Robotiklösung zur Schädlingsbekämpfung

Schneckenjagen leicht gemacht

von Hannah Rohrbach, 31. März 2018, Technik

Gefräßige Schadschnecken sind in der Lage über Nacht Jungpflanzen und Gemüse zu vernichten. Trotz aller Vorkehrungen müssen Landwirte immer wieder Ernteausfälle durch Schädlinge hinnehmen. Erfahre hier, wie das „Digital Farming“ innovative Lösungen für die Landwirtschaft schafft: Frei nach dem Motto „Schneckenjagen leicht gemacht“!

Überall in den Gemüsegärten kriechen sie und hinterlassen eine schleimige Spur. Sie sind auf der Suche nach Nahrung. Und wenn sie satt sind, haben Salat, Gurke und Erdbeere meist große Löcher. Gemeint sind sogenannte Schadschnecken – darunter die Spanische Wegschnecke und die Genetzte Ackerschnecke. Nach dem Schneckenfraß verkümmern Jungpflanzen, beschädigtes Gemüse fault. Die Ernte fällt mager aus. Hobbygärtner ärgern sich über die Schädlinge und Großbauern entstehen massive Ertragsausfälle. Der Schneckenfraß gefährdet insbesondere das Wachstum von jungen Rapspflanzen. Auch Weizen oder Zuckerrüben sind betroffen. Baut der Landwirt in einer Fruchtfolge an, ist auch die nächste Kultur nicht sicher. Was können Landwirte tun, wenn der Schädling Jungpflanzen auf einem mehrere Hektar großen Feld bedroht? Die gesamte Anbaufläche per Hand zu durchsuchen und Schädlinge abzusammeln ist unmöglich. Pestizide können dagegen die Umwelt belasten oder wirken verzögert. Eine Lösung naht aus dem Bereich „Digital Farming“: ökologisch und autonom arbeitende Feldroboter.

Landwirtschaft im digitalen Zeitalter

„’Digital Farming’ bedeutet einen sinnvollen Paradigmenwechsel in der Feldnutzung vorzunehmen. Eine Ackerfläche mit einer Kultur wird zu einer Ackerfläche mit mehreren Kulturen – mit unterschiedlich angelegter Erntezeit. Diese Ansätze werden u. a. erst durch die Robotik möglich.“, sagt Christian Höing, Maschinenbau-Ingenieur und wissenschaftlicher Mitarbeiter der Universität Kassel. Die Verwendungsmöglichkeiten autonomer Systeme in der Landwirtschaft sind vielseitig. Die Begriffe „Digital Farming“, „Precision Farming“ oder auch „Smart Farming“ bezeichnen Innovationen, die auf immer mehr Bauernhöfen Einzug halten. Programmierte Landmaschinen arbeiten mittlerweile präziser als der Mensch. Beispielsweise hilft ein hessenweites Signalnetz (Satellitennavigation) den Bauern dabei, die Bodenbeschaffenheiten ihrer Felder zentimetergenau zu bestimmen. Dadurch können sie Düngemittel dosierter und Flächen optimaler nutzen. Von den technischen Innovationen profitieren in Hessen insgesamt 4.900 landwirtschaftliche Betriebe im Haupt- und 9.800 im Nebenerwerb. Wenn es jedoch um den Schutz der Ernte geht, stellt der potentielle Schädlingsbefall immer noch ein großes Problem dar.

Der MSR-bot – ein autonomer Handlanger

Eine ökologische Alternative für die umweltschädliche Verwendung von Pestiziden kommt aus Nordhessen. Christian Höing koordiniert das 2017 gestartete Projekt „Entwicklung einer Roboterlösung zur Regulierung massenhafter Vermehrung von Ackerschnecken“ an der Universität Kassel.

 

„An der Uni Kassel ist das MSR-bot-Projekt gegenwärtig das einzige, bei dem ein selbstfahrendes Fahrzeug auf den Acker gebracht wird!“

Christian Höing, Maschinenbau-Ingenieur und wissenschaftlicher Mitarbeiter der Universität Kassel

Der Name des sogenannten MSR-bots (MSR = ‚M’assenvermehrung von ‚S’chnecken ‚R’egulieren) ist ein Akronym. Es beschreibt, mit welchen Techniken der Roboter die Schnecken auf dem Feld bekämpft. Deshalb teilt sich die Entwicklung des Bots in drei Projekte auf: Den Sensor zur Schadschneckenerkennung entwickeln die Projektteilnehmer der Universität Kassel am Fachgebiet der Agrartechnik.
Er besteht aus einer Kamera, die vorne am Roboter angebracht ist und den Boden filmt. Der Roboter verarbeitet daraufhin die Bilder und ermittelt die Position des Schädlings. Die zugehörige GPS-Koordinate speichert er in seinem System. In Zusammenarbeit mit der Universität Kassel entwickelt das Unternehmen KommTek GmbH das sich autonom fortbewegende Fahrzeug.
Der MSR-bot bewegt sich mithilfe eines Kettenlaufwerks und Elektromotoren fort. Mehrere Akkus sichern die Energieversorgung. Wie der Roboter die ausfindig gemachten Schnecken dann bekämpft, untersucht das Forschungs-Team des Julius-Kühn-Instituts. Möglich sind diverse Tools wie ein Stempel oder Lasertechnik. In Frage kommt auch die punktuelle Anwendung einer chemischen Lösung. Bei der Erfassung der Schnecke kann der Bot zwischen Schad- und Nutzschnecke unterscheiden. Dadurch schont er die dem Feld förderlichen Gehäuseschnecken.

„In der Praxis stellen wir uns eine transportable Roboter-Dockstation vor“, erläutert Höing. „Die hängt der Bauer an seinen Traktor und fährt an den entsprechenden Feldrand.“ Anhand zuvor manuell eingespeicherter Informationen über Gräben, feuchte Stellen sowie die Feldmaße, erzeugt der MSR-bot eine Schwerpunktkarte. Mit dem Start-Signal fährt der Bot dann aus seiner Station und sucht autonom im Erkundungsmodus nach „Schadschnecken-Hotspots“.

Die digitalisierte Zukunft auf hessischen Bauernhöfen

Die Feldrobotik kristallisiert sich im Bereich „Digital Farming“ immer stärker heraus – und birgt noch ungeahntes Potenzial. Christian Höing glaubt an eine Zukunft des MSR-bots: „Wir wollen ein funktionierendes und für den Markt geeignetes Produkt erschaffen – auch wenn das noch einige Jahre dauern wird.“ Die landwirtschaftliche Digitalisierung ist ein globales, innovatives und noch sehr teures Thema – ihre Relevanz für viele hessischen Kleinbauern im Nebenerwerb deshalb begrenzt. Der Schnecken jagende MSR-bot aus Kassel wird aber dennoch in naher Zukunft Schädlinge boden- und umweltschonend bekämpfen.

„Der Prototyp des MSR-bot besteht aus diversen Aluminiumbestandteilen an den Sensor und Kameraarm angesteckt werden – man muss sich das ein bisschen vorstellen wie „Fischertechnik“ für Agrarwissenschaftler.“

Christian Höing, Maschinenbau-Ingenieur und wissenschaftlicher Mitarbeiter der Universität Kassel

Das Hotspot-Verfahren

Das sogenannte Hotspot-Verfahren ist ein an der Universität Kassel entwickeltes und patentiertes Verfahren, um Schadschnecken effektiver aufspüren zu können. Im Erkundungsmodus fährt der MSR-Bot die Maße des ihm einprogrammierte Feldes ab und erstellt per GPS eine Karte. Der Landwirt kann dieser Karte entnehmen, an welchen Stellen der Feldroboter vermehrt Schnecken erfasst hat. Diese könnten sich beispielsweise wie auf dem Bild rot absetzen. In Kombination mit Informationen über Ernteausfälle oder feuchte Stellen als Schneckenmagnet ermöglicht das Verfahren den Roboter gezielter einzusetzen. Zudem kann der Landwirt weitere punktuell wirkende Maßnahmen ergreifen, um die Ernte zu sichern

 

Zeit für Geschichte

Das “Digital Farming” ist ein Element der modernen Agrarrevolution. Die Entwicklung der Mechanisierung wird von der Digitalisierung ergänzt. Dadurch ist es den Landwirten nicht nur möglich ihre Maschinen fernzusteuern, sondern auch zentimetergenau zu arbeiten. Durch diesen stetigen Fortschritt ist seit Beginn des 20. Jahrhunderts in Deutschland eine kontinuierliche Ertragssteigerung zu verzeichnen. Zuletzt durch die digitale Landwirtschaft um 20 Prozent. 1900 erzeugte ein Bauer noch Nahrungsmittel für etwa 4 Personen, 50 Jahre später waren es bereits 10. Die Produktivitäts- und Qualitätssteigerung bis ins 21. Jahrhundert erlaubt es einem Landwirt heutzutage annähern 131 Menschen zu versorgen.


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