Feldbonituren in der Rapszüchtung sind aufwändig und langwierig. Um Arbeitern diese mühselige Aufgabe in Zukunft abzunehmen, hat ein Forscherteam der NPZ Innovation GmbH und der Deutschen Saatveredelung AG eine Alternative entwickelt. In einem Vorhaben, das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert wurde, hat das Forscherteam optische Sensoren getestet, die auf Drohnen oder fahrbaren Plattformen montiert sind und so Feldbonituren durchführen können.
Die Forscher konzentrierten sich dabei insbesondere auf die Merkmale, die eine effiziente Neuzüchtung ertragreicher Rapssorten ermöglichen können. Dies könnte dabei helfen, die Ölsaaten-Produktion in Europa wieder auszuweiten. Ungünstige Witterung und der Wegfall wichtiger Pflanzenschutzmittel hatten in den letzten Jahren die Anbauflächen und Erträge in der EU schrumpfen lassen. Und dabei ist Raps die wichtigste Ölpflanze Europas und Deutschland das zweitwichtigste Anbauland.
Die Nutzpflanze Raps
Für den Flächenertrag von Raps ist zum einen die Anzahl der Pflanzen pro Fläche verantwortlich, zum anderen aber auch die Anzahl der Schoten pro Pflanze, die Anzahl der Samen pro Schote sowie die Masse der Samen. Um neue Rapssorten mit höherem Ertrag anzupflanzen muss die Ausprägung all dieser Merkmale ausgewertet werden, was die Bonituren bei Raps so aufwändig macht. Und während digitale Bonituren bei anderen Nutzpflanzen bereits etablierte Methoden sind, gab es ein solches System für die komplexe Wuchsform der Pflanze Raps bisher noch nicht. Diese Lücke kann nun mithilfe der Drohnen und optischen Sensoren geschlossen werden.
Im Projektverlauf analysierte das Forscherteam über 47.000 Raps-Parzellen diverser Genotypen mithilfe klassischer Bonituren und parallel mit verschiedenen, auf Drohnen und einem Trägerfahrzeug montierten Kamerasystemen. Insgesamt wurden acht verschiedene Sensortypen auf ihre Praxistauglichkeit für die Pflanzenzüchtung evaluiert. Zum Projektende lag die Trefferquote des Systems auf gleichem Niveau wie die der herkömmlichen Bonitur: In gut drei Viertel aller Fälle wurde der Biomasseertrag entweder exakt oder mit nur geringer Abweichung vorhergesagt. Mit weiterer Optimierung des Systems und Verbesserung der Algorithmen durch die Verarbeitung einer noch größeren Menge phänotypischer Daten dürfte die Vorhersagesicherheit künftig noch zunehmen.
Die Technik
Möglich ist dieser Fortschritt dank Miniaturisierung und kostengünstigerer Technik bei Kamerasystemen. Dadurch lassen sich Pflanzenbestände im Maßstab ganzer Äcker per Fernerkundung zu erfassen. Spektralinformationen liefern zudem auch Informationen zu den pflanzlichen Inhaltsstoffen, ohne die Pflanzen dafür ernten zu müssen. Die Sensoren werden mit klassischen Boniturdaten kalibriert. Um die Sensor-Daten verarbeiten und aus der Summe der Merkmale den Ertrag vorhersagen zu können, entwickelte das Projektteam dafür spezielle Algorithmen. |
