Foto: Guelten Hamidanoglu

Prof. Dr. Anne-Katrin Mahlein

Institut für Zuckerrübenforschung / Universität Göttingen

Digitale Technologien zum Monitoring von Pflanzen – von der Information zur nachhaltigen Produktion

Digitale Technologien halten zunehmend Einzug in die Landwirtschaft. Sie zeigen bereits heute ein großes Potenzial für eine nachhaltige Effizienzsteigung durch wissensbasierte und zielgerichtete Managementmaßnahmen. Innovationen und enorme Fortschritte in den Bereichen Sensor- und Kameratechnik, Plattformen und maschinelles Lernen tragen zu dieser Entwicklung maßgeblich in einem interdisziplinären Ansatz bei. In verschiedenen Institutionen und interdisziplinären Forschungsverbünden wie z. B. im Exzellenzcluster PhenoRob oder in den Digitalen Experi­mentier­feldern des BMEL wird hierzu intensiv geforscht. Diverse optische Technologien und deren Einsatzmöglichkeiten zur Erkennung von Pflanzenstress (biotischen und abiotischen) erfahren zurzeit großes Interesse bei den Landwirten und Agribusiness-Unternehmen wie auch in der Gesellschaft. Optische Sensoren arbeiten nicht-invasiv und können damit über die Vegetationsperiode die Entwicklung an ein und derselben Pflanze oder eines Feldes betrachten. Mit verschiedenen Technologien wie zum Beispiel digitaler Bildverarbeitung (RGB), Chlorophyllfluoreszenz, 3D-Imaging, thermographischen (TIR) und hyperspektralen Sensoren (HSI) können relevante Pflanzenparameter charakterisiert werden.

Um diese Technologien effektiv in die landwirtschaftliche Praxis zu integrieren, bedarf es noch einer intensiven Forschung und der Entwicklung von praxistauglichen Routinen. Die Interpretation der Daten im agrarwissenschaftlichen Kontext spielt eine entscheidende Rolle. Wissenschaftliche Studien haben bereits gezeigt, dass optische Sensoren eine akkurate und objektive Bonitur von Pflanzenmerkmalen wie zum Beispiel Krankheiten oder Trockenstress ermöglichen. Die Einbindung von Expertenwissen in die Auswertung von Sensordaten und Ergebnissen des maschinellen Lernens ist dabei unerlässlich, um das Potenzial digitaler Technologien gezielt nutzen zu können. Im Bereich der Pflanzenwissenschaften geht es dabei z. B. um die Erkennung von Krankheiten und Stressfaktoren, aber auch um Parameter wie Bestandsentwicklung und Ertragsbildung.

Mit dem Experimentierfeld „Farmerspace“ in Göttingen und seinen Projektpartnern, dem Institut für Zuckerrübenforschung, der Abteilung Agrartechnik der Universität Göttingen, dem IOSB Fraunhofer und der Landwirtschaftskammer Niedersachsen, wurde ein Forum zur Evaluierung aktuell verfügbarer Verfahren und Entwicklungen etabliert. Zum Thema „Digitaler Pflanzenschutz“ sind Akteure verschiedenster Kategorien – vom Hersteller für Anbaugeräte über Prognoseanbieter bis hin zu Anbietern von smarten Sensoren – eingeladen, gemeinsam mit den Projektpartnern ihre Produkte auf den Projektfeldern zu evaluieren und die Ergebnisse auf Feldtagen zu zeigen.