Einführung
Der Einsatz von Drohnen in der Landwirtschaft hat in den letzten Jahren rasant zugenommen und die Art und Weise, wie Agronomen Pflanzen überwachen und verwalten können, verändert. Diese Entwicklung geht dank verbesserter Sensoren, erhöhter Flugautonomie und der Entwicklung von Algorithmen der künstlichen Intelligenz zur Analyse der gesammelten Daten stetig weiter.

In der traditionellen Landwirtschaft erfolgt die Überwachung der Ernten zur Erkennung von Problemen oder Anzeichen von Krankheiten hauptsächlich visuell oder durch Vorhersagemodelle. Mit dem Einsatz von Drohnen hingegen ist es möglich, mit Hilfe spezieller Sensoren ein detailliertes Luftbild von bewirtschafteten Feldern zu erhalten, hochauflösende Bilder zu erfassen und Parameter wie Wasserstress, Wuchsunterschiede, Ausbrüche bestimmter Krankheiten und andere Probleme zu erkennen .

Durch die Integration dieser fortschrittlichen Überwachungstechnologie mit professionellem Wissen und visuellen Beurteilungen vor Ort können Drohnen als leistungsfähiges Werkzeug für agronomische Untersuchungen eingesetzt werden und den Agronomen bei einer Reihe von Tätigkeiten wertvolle Unterstützung bieten (Abb. 1).

Abb.1: Drohnen-Workflow in der Landwirtschaft (oben), Karte der Wuchskraft von Weinbergen (links) und Einteilung der vegetativen Wuchskraft in 3 Klassen (rechts)

iDrone: die Drohne als mächtiger Verbündeter des Agronomen
Dank seiner langjährigen Erfahrung in diesem Bereich bietet Agrobit die iDrone Service an, umdie Arbeit von Landwirten, Agronomen und Agrartechnikern zu optimieren, indem die Untersuchungszeit und -kosten durch folgende Methodenreduziert werden

1. Photogrammetrie aus der Luft
Drohnen können zur visuellen Überwachung von Nutzpflanzen aus der Luft eingesetzt werden, so dass Techniker einen umfassenden und detaillierten Überblick über den Zustand der Pflanzen in großem Maßstab zu erhalten und zu historisieren.

Sie können sichtbare Fernerkundungsbilder von einer Drohne erhalten:

• sichtbare Karten (RGB), mit denen es möglich ist, die bewachsene Fläche zu messen, Pflanzen oder Ausfälle zu zählen (Abb. 2), Pflanzen visuell zu inspizieren
• 3D-Modelle (Abb. 2) der Pflanzen und der Parzelle, mit denen die Biomasse der Pflanzen gemessen werden kann
• digitale Höhenmodelle (DEM, DSM), die auch bei der Planung neuer Landwirtschafts- oder Bewässerungssysteme nützlich sind

Durch die Wiederholung mehrerer Flüge während der Saison können die Techniker den Wachstumstrend der Pflanzen beurteilen und gegebenenfalls Anpassungen an den Anbaumaßnahmen vornehmen.

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

2. Multispektrale Karten
Vigour-Karten werden in der Landwirtschaft eingesetzt, um um die Gesundheit und Vitalität von Nutzpflanzen detailliert und räumlich genau zu beurteilen. Diese Karten liefern Informationen über die Vitalität von Pflanzen, die mit verschiedenen Faktoren wie Pflanzengesundheit, Wachstum, Nährstoffaufnahme und Wasserstress in Verbindung gebracht werden können.

Dank der multispektralen Fernerkundungsdrohnenbilder und der Verwendung von Vegetationsindizes ist es möglich, diese zu erhalten:

• Vitalitätskarten (Indizes: NDVI, OSAVI), die eine Unterscheidung zwischen wüchsigeren und weniger wüchsigen Flächen ermöglichen
• Chlorophyllkarten (Indizes: GNDVI, NDRE, MCARI, TCARI), um gestresste und mangelhafte Gebiete zu identifizieren
• Karten von Anthocyanen und Carotinoiden (Indizes: ARI, CRI), um möglichen Stress aufgrund von Seneszenz zu erkennen

Je nach Bedarf können diese Informationen in Rezeptkarten umgesetzt werden, die z.B. für Düngung, Behandlung oder differenzierte Ernte nützlich sind.

3. Wärmekarten
Wasserstresskarten liefern räumlich detaillierte Informationen über den Grad des Wasserstress der Pflanzendie es Technikern ermöglichen Entscheidungen über Wassermanagement und Bewässerung zu treffenzum Beispiel durch die Einstellung ein Präzisions-Bewässerungssystem basierend auf einer Wasserstress-Zone.

Dank der Fernerkundung von Wärmebildern von einer Drohne und der Verwendung von Vegetationsindizes ist es möglich, diese zu erhalten:

• Wasserstresskarten (Indizes: CWSI, NDWI, PRI), um Wasserstress oder Wasserknappheit bei Pflanzen zu erkennen
• Karten der Bodentemperatur, auch nützlich für die Erkennung von Staunässe

Schlussfolgerungen
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es mit dem Einsatz von Drohnen möglich ist, eine genaue Kartierung von bewirtschafteten Feldern mit größerer Effizienz und Aktualität als andere manuelle Erhebungen. Drohnen können relativ große Flächen überfliegen und dabei topografische, thermische und multispektrale Daten sammeln, die detaillierte Informationen über den Zustand der Kulturen liefern, so dass die es Technikern ermöglichen, fundiertere Entscheidungen über das Erntemanagement zu treffen.

Diese Technologien ermöglichen es dem Techniker, die Produktion zu optimieren, die Verschwendung zu reduzieren und die Effizienz des Einsatzes von landwirtschaftlichen Betriebsmitteln zu verbessern, so dass er schneller auf Probleme wie Krankheiten und Schädlinge reagieren kann. Darüber hinaus ermöglichen sie die genaue Identifizierung der Variabilität innerhalb der Parzelle, so dass der Techniker Strategien zur Verringerung dieser Variabilität planen kann (differenzierte Düngung) oder eine Strategie zur differenzierten Ernte von Früchten aus Zonen mit unterschiedlichen Wuchseigenschaften vorschlagen kann, um das Endprodukt zu verbessern (getrennte Ernte je nach Reifegrad).

Im Bereich der Pflanzenschutzbehandlungen kann die Drohnentechnologie auch einen großen Beitrag leisten, der in die Richtung des europäischen Green Deal und der Farm-to-Fork-Strategie geht, die darauf abzielen, den Einsatz von Chemikalien bis 2030 um 50 Prozent zu reduzieren und die wirtschaftliche, ökologische und soziale Nachhaltigkeit des Agrarsektors zu erhöhen . Drohnenkarten und 3D-Modelle ermöglichen nämlich die Analyse der biometrischen Merkmale von Pflanzen wie Dicke, Höhe und Volumen, was die Erstellung von Rezeptkarten für differenzierte Behandlungen auf der Grundlage der tatsächlichen vegetativen Entwicklung der Pflanzen ermöglicht. Dies steht auch im Einklang mit der Freigabe neuer Pflanzenschutzmittel, bei denen die Dosis nicht mehr nur in kg/ha oder ml/hl angegeben wird, sondern auch in kg des Produkts pro Blattfläche (Leaf Wall Area), d.h. in kg/10.000 m^2 LWA.