Laserlicht bringt Weinreben zum Leuchten und verrät Pilzbefall
Pilzbefall ist für die Winzer im Weinbau ein Horror: Befallene Reben müssen bei der Lese aufwändig aussortiert werden, die Weinqualität leidet und auch der wirtschaftliche Ertrag. Mit einer ferngesteuerten Drohne, die ein laserbasiertes Detektionssystem zur Pilzbefall-Erkennung trägt, wollen Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) Abhilfe schaffen.
Das vernehmliche Surren über den Weinbergen der Heilbronner Weingenossenschaft stammt in diesen Sommertagen einmal nicht von Bienen und anderen bestäubenden Insekten. Es sind vielmehr die Rotoren eines kleinen, ferngesteuerten Hexacopters, der in wenigen Metern Höhe über den Reben schwebt. Die Drohne trägt einen etwas klobigen schwarzen Kasten in Schuhkartongröße. Es ist sein Inhalt, der aufhorchen lässt. Der Kasten enthält ein laserbasiertes Detektionssystem, welches Pilzbefall im Weinberg frühzeitig erkennen kann. So wollen Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zukunft Ernteausfälle verhindern und den Einsatz von Pflanzenschutzmittel reduzieren.
„Systematische Untersuchung großer Anbauflächen“
Noch ist das Ganze Zukunftsmusik, und es braucht noch viel Entwicklungsarbeit der Wissenschaftler des DLR-Instituts für Technische Physik in Lampoldshausen. Es geht den Forschern darum, die Machbarkeit des Systems zu belegen und festzustellen, wie präzise und empfindlich der Detektor arbeitet. „Unser Ziel ist es, am Ende dieses Entwicklungsprozesses ein kompaktes und kostengünstiges System zu haben. Es soll eine flächendeckende und systematische Untersuchung großer Anbauflächen ermöglichen und einen Befall möglichst frühzeitig feststellen“, erklärt Dr. Christoph Kölbl vom DLR, der in diesen Tagen mit der Fernsteuerung in der Hand die Drohne über die Weinberge lenkt.
Der DLR-Forscher nennt drei Herausforderungen, die im Rahmen der Entwicklungsarbeit zu lösen sind. Das System soll erstens fehlerfrei und möglichst präzise arbeiten, es soll zweitens gleichzeitig leicht und flugfähig sein und es soll drittens zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten realisierbar sein.
60 Prozent aller Pilzmittel in Europa werden im Weinbau verspritzt
Der Befall mit Schadpilzen ist im Weinbau ein Riesenproblem, der große Schäden verursacht. Die befallenen Trauben müssen bei der Lese aufwändig aussortiert werden. Die Qualität der Ernte leidet ebenso wie der wirtschaftliche Ertrag der Winzer. Gerade deshalb ist es so immens wichtig, die Ausbreitung eines Pilzbefalls zu verhindern.
Dazu muss er rechtzeitig erkannt und wirksam bekämpft werden. „Erkennt man Krankheitsbefälle möglichst früh, können Gegenmaßnahmen gezielter ergriffen und lokal begrenzt werden. Das senkt die Kosten für Spritzmittel, schont die Umwelt und steigert nicht zuletzt die Qualität des Weins“, bilanziert Kölbl. Heute noch werden in Europa 60 Prozent aller Pflanzenschutzmittel gegen Pilzbefälle im Weinbau verspritzt.
Befallene Reben senden anderes Lichtspektrum zurück als gesunde
Um diese Zahl drastisch zu senken, nutzen die Wissenschaftler das Verfahren der aktiven Fluoreszenzdetektion. Der Laser im schwarzen Kasten ist von den Forschern für dieses Verfahren optimiert worden. Er sendet unsichtbare und für Mensch und Tier ungefährliche Laserstrahlen aus. Wenn diese Laserstrahlen auf die Reben treffen, löst das einen für das Auge unsichtbaren Fluoreszenz-Effekt aus, die Reben senden ein Licht aus.
Dieses zurückgestreute Fluoreszenzlicht erfassen die Wissenschaftler mit einem eigens dafür konstruierten Spektrometer. Dieses analysiert das Lichtspektrum und kann daraus den Pilzbefall erkennen. Denn befallene Reben streuen ein etwas anderes Lichtspektrum zurück als gesunde Reben.
Spritzdrohnen als Forschungsprojekt in Steilhängen an der Mosel
Um die Ausbreitung des Pilzbefalls zu stoppen, müssen Fungizide auf die Weinreben. Gerade in den Steilhanglagen zum Beispiel an der Mosel donnert dafür heute ein Hubschrauber über die Hänge und verteilt das Pilzgift. In Zukunft sollen Drohnen diese Aufgabe übernehmen. Denn diese sind wesentlich leiser und können viel näher an die Reben gebracht werden. So kann weitgehend senkrecht gespritzt werden und der Spritznebel wird nicht durch die Hubschrauber-Rotoren verwirbelt. Die Winzer erhoffen sich davon bessere Spritzergebnisse.
Das Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Mosel, witzigerweise ebenfalls mit DLR abgekürzt, untersucht schon seit 2012 den Einsatz von Drohnen im Weinbau. Seit letztem Sommer erforscht das DLR-Mosel, gefördert vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, die Eignung von Drohnen für die Ausbringung von Pflanzenschutzmittel in Steilhanglagen. Im Rahmen des noch bis August 2020 laufenden Entscheidungshilfe-Vorhabens sollen Grunddaten zum Drohneneinsatz erarbeitet und überprüft werden. So stehen Fragen zur biologischen Wirksamkeit und die Anlagerung der Fungizide an den Reben im Fokus des Projekts.
Mehr über Drohnen lesen Sie hier, in unserem Beitrag über die relevantesten Fakten zu Drohnen.
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