Aufgrund der begrenzten landwirtschaftlichen Ackerfläche und aus der Notwenigkeit wirtschaftlich zu arbeiten, wird es immer wichtiger, die Futtererntekette zu optimieren. Entscheidend ist hierbei, die genauen Mengen der Inhaltsstoffe in Futtererntegütern zu kennen, um Lagerverluste zu verringern, tiergerechte und effiziente Fütterung zu fördern und Dünge- und Pflegemaßnahmen zu optimieren. Um dieses Ziel zu verwirklichen, wurde versucht, einfachere und schnellere Methoden in die Praxis umzusetzen. Die Nahinfrarot-Reflexions-Spektroskopie (NIRS) ist ein Verfahren, welches durch seine Einfachheit und Genauigkeit bevorzugt eingesetzt wird. Ein Sensor erfasst ein spezifisches Spektrum, welches durch intelligente Kalibrierung zur Bestimmung von Qualitätsinhaltsstoffen dient. Bislang wurde die NIRS lediglich im Labor, aber noch nicht vollständig im mobilen Einsatz etabliert, da noch zu wenige Untersuchungen über Störgrößen und ihren Einfluss auf die Qualitätsparameter vorliegen. Aus diesem Grund wurde am Lehrstuhl für Landtechnik in Weihenstephan ein Prüfstand gebaut, der den mobilen Einsatz des NIRS-Sensors simuliert, um einzelne Störgrößen untersuchen zu können. Aufbauend auf die vorangegangene Diplomarbeit ist die Zielsetzung dieser Bachelorarbeit, Daten zu erfassen und auszuwerten. Aus den gesammelten Daten sollte eine Gerätekalibrierung möglich sein, welche auch im Feld einsetzbar ist. Die Untersuchungen beschränkten sich bei der vorliegenden Arbeit am Prüfstand ausschließlich auf kleine Strohballen aus Weizen und Gerste. Es sollte vor allem der Einfluss der Überfahrtgeschwindigkeit auf die gemessenen Daten überprüft werden, deshalb wurden kontinuierliche und diskontinuierliche Messungen am Einzelballen sowie an der Charge durchgeführt. Besonders galt es zu klären, ob eine Kalibrierung einer Überfahrtgeschwindigkeit auf eine andere Messungsart übertragbar ist und gute Vorhersagen getroffen werden können. Zu dieser Art von Versuchsaufbau gibt es in der Literatur keine genaueren Untersuchungen. Die neuen Erkenntnisse können somit verwendet werden, um zukünftig Schwachstellen im mobilen Einsatz zu erkennen und zu eliminieren und Qualitätsinformationen in Futtererntegütern bereits direkt auf dem Feld zu erhalten.
Inhaltsverzeichnis
- 1. EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG
- 2. STAND DES WISSENS
- 2.1 Geschichte: Entdeckung des Infrarotbereichs
- 2.2 Physikalische und chemische Grundlagen
- 2.3 Instrumentelle Grundlage
- 2.4 Spektrenauswertung
- 2.5 4-Phasenmodell
- 3. ZIELSETZUNG
- 4. DATENERFASSUNG
- 4.1 Prüfstand
- 4.2 Spektrenerfassung
- 4.3 Datenverknüpfung
- 4.4 Versuchsreihe
- 4.5 Ermittlung der Referenzwerte
- 5. DATENAUSWERTUNG
- 5.1 Statistische Analyse
- 5.2 Möglichkeiten der Modellerstellung
- 5.3 Probenvarianz und Stichprobengröße
- 5.4 Probenkalibrierung
- 5.5 Übertragung der Ballenkalibrierung und Ergebnisbetrachtung
- 6. AUSBLICK
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Bachelorarbeit befasst sich mit der Anwendung von Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Vorhersage von Inhaltsstoffen in Strohballen. Ziel ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das die schnelle und zerstörungsfreie Analyse von Strohballen ermöglicht und somit die effiziente Bewertung der Futterqualität in der Praxis unterstützt. Die Arbeit untersucht die Eignung der NIRS-Methode zur Bestimmung von Inhaltsstoffen wie Trockenmasse, Rohfaser, Rohprotein und anderen relevanten Parametern. Dabei werden verschiedene Einflussfaktoren wie die Strohart, die Chargenvariation, die Temperatur und die Überfahrtgeschwindigkeit des Messgeräts berücksichtigt.
- Einsatz von Nahinfrarotspektroskopie zur Inhaltsstoffbestimmung in Strohballen
- Entwicklung eines Verfahrens zur schnellen und zerstörungsfreien Analyse von Strohballen
- Untersuchung der Eignung der NIRS-Methode zur Bestimmung von Trockenmasse, Rohfaser, Rohprotein und anderen relevanten Parametern
- Analyse von Einflussfaktoren wie Strohart, Chargenvariation, Temperatur und Überfahrtgeschwindigkeit
- Bewertung der Genauigkeit und Präzision der NIRS-Methode für die Vorhersage von Inhaltsstoffen
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt die Problematik der Futterqualitätsbewertung in der Praxis dar und führt in die Thematik der Nahinfrarotspektroskopie ein. Kapitel 2 beleuchtet den Stand des Wissens über die NIRS-Methode, beginnend mit der Entdeckung des Infrarotbereichs und der physikalischen sowie chemischen Grundlagen. Es werden die instrumentellen Grundlagen der NIRS-Spektroskopie erläutert und verschiedene Methoden der Spektrenauswertung vorgestellt. Das 4-Phasenmodell zur Entwicklung von Kalibrierungsmodellen wird ebenfalls beschrieben.
Kapitel 3 definiert die Zielsetzung der Arbeit, die darin besteht, die Eignung der NIRS-Methode zur Vorhersage von Inhaltsstoffen in Strohballen zu untersuchen. Kapitel 4 beschreibt die Datenerfassung, die am Prüfstand durchgeführt wurde. Es werden die verwendeten Geräte und die Vorgehensweise bei der Spektrenerfassung erläutert. Die Datenverknüpfung zwischen den Spektren und den Referenzwerten sowie die Durchführung der Versuchsreihe werden detailliert dargestellt. Die Ermittlung der Referenzwerte für die Inhaltsstoffe erfolgt durch chemische Analysen.
Kapitel 5 befasst sich mit der Datenauswertung. Es werden statistische Methoden zur Analyse der Daten vorgestellt und verschiedene Möglichkeiten der Modellerstellung diskutiert. Die Bedeutung der Probenvarianz und der Stichprobengröße für die Kalibrierung wird erläutert. Die Probenkalibrierung und die Übertragung der Ballenkalibrierung werden detailliert beschrieben. Die Ergebnisse der Untersuchung werden präsentiert und diskutiert.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS), die Inhaltsstoffbestimmung in Strohballen, die Futterqualitätsbewertung, die Kalibrierung von NIRS-Modellen, die Einflussfaktoren auf die NIRS-Messung, die statistische Analyse von Daten und die Anwendung der NIRS-Methode in der Praxis. Die Arbeit untersucht die Eignung der NIRS-Methode zur schnellen und zerstörungsfreien Analyse von Strohballen und zur Vorhersage von Inhaltsstoffen wie Trockenmasse, Rohfaser, Rohprotein und anderen relevanten Parametern. Die Ergebnisse der Studie liefern wichtige Erkenntnisse für die Anwendung der NIRS-Methode in der landwirtschaftlichen Praxis.
- Quote paper
- Melanie Blomenhofer (Author), 2007, Einsatz von Nahinfrarotspektroskopie an Strohballen zur Vorhersage von Inhaltsstoffen und Ermittlung von Einflussparametern, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/128475
