Wissenschafter der TUM mit einem modernen landwirtschaftlichem Gerät.
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Mit sensorischen Geräten kann in Echtzeit der Zustand jeder einzelnen Pflanze gemessen werden, um ihr daraufhin punktgenau die Nährstoffmenge zukommen zu lassen, die sie benötigt. Das demonstrieren (v.l.) Jürgen Plass, Techniker an der Forschungsstation Dürnast, HEF-Geschäftsführerin Claudia Luksch und TUM-Professor Urs Schmidhalter.

Mit Satelliten und Drohnen zu einer besseren Landwirtschaft

TUM-Forscher setzen auf Digitalisierung, um das Nährstoffmanagement zu verbessern

Die Sicherstellung der Welternährung und Umweltschutz gelten als globale Herausforderungen. Darum suchen die Wissenschaftler der TUM nach passenden Lösungen.

Es ist so etwas wie die Quadratur des Kreises. Wie können Böden so fruchtbar gemacht werden, dass ein idealer landwirtschaftlicher Ertrag erwirtschaftet werden kann, und die Umwelt dabei möglichst wenig belastet wird? Das ist die Frage, die Professor Urs Schmidhalter umtreibt.

Der Inhaber des Lehrstuhls für Pflanzenernährung an der TUM School of Life Sciences (bisheriges Wissenschaftszentrum Weihenstephan) hat es in seinem Forschungsbereich mit einem großen Dilemma zu tun. Einerseits wäre ein rein ökologischer Pflanzenbau das Beste für die Umwelt. „Doch damit bekommen wir die wachsende Weltbevölkerung nicht satt“, sagt Schmidhalter. Ganz ohne Einsatz von Düngemitteln und Pflanzenschutz geht es nicht.

Blühende Forschung: Um eine Versöhnung von Ökologie und Landwirtschaft geht es Professor Urs Schmidhalter (M.) und HEF-Geschäftsführerin Claudia Luksch, wie sie FT-Redakteur Manuel Eser erklären.

Das Hans-Eisenmann-Forum vernetzt viele kluge Köpfe

Rund die Hälfte der Menschen wird nur dank mineralischer Dünger ausreichend ernährt. Vor allem Stickstoff treibt das Wachstum an, erklärt der Professor. „Allerdings wird weltweit zu viel Stickstoff eingesetzt“ - mit üblen Folgen für Atmosphäre, Hydrosphäre und Technosphäre. Die Lösung liegt also in der Mitte, in einem integrierten Anbau. „Es geht darum, dem Boden exakt so viele Nährstoffe zuzuführen, wie die Pflanze dem Boden bei der Ernte entzieht“, sagt Schmidhalter.

Auf dem Weg zu einer Präzisionslandwirtschaft sind viele kluge Köpfe in unterschiedlichsten Disziplinen und Universitäten gefragt. Hier spielt das Hans-Eisenmann-Forum (HEF) eine wichtige Rolle, in dem sich auch Schmidhalter engagiert. Dieses Zentralinstitut der TUM vernetzt agrarwissenschaftliche Lehrstühle am Campus, schlägt aber auch eine Brücke zu benachbarten Disziplinen wie der Ökologie und den Forstwissenschaften. „Wir bieten eine Plattform für Dialog und Kommunikation zwischen Wissenschaftlern, Landwirten und Vertretern der Industrie“, erklärt HEF-Geschäftsführerin Claudia Luksch. „Dieser Austausch ist wichtig, um der Komplexität der Thematik gerecht zu werden.“

Auch Drohnen kommen zum Einsatz: Sie werden so programmiert, dass sie Felder in etwa 50 bis 100 Meter autonom überfliegen.

Satelliten und Drohnen sind für die Forscher im Einsatz

Neben dem Wissenstransfer, der auf diese Weise entsteht, ist auch die Digitalisierung ein Kernthema am HEF und ein Schlüssel zu einer Landwirtschaft, die der Pflanze gibt, was sie braucht, und dabei möglichst schonend mit der Umwelt umgeht. Die TUM kann dabei in ihren Forschungsstationen auf modernste Technik zurückgreifen. Zu den Werkzeugen der Forscher zählen sensorische Messgeräte, Drohnen und Satelliten.

Mit Satelliten und Drohnen können Ackerflächen effizient kartografiert werden. So werden auf diese Weise etwa die Güte des Bodens und der Zustand der Pflanzen erfasst, die eingesetzten Ressourcen werden dokumentiert. Bei Bildern aus dem Weltall darf die TUM auf den kostenlosen Service der Sentinel Satellitendaten der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) zurückgreifen, über Drohnen verfügt sie selbst. Flugrouten werden dabei am Rechner programmiert, ehe die Daten auf den Flugkörper übertragen werden. Die Drohne ist somit imstande, autonom zu fliegen und mittels Multispektralkameras mehrere hundert Bilder zu schießen. Diese werden über eine Software schließlich zu einem Gesamtbild zusammengesetzt, das Aufschluss über den Zustand der Pflanzen und damit indirekt auch über die Beschaffenheit des Bodens gibt.

Das Werk der Drohne: Mit Multispektralkameras schießt der Flugkörper von Ackerflächen Hunderte von Fotos. Daraus entsteht ein Gesamtbild über den Zustand von Pflanzen und Böden.

Auch der Verbraucher muss seinen Teil beitragen

Spannend ist auch der Einsatz sensorischer Messgeräte, die an landwirtschaftlichen Fahrzeugen angebaut werden können. „Die Geräte messen in Echtzeit, in welchem Zustand sich jede einzelne Pflanze befindet, und hinten kommt aus dem Düngerstreuer oder der Düse pflanzengenau die benötigte Nährstoffmenge“, berichtet Schmidhalter.

Mit Hilfe einer digitalisierten Landwirtschaft lassen sich also bessere, gesündere Nahrungsmittel herstellen, Umweltbelastungen reduzieren und Biodiversität absichern. Das aber hat seinen Preis. Denn der Prozess ist aufwändiger, die Kosten dafür höher. „Der Konsument trägt daher eine entscheidende Verantwortung“, betont der Professor. „Er muss einen fairen Preis für die Nahrungsmittel bezahlen, die es dem Produzenten ermöglicht, davon zu leben.“ Manuel Eser

Das Thema interessiert Sie? Dann schauen Sie sich für weitere Informationen Prof. Dr. Urs Schmidhalters Vortrag über digitales Nährstoffmanagement an.

Kontakt

Hans Eisenmann-Forum für Agrarwissenschaften
Liesel-Beckmann-Straße 2
D-85354 Freising
Telefon: +49 8161 71-3464
Fax: +49 8161 71-2899
Web: www.hef.tum.de/startseite/

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