Forschung und Landwirtschaft: Roboter zum Gurkenpflücken

Potsdam - Ein Pilz-Früherkennungs-System, Drohnen-Einsatz mit Spektralkameras, Roboter für die Gurkenernte – im Norden Potsdams, etwas außerhalb von Marquardt, werden mitten auf ein paar unscheinbar aussehenden Ackerflächen die neuesten Techniken im Bereich der Landwirtschaft erforscht und erprobt.

Seit 2015 gehört die Fläche an der Hauptstraße dem Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB). Forschungen an diesem Ort haben eine lange Tradition. Die ersten Untersuchungen an Stein- und Weichobst wurden hier bereits 1930 durchgeführt. Damals gehörte der Standort noch der Friedrich-Wilhelm-Universität, der heutigen Humboldt-Universität und diente als Lehr- und Versuchsgut. In der DDR wurde 1966 auf dem Gelände die Zentralstelle für Sortenwesen gegründet. Nach der Wende wurde das Areal 1990 an das Bundessortenamt übergeben.

Am 1. Juli 2015 übernahm das Leibniz-Institut die Fläche für seine Feldversuche. Dank der umfangreichen Ausstattung mit eigener Wetterstation und moderner Technik, um beispielsweise Bodendaten und geoelektrische Karten erstellen zu können, werden auf dem 26 Hektar großen Standort aktuelle Forschungsfragen zur Ressourcenschonung, Nachhaltigkeit oder Umweltschutz beantwortet. Denn um auf scheinbar einfache Fragen, etwa wie fruchtbar der Boden ist, eine genaue Antwort zu bekommen, seien viele Daten nötig, sagt Reiner Brunsch, der wissenschaftliche Direktor des ATB.

Robotikverfahren für die "Outdoor-Grukenernte"

Der größte Teil des Areals besteht aus Ackerflächen mit Feldern: Versuche mit Weizen oder mit Hanf führen die ATB-Mitarbeiter hier durch. Auf etwa einem halben Hektar steht eine Apfelforschungsanlage mit den Sorten Jonaprince und Gala. Auch eine Süßkirschenanlage mit 73 Sorten gibt es. Dazu Flächen für Heidelbeeren und Gurken.

Die aktuellen Feldversuche dienen der Grundlagenforschung, aber auch für den direkten Einsatz in der Wirtschaft. Das zeigt das Projekt Catch: Derzeit entwickelt das Institut ein Robotikverfahren für die Outdoor-Gurkenernte. Die Ernte von Gurken ist sehr arbeitsaufwendig und kostenintensiv. Üblicherweise werden die Gurken mit dem sogenannten Gurkenflieger gepflückt, einem Traktor, auf dem die Ernter auf Plattformen liegen. Ein rein maschinelle Ernte hingegen sei nicht rentabel, da dabei zu viele der empfindlichen Gurken kaputt gehen würden, sagt ATB-Mitarbeiterin Jelena Surdilovic. Das Institut entwickelt in dem EU-Projekt zusammen mit Wissenschaftlern aus dem Maschinenbau, der Robotik und Kameraexperten ein kostengünstiges Modell, bei dem eine Maschine mit zwei Roboterarmen die Ernte übernimmt. Langfristig könnte diese Technik auch für andere Ernten eingesetzt werden. Derzeit wachsen noch die Testgurken für den ersten Feldversuch heran.

Wassermangel auch in Potsdam ein Thema

Nur wenige Meter von den Gurken entfernt liegen die Weizenfelder von Sandra Münzel vom Institut für Erd- und Umweltwissenschaften der Uni Potsdam und Daniel Spengler vom Geoforschungszentrum. Beide untersuchen mögliche Maßnahmen gegen den sogenannten Trockenstress – eine Belastung der Pflanzen, die durch großen Wassermangel hervorgerufen wird. Die Geoökologin Münzel beschäftigt sich mit einer wassersparenden Behandlung des Trockenstresses. Sie entwickelt wasserspeichernde biologische Bodenzusatzstoffe, die den enormen und kostenintensiven Wasserverbrauch in der Landwirtschaft minimieren soll.

Der Geograf Spengler hingegen arbeitet an einem System zur Früherkennung des Trockenstresses. Kameras, die an sogenannten Coptern, drohnenähnlichen Fluggeräten, angebracht sind, erheben auf den Weizenfeldern alle ein bis zwei Wochen Spektralmessungen. Diese dienen dazu, die Bodenfeuchte zu bestimmen. Das Geoforschungszentrum erforscht, ob mithilfe dieser Technik verlässliche Daten ermittelt werden können. Denn die Spektralmessungen ermöglichen Analysen durch Fernerkundungen, also aus weiter Ferne. So ließen sich auch viel größere Areale in kürzerer Zeit untersuchen.

Mit Spektralkameras gegen Pilzbefall

Auch Michael Schirrmann arbeitet an der Früherkennung. Sein Projekt FungiDetect versucht den Pilz Gelbrost, der Getreidepflanzen befällt und zu hohen Ernteverlusten führen kann, zu bekämpfen. In die Versuchsfelder wurde der Gelbrost dafür mit Absicht ausgebracht. Mit multispektralen Kameras an Drohnen und am Boden und Lichtsensoren in den Feldern werden Farbunterschiede an den Pflanzen gemessen. Der Gelbrost verfärbt die Blätter der Pflanzen, wie der Name vermuten lässt, gelbrot. Langfristig solle nicht nur der Pilzbefall frühzeitig erkannt, sondern auch eine gezielte lokale Behandlung unterstützt werden – ohne großflächig Pflanzenschutzmitteleinsetzen zu müssen, wie Schirrmann erklärt.

Andere Projekte der mehr als 200 Wissenschaftler beschäftigen sich mit der Naturfaser Hanf, mit App-unterstützender Wassernutzungseffizienz im Obstbau und mit Alternativen zum Mais für die Biogasherstellung. „Hier geht es um die Vielfalt der Pflanzen und ihre Reaktion auf vielfältige Einflüsse zu erfassen“, fasst der wissenschaftlicher Direktor des ATB, Reiner Brunsch, die Arbeit zusammen.

Sarah Stoffers