iDrone: die Drohne als starker Verbündeter des Agronomen

Einleitung

Der Einsatz von Drohnen in der Landwirtschaft hat in den letzten Jahren stark zugenommen und verändert die Art und Weise, wie Agronomen Kulturen überwachen und bewirtschaften können. Diese Entwicklung schreitet dank verbesserter Sensoren, längerer Flugautonomie und der Entwicklung von Algorithmen der künstlichen Intelligenz zur Auswertung der gesammelten Daten stetig voran.

In der traditionellen Landwirtschaft erfolgt die Überwachung der Kulturen zur Erkennung möglicher Probleme oder Krankheitsanzeichen hauptsächlich visuell oder mithilfe von Prognosemodellen. Mit dem Einsatz von Drohnen hingegen lässt sich dank spezifischer Sensoren ein detaillierter Luftblick auf die bewirtschafteten Felder gewinnen, indem hochauflösende Bilder aufgenommen und Parameter wie Wasserstress, Vitalitätsunterschiede, Herde bestimmter Krankheitsarten und andere Probleme erfasst werden.

Durch die Kombination dieser fortschrittlichen Überwachungstechnologie mit fachlichem Know-how und visuellen Beurteilungen vor Ort können Drohnen als leistungsstarkes Instrument der agronomischen Untersuchung eingesetzt werden und dem Agronomen bei einer Reihe von Tätigkeiten wertvolle Unterstützung bieten (Abb. 1).

Abb.1: Arbeitsablauf mit der Drohne in der Landwirtschaft (oben), Vitalitätskarte von Weinbergen (links) und Zonierung der vegetativen Vitalität in 3 Klassen (rechts)

iDrone: die Drohne als starker Verbündeter des Agronomen

Dank langjähriger Erfahrung in der Praxis bietet Agrobit den Dienst iDrone an, um die Arbeit von Landwirten, Agronomen und Agrartechnikern zu optimieren und Zeit- sowie Kostenaufwand für Untersuchungen zu reduzieren, und zwar mit folgenden Methoden:

1. Luftphotogrammetrie

Drohnen können für visuelle Luftüberwachungen der Kulturen eingesetzt werden und ermöglichen es den Technikern, einen vollständigen und detaillierten Überblick über den Zustand der Pflanzen in großem Maßstab zu erhalten und im Zeitverlauf zu dokumentieren.

Dank per Drohne fernerkundeter, sichtbarer Bilder ist es möglich, Folgendes zu erhalten:

• sichtbare Karten (RGB), mit denen sich die bewachsene Fläche messen, Pflanzen oder Fehlstellen zählen (Abb. 2) und Kulturen visuell inspizieren lassen
• 3D-Modelle (Abb. 2) der Kulturen und der Parzelle, mit denen sich die Biomasse der Kulturen messen lässt
• digitale Höhenmodelle (DGM, DOM), die auch bei der Planung neuer landwirtschaftlicher Anlagen oder Bewässerungssysteme nützlich sind

Die Wiederholung mehrerer Flüge während der Saison kann den Technikern helfen, die Entwicklung des Pflanzenwachstums zu beurteilen und gegebenenfalls Anpassungen an den Anbaumaßnahmen vorzunehmen.

Abb. 2: 3D-Modell eines Weinbergs (links) und Zählung von Pflanzen und Fehlstellen (rechts)

2. Multispektrale Karten

Vitalitätskarten sind Werkzeuge, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden, um den Gesundheitszustand und die Vitalität der Kulturen detailliert und räumlich präzise zu beurteilen. Diese Karten liefern Informationen über die Pflanzenvitalität, die mit verschiedenen Faktoren wie Pflanzengesundheit, Wachstum, Nährstoffaufnahme und Wasserstress korreliert sein kann.

Dank per Drohne fernerkundeter multispektraler Bilder und der Nutzung von Vegetationsindizes ist es möglich, Folgendes zu erhalten:

• Vitalitätskarten (Indizes: NDVI, OSAVI), mit denen sich innerhalb einer Parzelle vitalere von weniger vitalen Bereichen unterscheiden lassen
• Chlorophyllkarten (Indizes: GNDVI, NDRE, MCARI, TCARI), zur Erkennung gestresster und mangelhaft versorgter Bereiche
• Anthocyan- und Carotinoidkarten (Indizes: ARI, CRI), zur Erkennung möglicher Stresssymptome durch Seneszenz

Je nach Bedarf können diese Informationen in nützliche Applikationskarten umgesetzt werden, zum Beispiel für differenzierte Düngung, Behandlungen oder Ernte.

3. Thermische Karten

Wasserstresskarten liefern räumlich detaillierte Informationen über das Ausmaß des Wasserstresses der Pflanzen und ermöglichen es den Technikern, fundierte Entscheidungen über die Bewirtschaftung der Wasserressourcen und die Bewässerung zu treffen, zum Beispiel durch die Einrichtung einer Präzisionsbewässerungsanlage auf Grundlage der Zonierung des Wasserstresses.

Dank per Drohne fernerkundeter thermischer Bilder und der Nutzung von Vegetationsindizes ist es möglich, Folgendes zu erhalten:

• Wasserstresskarten (Indizes: CWSI, NDWI, PRI), zur Erkennung von Wasserstress oder Wassermangel bei den Pflanzen
• Bodentemperaturkarten, die auch zur Erkennung von Staunässe nützlich sind

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz von Drohnen eine präzise Kartierung der bewirtschafteten Felder ermöglicht, dank einer höheren Effizienz und Schnelligkeit im Vergleich zu anderen manuellen Erhebungen. Drohnen können recht große Flächen überfliegen und dabei topografische, thermische und multispektrale Daten sammeln, um detaillierte Informationen über den Zustand der Kulturen zu liefern und so den Technikern fundiertere Entscheidungen über die Kulturführung zu ermöglichen.

Diese Technologien ermöglichen es dem Techniker, die Produktion zu optimieren, Verschwendung zu reduzieren und die Effizienz beim Einsatz landwirtschaftlicher Betriebsmittel zu verbessern, wodurch eine schnellere Reaktion auf Probleme wie Krankheiten und Schädlingsbefall gewährleistet wird. Außerdem ermöglichen sie es, die Variabilität innerhalb der Parzelle präzise zu erkennen, sodass der Techniker geeignete Strategien zur Reduzierung dieser Variabilität planen kann (differenzierte Düngung), oder eine differenzierte Erntestrategie für Früchte aus Zonen mit unterschiedlichen Vitalitätsmerkmalen vorschlagen kann, um das Endprodukt zu verbessern (getrennte Ernte je nach Reifegrad).

Auch im Bereich des Pflanzenschutzes kann die Drohnentechnologie einen wichtigen Beitrag leisten, der im Einklang mit dem europäischen Green Deal und der Farm-to-Fork-Strategie steht, die auf eine Reduzierung der chemischen Betriebsmittel um 50 % bis 2030 sowie auf eine immer größere wirtschaftliche, ökologische und soziale Nachhaltigkeit für den Agrarsektor abzielen. Tatsächlich ermöglichen es Drohnenkarten und 3D-Modelle, biometrische Eigenschaften der Pflanzen wie Dicke, Höhe und Volumen zu analysieren, wodurch sich Applikationskarten für differenzierte Behandlungen auf Grundlage der tatsächlichen vegetativen Entwicklung der Pflanzen erstellen lassen. Dies steht auch im Einklang mit dem Aufkommen neuer Pflanzenschutzmittel, deren Dosierung nicht mehr nur in kg/ha oder ml/hl, sondern auch in kg Produkt pro Blattflächeneinheit (Leaf Wall Area) angegeben wird, also in kg/10.000 m² LWA.