Drohnen im Raps-Zuchtgarten: Multikopter werden zu Assistenten für die Pflanzenzüchtung „ausgebildet“

Gute zwei Monate liegt die Rapsblüte zurück. Jetzt im Juli ist die Ölfrucht reif für die Ernte. Die Kreuzungsarbeiten in den Zuchtgärten, in denen neue, optimierte Rapssorten entwickelt werden, die für die Herausforderungen der Zukunft gerüstet sind, sind für diese Saison abgeschlossen. Um die Pflanzenhöhe und den Blühverlauf zu erfassen, waren dazu in diesem Frühjahr zur Bonitur nicht nur Menschen auf dem Feld unterwegs, sondern auch Drohnen mit Kamerasystemen. Diese fliegenden Assistenten sollen künftig die Züchterinnen und Züchter bei ihrer Arbeit unterstützen und so helfen, die Züchtung zu beschleunigen. Dazu soll das Verbundprojekt „Standards4DroPhe“ beitragen.

Die Entwicklung neuer Rapssorten ist ein aufwändiger Prozess, der bis zu 15 Jahre dauern kann. Denn die Pflanzen werden dabei hinsichtlich ihres Wachstums, der Entwicklung und der Ertragsbildung unter variierenden Umweltbedingungen in mehrjährigen Feldversuchen getestet. Optische Sensoren auf unbemannten Fluggeräten könnten künftig bei der Erfassung dieser und weiterer Pflanzeneigenschaften assistieren. Denn das Kameraauge ist deutlich objektiver und würde, einmal korrekt ausgebildet, schnell und kontinuierlich die gewünschten Boniturdaten erheben.

„Für den Praxiseinsatz der optischen Sensoren auf den Multikoptern fehlt jedoch bisher ein standardisierter Arbeitsablauf, um die Bildinformationen in die für den Züchtungsprozess relevanten Werte quasi zu übersetzen, erklärt Dr. Heike Gerighausen vom Julius Kühn-Institut (JKI) in Braunschweig das Problem.

Hier setzt das von ihr koordinierte Verbundvorhaben „Standards4DroPhe“ an, das noch bis 2023 vom Bundesministerium für Landwirtschaft und Ernährung (BMEL) mit 1,3 Mio. Euro gefördert wird. Neben dem Forschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkundung (FLF) des JKI, arbeiten darin die Hochschule Osnabrück, das Bundessortenamt sowie die in der Gemeinschaft zur Förderung von Pflanzeninnovation e. V. organisierten Pflanzenzüchtungsunternehmen Deutsche Saatveredelung AG, EURALIS Saaten GmbH, NPZ Innovation GmbH und Syngenta Seeds GmbH eng zusammen.

Ziel des Vorhabens ist die praxisorientierte Entwicklung, Realisierung und Evaluierung eines standardisierten Workflows zur Durchführung und Auswertung von digitalen Boniturdaten (Bildern). Die Auswertung der Daten soll bei Einhaltung der Standards unabhängig von dem aufnehmenden Sensor (Kamera) und dem Trägersystem (Multikopter) sein. Mit der Erfassung von Merkmalen durch optische Sensoren auf unbemannten Fluggeräten und deren Verarbeitung zu digitalen Boniturdaten soll eine einheitlichere, objektivere und kostengünstigere Bonitur für die Pflanzenzüchtung und Sortenprüfung ermöglicht werden. „Standards4DroPhe“ fokussiert dabei exemplarisch auf die Merkmale Pflanzenhöhe und Blühverlauf. Nach erfolgreicher Standardisierung können dann weitere Merkmale integriert werden.

„Durch die Verknüpfung der klassischen Merkmalserfassung durch Bonitur und Sensor-basierten Bilddaten wird, in Kombination mit einem transparenten und offenen Datenmanagement, eine Grundlage für standardisierte Workflows zum Einsatz von Multikoptern in der Pflanzenzüchtung und Sortenprüfung geschaffen,“ erklärt Dr. Gerighausen das Ziel.

Wenn der Plan aufgeht, werden die Drohnen künftig regelmäßig die Züchterinnen und Züchter unterstützen und so zur Beschleunigung des Züchtungsfortschrittes beitragen, denn es geht um nichts Geringeres als um neue Rapssorten, die Nährstoffe effizienter ausnutzen, resistent gegenüber Krankheiten und Schadinsekten sind sowie eine hohe Toleranz gegenüber Hitze- und Trockenstress aufweisen. Alles Herausforderungen, vor denen die Kulturart Raps derzeit steht.

Quelle: Julius Kühn-Institut

Bildquelle: Voigt & Krieger/JKI