Pflanzen-Monitoring lückenlos und nutzerfreundlich

Im europäischen Netzwerk USER-PA haben sich internationale Partner aus verschiedenen Forschungsdisziplinen zusammengetan, um eine zukunftsfähige und nachhaltige technologische Plattform für den Präzisionsgartenbau zu schaffen.

Lückenlose Überwachung ist das erklärte Ziel von USER-PA: Daten sollen akribisch erfasst und von Spezialisten ausgewertet werden – allerdings handelt es sich dabei nicht um hochsensible persönlichen Daten, sondern um spezifische Informationen zu Pflanzen und Früchten. USER-PA steht für USability of Environmentally sound and Reliable techniques in Precision Agriculture. Das kürzlich gestartete Netzwerk arbeitet in den nächsten knapp drei Jahren an einer hochentwickelten technologischen Lösung für die Präzisionslandwirtschaft.

Speziell für den Obst- und Weinbau entwickelt USER-PA eine nutzerfreundliche Hightech-Plattform, die autonom Daten von Pflanzen und Früchten direkt in der Produktionsanlage erfasst. Damit lassen sich Früchte ressourceneffizient und gemäß dem individuellen Bedarf der Pflanzen produzieren. Gerade langjährig im Ertrag stehende Obstbäume verhalten sich häufig von Baum zu Baum sehr unterschiedlich. Auch die Bodenqualität in den Anlagen variiert auf engstem Raum und beeinflusst das Pflanzenverhalten.

USER-PA verknüpft bestehende Technologien und erweitert sie zu einem komplexen Gesamtsystem. Stationäre und mobile High-Tech-Komponenten wie drahtlose Sensor–netzwerke sollen für diese Anwendung maßgeschneidert und zu einem Gesamtsystem integriert werden. Hinzu kommen neuartige Sensoren, u. a. nicht-invasive mobile Frucht–sensoren und ein portables Raman-Messsystem. Produzenten sollen künftig lückenlos und verlässlich über wachstumsentscheidende Parameter und den Reifegrad von Früchten informiert werden: von der Bodenbeschaffenheit über die optimale Versorgung von Pflanzen mit Wasser und Nährstoffen bis zum idealen Erntezeitpunkt.

Die umfassenden Informationen werden so aufbereitet, dass Produzenten diese auf einfache Weise interpretieren und unmittelbar auf veränderte Bedingungen reagieren können. Wasser und Energie lassen sich dadurch effizient und ressourcenschonend einsetzen, das senkt zugleich die Kosten.

Im Teilprojekt „Pflanzensensorik“, das vom Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim (ATB) koordiniert wird, geht es darum, nicht-invasive Sensorsysteme u. a. zur multispektralen Analyse von Farbstoffen und zum Wassergehalt in Früchten weiter–zuentwickeln. Gemeinsam mit dem Berliner Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) entwickeln und testen die Wissenschaftler ein neuartiges portables Raman-Sensor-System, das speziell auf die Mess-Anforderungen von Blättern und Früchten optimiert wird. Kernstück sind am FBH entwickelte Laserdioden mit integrierten Gittern, die die Miniaturisierung des Systems ermöglichen. Die hier für Feldmessungen an Pflanzen benutzte Methode der Raman-Spektroskopie soll neben etablierten optischen Messverfahren in Praxistests evaluiert werden. Das Verfahren liefert „Fingerprint“-Spektren, mit denen sich auch winzige Konzentrationen von Stoffen, wie etwa Carotinoide, präzise nachweisen lassen – dies ermöglicht Rückschlüsse auf die Entwicklung und den Reifegrad der Früchte.

04.07.2013