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SENDETERMIN Do, 8.12.2016 | 22:00 Uhr | SWR Fernsehen

Von Sichten bis Vernichten Drohnen in der Landwirtschaft

Sogar in der Landwirtschaft werden Drohnen schon erfolgreich eingesetzt. Aus der Vogelperspektive werden viele Dinge sichtbar, die man vom Boden aus gar nicht bemerkt.

Drohnentechnik im Einsatz für Tier- und Pflanzenschutz

Moderne Landwirtschaft im 21. Jahrhundert: „Fliegende Augen“ erobern die Landwirtschaft, dank ihnen erhält der Bauer viele nützliche Informationen. Was früher ein Spürhund tat, übernimmt heute die Drohne. Immer häufiger fliegen im Sommer vor der Mahd Drohnen über die Felder und Wiesen und spüren mittels Infrarot- oder Wärmebildkamera die im hohen Gras liegenden Rehkitze auf. So können sie vor dem grausamen Mähtod gerettet. In Deutschland werden bei der Mahd rund 90.000 Kitze getötet. Mit der Drohne aber kann sie der Landwirt rechtzeitig in ihrem tödlichen Versteck aufspüren und dann in Sicherheit bringen. 10 Hektar die Stunde kann eine solche Drohne absuchen. Drohnen also als „fliegende Wildretter“!

Aber Drohnen werden auch im Kampf gegen Schädlinge eingesetzt. So gilt immer häufiger ein Angriff aus der Luft dem Maiszünsler, einem tierischen Ertragsschädling. Dieser frisst sich solange durch die Maisstängel bis diese abknicken.

Die Waffen gegen ihn sind biologisch. Sie bestehen aus abbaubarer Maisstärke und sind mit je 2.000 Schlupfwespeneiern gefüllt. Alle sieben Meter wirft der Multicopter eine solche „Optikugel“ mit Trichogramma-Eiern ab. Zwei bis drei Tage nach der Ausbringung schlüpfen die Wespen. Dann hat ihr Opfer, der Maiszünsler, der sonst rund ein Zehntel der Ernte vernichtet, keine Chance mehr. Die „Schädlingsdrohne“ kann 10 Hektar mit Trichogramma-Kugeln bearbeiten, dann sind Akku und Behälter leer. Die Ernteschäden können um 70 Prozent reduziert werden. Bisherige Praxis: der Landwirt läuft durch den Bestand und verteilt die Kugeln per Hand – eine mühevolle und zeitaufwendige Arbeit. Oder es werden Trichogramma-Karten ausgebracht. Das Problem hierbei ist, dass pro Hektar 50 Stück Karten gleichmäßig per Hand verteilt werden, das bedeutet einen Arbeitsaufwand von circa 20-30 Minuten pro Hektar. Alternativ werden Spezialfahrzeuge zum Spritzen eingesetzt, da der Mais schon hoch steht, wenn er vom Maiszünsler befallen ist. Aber die teurere, chemische Keule tötet auch andere Insekten, Nützlinge. So kommt es dann zu einer Massenvermehrung von Blattläusen.

Drohnen im Kampf gegen Unkraut

In einem Forschungs-Projekt der Universität Hohenheim, namens „REMWEED“, testet Robin Mink, Herbologe am Institut für Phytomedizin, in Kooperation mit Kollegen der Stuttgarter Hochschule für Technik (AG von Prof. Michael Hahn, Institut für Photogrammetrie) den Einsatz von Drohnen zur Unkrauterkennung und -bekämpfung. Am Ihinger Hof, der Versuchsstation Agrarwissenschaften der Uni Hohenheim, untersucht er den Einsatz von Drohnen zur Unkrauterkennung und -kartierung in verschiedenen Kulturpflanzen wie Gerste, Weizen, Zuckerrübe, Sojabohne und Mais. Mit der Drohne wollen sie herausfinden, wo die Unkräuter auf dem Acker stehen.

Denn seit jeher kämpfen Landwirte mit Unkräutern auf ihrem Feld. Ackerfuchsschwanz, Windhalm, Disteln, Kletten, Laubkraut, Storchschnabel, Kamille und Co. sind alle ertragsmindernd. Sie stören das Wachstum der Kulturpflanzen durch Wasser-, Nährstoff- und Lichtkonkurrenz. Eine Drohne erweist sich hier als Hilfe.

Robin Mink ist überzeugt: „Mit der Drohnentechnik haben wir die Möglichkeit einen Überblick über das komplette Feld zu bekommen. Wir können Unkrautnester aus der Luft erkennen. Das heißt, wir können dann die Herbizidapplikation direkt auf diesen Unkrautflächen anwenden und müssen die Herbizide nicht flächendeckend ausbringen.“
Für das „REMWEED“-Forschungsprojekt hat die Drohne eine Spezialkamera an Bord. Einmal gestartet, fliegt sie selbstständig in zehn Meter Höhe über die Ackerfläche. Nach einer programmierten Flugroute überfliegt der Copter in Bahnen das Versuchsfeld mit Wintergerste – via GPS gesteuert. An vorher festgelegten Auslösepunkten schießt nun die Kamera Fotos mit hoher Auflösung (1 Pixel pro Quadratzentimeter) und nimmt dabei den Unkrautbestand auf. Die Flugbahn muss nur noch überwacht werden.

Für ihr Projekt ermitteln die Forscher die Unkrautdichte zusätzlich mit dem „Göttinger Zähl- und Schätzrahmen“. So können sie die erfassten Daten der Drohne mit den Zählergebnissen der manuellen Kartierung vergleichen.

Weitere Vorteile der Drohne: Beim manuellen Kartieren sind mehrere Leute tageweise beschäftigt, um große Flächen zu kartieren. Dagegen kann die Datenerhebung mit der Drohne das in ein paar Minuten abschließen. Und die Daten liegen alle flächendeckend digital vor. Die Klassifizierung in Unkraut, Kulturpflanze und Boden nehmen die Forscher der Uni Hohenheim wie in der Kultur mit Zuckerrüben so vor, dass sie eine Pixeldichte-Messung mit einem Bildanalyseprogramm vornehmen.

Drohnen-Hightech soll Herbizide einsparen

Nach dem Auffinden der Unkräuter sollen sie nun gezielt und schonend mit Spritzmittel bekämpft werden. Alle notwendigen Informationen dazu liefern die mit der Drohne erstellten Luftbildaufnahmen. Basierend auf diesen georeferenzierten „Unkrautkarten“ werden dann „Spritzpläne“ erstellt. Automatisch steuert der Traktor über den Bordcomputer die Unkrautstellen an. Es wird nur teilflächenspezifisch gespritzt. Und eine Abschaltautomatik an der Feldspritze dosiert exakt die Herbizidmenge. Um die Wirkung der Maßnahme zu überprüfen, befliegt die Drohne zwei Wochen später erneut die behandelte Versuchsfläche. Die Ergebnisse sind vielversprechend. Laut Robin Mink: „Bei Disteln in Zuckerrüben konnten wir letztes Jahr zum Beispiel bis zu 60 Prozent Herbizid einsparen. Und das bringt natürlich ökonomische, aber vor allem auch ökologische Vorteile mit sich, wenn ich nur noch diese Flächen behandele, auf denen dann wirklich das entsprechende Unkraut steht.“ Allerdings werden noch einige Jahre bis zur Praxisreife der Drohne vergehen. Die Wissenschaftler der Universität Hohenheim möchten nämlich noch einen Schritt weitergehen und später auch einzelne Unkrautarten voneinander trennen können. Ein ambitioniertes Ziel, denn es gibt mindestens 20 verschiedene Unkräuter- und Ungräserarten im Ackerbau. Doch bis es soweit sein wird, dass der Landwirt eine Fertiglösung wie zum Beispiel eine App zur Unkrauterkennung und Unkrautbehandlung verfügbar hat, wird noch viel Forschungsarbeit nötig sein.

Drohneneinsatz im steilen Weinberg – statt bemannter Helikopter

Dieser Mini-Helikopter macht dem Original als Weinberg-Drohne Konkurrenz. Denn der Einsatz solcher unbemannter Kleinhubschrauber könnte die Arbeit der Winzer in schwer zugänglichen Steillagen erleichtern. Zukünftig könnte sie als Spritzmaschine eingesetzt werden, damit die Reben besser vor Pilzkrankheiten geschützt werden. Drei Jahre lang wurde die Drohne im Rahmen eines Forschungsprojektes des Dienstleistungszentrums Ländlicher Raum (DLR) Mosel mit Sitz in Bernkastel-Kues getestet. Den damaligen Prototyp der „Weinberg-Drohne“ hat der Berufshubschrauberpilot, Freimut Stephan, schon weiter entwickelt. Er beschäftigt sich damit, welchen Anforderungen die Drohne im Weinberg gewachsen sein muss und verändert so ihre Technik.

Das Ergebnis: vor allem das Spritzen in Steillagen erleichtert sie enorm. Das wendige Flugobjekt – ob vorwärts oder rückwärts fliegend – ist vergleichsweise leise. Sein Einsatz ist viel präziser, zielgenauer an den Rebstöcken. Denn sie kann tiefer fliegen als herkömmliche bemannte Helikopter, so dass weniger Spritzmittel umweltbelastend abdriftet. Hinzu kommen die Einsparungen beim Spritzmittel- und Treibstoffverbrauch. So ist die Drohne definitiv umweltfreundlicher als ein bemannter Helikopter. Der Weinbauverband Baden-Württemberg hofft, dass Weinberg-Drohnen bald genehmigt werden. Die Forschung mit der „Weinberg-Drohne“ von Freimut Stephan geht weiter.

Drohnen erweitern ökologische Feldforschung

Sogar für die Biodiversitätsforschung – etwa zur Rettung bedrohter Schmetterlinge - sind schon Drohnen im Einsatz. In Magerrasen der Dietersheimer Brenne bei Freising lassen Wissenschaftler um Dr. Jan Christian Habel der TU München einen Quadrocopter starten. Mit einer hochauflösenden Kamera können sie ideale Lebensräume für die Schmetterlingslarven, sogenannte Mikrohabitatsstrukturen aufspüren.

Mit 80 prozentiger Wahrscheinlichkeit können sie so geeignete Eiablagestellen der Schmetterlinge beziehungsweise Raupenfutterpflanzen vorhersagen. Die Forscher wollen mit ihrer Drohne die fragilen Lebensräume besser schützen. Denn für den Fortbestand einer lokalen Schmetterlingspopulation ist wiederum eine erfolgreiche Entwicklung der Larven entscheidend. Schmetterlinge, unter ihnen besonders die „Habitat-Spezialisten“, reagieren besonders empfindlich auf Umweltveränderungen.
Drohnen sind also nicht nur „abgehobene“ Spielerei oder dienen einzig der Gewinnmaximierung. Sie erleichtern auch die Umweltforschung und können eine umweltschonende Landwirtschaft unterstützen.