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Partial budgeting for acquiring and operating a ground-based optical crop sensor for variable rate nitrogen application Cover

Partial budgeting for acquiring and operating a ground-based optical crop sensor for variable rate nitrogen application

Open Access
|Jun 2022

Figures & Tables

Figure 1

Ground-based crop sensorAbbildung 1. Bodenbasierter optischer Pflanzensensor
Ground-based crop sensorAbbildung 1. Bodenbasierter optischer Pflanzensensor

Figure 2

Change in income (€/ha/year) caused by the acquisition and operation of the optical crop sensor for VRNAVRNA, variable rate nitrogen applicationAbbildung 2. Gewinnveränderung (€/ha/Jahr) aufgrund der Anschaffung und Verwendung eines optischen Pflanzensensors für die variable Stickstoffausbringung (VRNA)
Change in income (€/ha/year) caused by the acquisition and operation of the optical crop sensor for VRNAVRNA, variable rate nitrogen applicationAbbildung 2. Gewinnveränderung (€/ha/Jahr) aufgrund der Anschaffung und Verwendung eines optischen Pflanzensensors für die variable Stickstoffausbringung (VRNA)

Figure 3

Comparison of scenarios using yield data from other fielded experiments implementing the same or similar crop sensorAbbildung 3. Szenarienvergleich unter Verwendung von Ertragsdaten aus anderen Feldversuchen bei Einsatz des gleichen oder eines ähnlichen Pflanzensensors
Comparison of scenarios using yield data from other fielded experiments implementing the same or similar crop sensorAbbildung 3. Szenarienvergleich unter Verwendung von Ertragsdaten aus anderen Feldversuchen bei Einsatz des gleichen oder eines ähnlichen Pflanzensensors

Partial budgeting structure for the acquisition of the crop sensor for VRNA Tabelle 2_ Teilkostenrechnungsansatz für die Anschaffung des Pflanzensensors für die variable Stickstoffausbringung (VRNA)

Additional incomeAdditional costs
Yield increasedEquipment costs
  • Annualized depreciation and interests

  • Insurance

  • Repairs and maintenance

Information costs
  • Internet expenses

  • Annualized mapping expenses Material costs

  • Fertilizer

Reduced costsReduced income
Fertilizer amountYield decreased
A. Total additional income and reduced costsB. Total additional costs and reduced income
Δ Net income = A – B

Financial data used for calculations Tabelle 5_ Für Berechnungen verwendete Finanzdaten

DescriptionValueReference
Calcium ammonium nitrate (€/t)1191agrarheute (2020)
Milling wheat (12% protein [€/t])2173AMA (2020)
Diesel (€/l)31.00globalpetrolprices (2020)
Exchange rate (€/£)41.10x-rates (2020)
CPI in the UK5108.80ONS (2020)
CPI in Austria5108.00Statistik Austria (2020)
Lifespan of sensor (years)15Assumed
Salvage value of sensor (%)26Edwards (2015)
List price of pneumatic spreader (€)23,000ÖKL (2019)
Salvage value of pneumatic spreader (%)640Edwards (2015)
Lifespan of precision spreader (years)10Assumed
Salvage value of precision spreader (%)35Edwards (2015)
Repair and maintenance of sensor (%)3ÖKL (2019)
Lifespan of the laptop (years)5Assumed
Insurance (%)2ÖKL (2019)
Interest rate (%)71.76ONB (2020)
Inflation rate (%)81.40Statistik Austria (2020)
VAT (%)20PwC (2019)
VAT on fertilizers (%)13OECD (2020)

Additional studies and their change in yield due to the use of crop sensors for VRNA Tabelle 6_ Zusätzliche Studien und deren Ertragsänderung durch den Einsatz von Pflanzensensoren für VRNA

Type of crop sensorΔ yield relative to baseline (t/ha)Study
Fritzmeier1.25Galambošová et al. (2015)
Hydro N0.16Link et al. (2002)
Yara Hydro N0.04Mayfield and Trengove (2009)

Description of the scenarios implemented for VRNA during the field experimentTabelle 1_ Beschreibung der durchgeführten Szenarien im Feldversuch mit konventioneller und variabler Stickstoffausbringung (VRNA)

Fertilizer application scenarioDescription
StimulusCrops with lower sensor-determined yield than expected1 receive higher fertilizer rate
CompensatoryCrops with higher sensor-determined yield than expected1 receive lower fertilizer rate

Additional precision farming expenses Tabelle 4_ Zusätzliche Ausgaben für die Präzisionslandwirtschaft

DescriptionCostReference
ISARIA crop sensor (€) 119,393Louise (2017)
AMAZONE ZA-TS 2000 mounted17,735Oliver (2018)
spreader (€) 2
Laptop (€)1,099mediamarkt (2020)
Internet subscription (€/month)25magenta (2020)
Internet box (€)75magenta (2020)
Satellite mapping software fees (€/year)3257moneysoft (2020)
Satellite yield zoning maps (€/year)460–120AgrarCommander (2020)

Payback period to cover the cost of the crop sensor device using the reduced costs from fertilizing rate application savingsTabelle 7_ Amortisationszeit zur Deckung der Kosten für den Pflanzensensor unter Verwendung der reduzierten Kosten durch die Einsparungen bei der Düngerausbringung

Payback period (years)
Fertilized area in haMean of stimulus and compensatory scenario
25331.2
50165.6
75110.4
10082.8
12566.2
15055.2
17547.3
20041.4
22536.8
25033.1

Fertilizer application rates and yield changes in comparison to the conventional way of fertilizer applicationTabelle 3_ Vergleich der Düngerausbringungsraten und Ertragsänderungen des konventionellen und variablen Stickstoffausbringungsszenarios

ScenarioFertilizer applied (kg N/ha)Δ relative to baseline (kg N/ha)Yield (kg/ha)Δ relative to baseline (kg/ha)
Conventional1566,829
Stimulus63+76,760−69
Compensatory44−126,412−417
DOI: https://doi.org/10.2478/boku-2021-0013 | Journal eISSN: 2719-5430 | Journal ISSN: 0006-5471
Language: English
Page range: 123 - 132
Submitted on: Aug 31, 2021
Accepted on: Dec 8, 2021
Published on: Jun 23, 2022
Published by: Universität für Bodenkultur Wien
In partnership with: Paradigm Publishing Services
Publication frequency: 4 issues per year

© 2022 Francisco Medel-Jiménez, Andreas Gronauer, Norbert Barta, Theresa Krexner, Reinhard W. Neugschwandtner, Iris Kral, published by Universität für Bodenkultur Wien
This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.