. Kapazitive und TDR-Sonden erfassen wenige Kubikzentimeter je Tiefenschicht. Elektrische Widerstands- und elektromagnetische Induktionsverfahren reagieren primär auf die Bodenfeuchte, die das Verdichtungssignal überdeckt. Satellitengestützte Fernerkundung erreicht nur die obersten Zentimeter und liefert keine Strukturinformation.

Seismische Verfahren erfassen die Größe unmittelbar. Im ungesättigten Boden wird die elastische Wellengeschwindigkeit von der Steifigkeit des Korngerüsts, der effektiven Spannung und der Kontaktfläche zwischen den Aggregaten bestimmt, was genau der physikalischen Definition der Verdichtung entspricht. Ein Verdichtungsereignis bleibt noch fünf Jahre später in der seismischen Signatur nachweisbar, und faseroptisches Distributed Acoustic Sensing löst Infiltration und Evapotranspiration minutengenau auf. Die physikalischen Grundlagen sind gesichert. Offen ist eine Sensorik, die robust, kalibriert und kostengünstig genug für den Feldeinsatz ist.