Hightech für grüne Patienten

Stuttgart – Wenn Dr. Helmut Schomburg am Ihinger Hof in Renningen über Zuckerrüben- und Weizenfelder blickt, dann sieht er mehr als einfach nur Pflanzen. Schomburg sieht Patienten. „Gelbliche Blätter bedeuten, dass die Pflanze krank ist. Hier hilft keine Düngung, sondern nur die Behandlung mit Pflanzenschutzmitteln“, erklärt er. Schomburg arbeitet am Bosch-Forschungscampus in Renningen, er ist Ingenieur für Verfahrenstechnik und Leiter des öffentlich geförderten Projektes Marta. Unter der Leitung von Bosch möchte das Forscherteam beweisen, dass sich viele Pflanzenkrankheiten mithilfe von Spektralkameras frühzeitig erkennen und bedarfsgerecht behandeln lassen.

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Gelbliche Blätter bedeuten, dass die Pflanze krank ist.

Forschungsarbeit am Ihinger Hof in Renningen

Pflanzenkrankheiten werden mithilfe von Spektralkameras frühzeitig erkannt.

Forschungsarbeit am Ihinger Hof in Renningen

Gelbliche Blätter bedeuten, dass die Pflanze krank ist.

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Entscheidend ist dabei der Zustand der Blätter. Sie sind die Energiequellen der Pflanzen. Sind die Blätter krank, kann sich die Pflanze nicht entsprechend entwickeln, Landwirte müssen dann mit einer geringeren Ernte rechnen. Wird eine Krankheit dagegen früh erkannt und behandelt, führt das im Idealfall zu maximalen Ernteerträgen. Die Forscher wollen die Landwirte in Zukunft auch dabei unterstützen, deutlich weniger Pflanzenschutzmittel einsetzen zu müssen, wenn sie Krankheiten zum richtigen Zeitpunkt behandeln.

Jede Krankheit leuchtet anders

Das Projekt Marta stellt die beteiligten Forscher vor mehrere Herausforderungen: Zum einen sind nicht alle krank aussehenden Blätter tatsächlich befallen – manchmal fehlt den Pflanzen einfach nur Wasser oder Dünger. Zum anderen ist die präzise Diagnose einer Krankheit nicht einfach. „Selbst wenn es sich um eine durch einen Pilzerreger verursachte Pflanzenkrankheit handelt, ist es sehr schwierig, diese exakt zu bestimmen, weil es allein beim Getreide zehn bis 20 Pilzkrankheiten gibt“, sagt Schomburg. Die Forscher wissen, dass Blätter je nach Gesundheitszustand Licht unterschiedlich stark reflektieren. „Wir wollen deshalb mithilfe von Blattaufnahmen aus sogenannten Spektralkameras den Anteil des Lichts analysieren, der vom Blatt reflektiert wird. Vereinfacht gesprochen, leuchtet jede Blattkrankheit unterschiedlich hell“, veranschaulicht Schomburg. Eine Spektralkamera zeigt sehr genau, wie sich das Licht zusammensetzt und erfasst selbst winzige Unterschiede.

In Renningen forscht das Team auf dem Feld der Versuchsstation der Universität Hohenheim an Zuckerrüben und Winterweizen. Beide landwirtschaftliche Nutzpflanzen können im Laufe ihres Wachstums verschiedene Krankheiten entwickeln, je nach Jahreszeit und örtlichen Bedingungen. Zum Beispiel bleibt in Senken der Tau länger liegen, es ist schattig und feucht – das ideale Mikroklima für Pilzerreger. Mithilfe von Millionen von Spektralbildern wollen die Forscher mehrfach die Zustände aller Pflanzen auf dem Feld erfassen. Aus der großen Datenmenge wollen sie ableiten, welche Bildinformation zu welcher Zeit an welcher Stelle auf welche Krankheit hinweist.

Wenn uns diese frühzeitige lokale Behandlung der Pflanze gelingt, profitieren Umwelt und Landwirte gleichermaßen

Dr. Helmut Schomburg, Ingenieur für Verfahrenstechnik und Projektleiter von Marta

Höhere Erträge durch Früherkennung

Ein weiterer Forschungsschritt sieht vor, die Krankheiten nicht nur früh und zuverlässig zu erkennen, sondern direkt zu behandeln. Entsprechend ausgerüstete landwirtschaftliche Maschinen könnten dann künftig in einem Arbeitsgang beides erledigen: kranke Pflanzen identifizieren und anschließend mit dem passenden Pflanzenschutzmittel besprühen. „Wenn uns diese frühzeitige lokale Behandlung der Pflanze gelingt, profitieren Umwelt und Landwirte gleichermaßen“, sagt Schomburg: Der gezielte Einsatz von Pflanzenschutzmitteln schont nicht nur die gesunden Pflanzen und die Böden, sondern erhöht auch die Ernteerträge. Schomburg ist überzeugt davon, dass sich der Forschungsansatz künftig auf alle landwirtschaftlichen Kulturpflanzen anwenden lässt.

Starke Partner im Verbundprojekt

Marta steht als Abkürzung für Smart Spraying und bezeichnet die Forschungsaufgabe „Ressourceneffizienter Pflanzenschutz durch einen datenbasierten Multiskalenansatz für die Verfahrenskette: Krankheitserkennung – Entscheidungsunterstützung – bedarfsgerechte Pflanzenschutzmittel-Applikation“. Neben Bosch sind die Universität Hohenheim und die Firma Cubert Partner im Projekt. Die Amazonen-Werke und die Division Crop Science von Bayer sind sogenannte assoziierte Partner, die dem Konsortium beratend zur Seite stehen. Die Förderung des Vorhabens erfolgt aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages. Die Projektträgerschaft erfolgt über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung. Marta startete im Frühjahr 2016 und endet im Frühjahr 2019.