Digitaler Gewürzanbau mit Drohne

Drohnen werden in der Landwirtschaft immer öfter eingesetzt. Sie überwachen den Zustand der Pflanzen, erkennen Unkraut, bringen Dünge- und Pflanzenschutzmittel aus und ermitteln den idealen Erntezeitpunkt. In der Forstwirtschaft bringen sie auch Saatgut aus. Das schont den Boden und die Umwelt, spart Kosten und CO2. Bei Sonderkulturen gibt es jedoch noch kaum Erfahrungen – das soll sich nun aber mit dem Projekt „Digiherb“ ändern: „Wir wollen damit die Möglichkeiten der Digitalisierung im Gewürzanbau prüfen und die neuen zukunftsträchtigen Möglichkeiten im Lebensmittelanbau nutzen und ausbauen“, sagt Heidrun Hochreiter, Managerin des Lebensmittel-Clusters, die das Projekt koordiniert. „Der Mehrwert für die Landwirtschaft ist vielfältig“, betont Claudia Probst, Professorin für Agrartechnologie und -management an der Fachhochschule Wels, die das Projekt wissenschaftlich begleitet: „Zum einen ist die Drohnentechnologie eine Klima und bodenschonende Ergänzung zu gängigen Landmaschinen, weil mit ihnen manche Anwendungen effizienter durchgeführt werden können. Zum anderen sorgt sie dafür, dass Betriebsmittel kostensparend und nach Bedarf eingesetzt werden, was ebenfalls die Umwelt schont.“

Grundlagenforschung: Erste Versuche im Innviertel

In der Praxis wird die Drohnentechnologie auf den Feldern der Schneiderbauer Gewürze GmbH und von mehreren Vertragslandwirten im Innviertel getestet. Die Geschwister Karin und Stefan Schneiderbauer führen das Familienunternehmen aus Lambrechten seit 2018 und beliefern Großbäckereien und Mühlen mit Leinsamen, Blaumohn,Kümmel und Brotgewürz sowie den Einzelhandel mit Gewürzmischungen. „Ein gesunder Boden und eine schonende Ernte sowie gentechnikfreie Pflanzen sind dabei unsere Kernphilosophie“, sagt Karin Schneiderbauer. Zunächst soll auf den Feldern ermittelt werden, wie die Ausbringung des Saatguts mittels Drohne möglich ist. „Wir müssen mit Grundlagenforschung beginnen, um den idealen Prozess und die ideale Methode für die Aussaat des Blaumohns und verschiedener Gewürze zu ermitteln“, betont Probst. Zunächst müssen gefärbte Saatgutkapseln hergestellt und dann ein Flugplan mit ersten Tests erstellt werden. Aus den gesammelten Daten wird die Saatgutausbringung kartiert, die optimale Flughöhe und Geschwindigkeit ermittelt. Nach den Feldversuchen werden die gesammelten Daten ausgewertet und interpretiert.

Ziel: Variable und bedarfsgerechte Düngung

Die weiteren Forschungsfragen betreffen hauptsächlich die Kultur von Kümmel, der mit Stickstoff gedüngt wird. Die bedarfsgerechte Dosierung wird bisher über den Nährstoffgehalt der Pflanze ermittelt. Darüber gibt unter anderem der Chlorophyllgehalt der Blätter Auskunft. Ist er niedrig, wird mehr gedüngt, ist er hoch, wird weniger Stickstoff ausgebracht. Der Chlorophyllgehalt kann bisher nur mit zeitaufwändigen und teuren Laborverfahren ermittelt werden. Ziel ist, variabel und bedarfsgerecht zu düngen. „Die moderne Präzisionslandwirtschaft setzt hier bereits auf Fernerkundung, auch „Remote Sensing“ genannt. Drohnen werden dafür mit verschiedensten Sensoren ausgestattet und liefern hochaufgelöste Bilder in verschiedenen Lichtspektren sowie weitere Daten über biologische und phänologische Merkmale der Pflanzen. Um diese Daten und Messungen an die Anforderungen der Praxis anzupassen und exakte Handlungsempfehlungen abzuleiten, beziehen wir breites Know-how und umfassende fachliche sowie praktische Expertise mit ein“, erklärt Michael Treiblmeier, Gründer und Geschäftsführer von „Blickwinkel“. Mit Multispektralsensoren ausgestattete Satelliten erfassen ebenfalls den Chlorophyllgehalt von Pflanzenvegetationen ganzer Kontinente. Aus diesen satellitengestützten Daten können sogenannte Applikationskarten erstellt werden. Jedoch stehen diese Daten zeitlich nur begrenzt zur Verfügung. Drohnen hingegen können jederzeit und unabhängig von den Satelliten die Felder überfliegen und Bilddaten sammeln. Das Projektteam will nun die Karten aus den Satellitendaten und den Drohnenflügen vergleichen. „Wir teilen die Versuchsfelder, bringen den Stickstoffdünger aus und messen mittels Drohnenflug und Satelliten eine Vielzahl an Parametern der Pflanzengesundheit und -ernährung. Dann schauen wir uns die Unterschiede zwischen den Satelliten und Drohnenkarten an“, erläutert Probst. Projektziel ist, Düngemittel einzusparen und standortgerecht auszubringen. Es geht auch um das Erforschen des idealen Düngezeitpunkts sowie den optimalen Flugzeitpunkt für die Chlorophyllmessung.

Künstliche Intelligenz spart Pflanzenschutzmittel

Im Projekt wird auch eine KI-Anwendung aus dem Hause Blickwinkel für die Anforderungen des Gewürzanbaus weiterentwickelt. Durch die Anwendung dieses System und die Übertragung der Daten in Feldspritzen können bei der Bekämpfung bestimmter Unkräuter Pflanzenschutzmittel eingespart werden. „Mit der Drohnenüberwachung wollen wir außerdem den idealen Erntezeitpunkt für den Kümmel ermitteln. Die Drohnengestützten Vegetationschecks geben auch Aufschluss über die Entwicklung einzelner Pflanzen und meistens auch über die Ursache von guter oder schlechter Entwicklung und wie wir reagieren sollen“, sagt Stefan Schneiderbauer. Auch die Auswirkungen der gesetzten Maßnahmen können mit regelmäßigen Drohnenflügen kontrolliert werden. Das Projektteam will auch erforschen, wie sich natürliche Einflüsse wie etwa unterschiedliche Bodenarten auf das Wachstum auswirken. „Als Ergebnis erhoffen wir uns, die Kosten für Betriebsmittel zu senken und die Produktion effizienter und nachhaltiger zu gestalten“, so die Schneiderbauers.