Bevor der Weizen Stress bekommt
Im Projekt "DryLand" untersuchen Wissenschaftler, wie unter Wassermangel leidender Weizen Licht reflektiert. Mithilfe von Hyperspektral-Aufnahmen soll der sogenannte Trockenstress erkannt werden, bevor die Ernte nicht mehr zu retten ist.
Im Projekt "DryLand" untersuchen Wissenschaftler, wie unter Wassermangel leidender Weizen Licht reflektiert. Mithilfe von Hyperspektral-Aufnahmen soll der sogenannte Trockenstress erkannt werden, bevor die Ernte nicht mehr zu retten ist.
Die Magdeburger Börde gilt als die Gegend mit dem fruchtbarsten Boden Deutschlands. Das hatte 2013 die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe bestätigt. Ausgerechnet diese Region – sowie die Gegend um Demmin in Mecklenburg-Vorpommern – ist nun aber Schauplatz des Forschungsprojekts DryLand, bei dem es um die Trockenheit in Böden und Pflanzen geht. Das Verbundprojekt, in dem die Universität Trier, die Universität Osnabrück und das Julius Kühn-Institut zusammenarbeiten, erprobt dort zurzeit ein Verfahren mit Hyperspektral-Aufnahmen. Damit machen die Forscher sichtbar, wie Pflanzen bei verschiedenen Grad an Feuchtigkeit das Licht reflektieren. So soll der sogenannte Trockenstress frühzeitig erkennbar werden. Dies ist gerade im Kontext der klimatischen Veränderungen wichtig. "Bei dem Projekt geht es darum, wie Landwirte vorausschauend ihre Felder bewässern können, so dass die Ernteausfälle nicht zu groß werden oder ganz vermieden werden können", erklärt der Osnabrücker Projektleiter Thomas Jarmer.
Trockenstress ist eine Belastung bei Pflanzen aufgrund von Wassermangel. Rund 60 Prozent der Ernteausfälle sind auf einen zu trockenen Boden zurückzuführen, schätzt der Gesamtverband Deutscher Versicherer (GDV). Die Dauerbeobachtungsflächen in Sachsen-Anhalt und in Mecklenburg-Vorpommern eignen sich daher gut für das Verbundprojekt: Dort herrscht generell ein trockeneres Klima als beispielsweise im Norden Niedersachsens. Die Felder könnten also Aufschluss darüber geben, wie die Landwirtschaft bei weniger Niederschlag aufgestellt ist.
"Die trockenen Pflanzen verändern sich bereits lange, bevor die Schäden nach außen sichtbar und somit unabwendbar werden", sagt der Diplom-Geograph Jarmer. Und gerade diese unsichtbaren Veränderungen könne man mittels hyperspektralen Fernerkundungssystemen sichtbar machen. Denn unter Trockenstress leidende Pflanzen reflektieren Licht bestimmter Wellenlängen anders als gesunde Pflanzen. Um die Änderung festzustellen, sammeln die Forscher zunächst Referenzdaten auf den Weizenfeldern in Mecklenburg-Vorpommern und Sachsen-Anhalt. "Dabei erfassen wir vor Ort Informationen wie Chlorophyllgehalt, Biomasse und Blattflächen. Im Labor analysieren wir dann den Stickstoff- und Wassergehalt", so Jarmer.
Zudem werden von einem Flugzeug aus die Hyperspektral-Aufnahmen gemacht. Die Kameras bieten eine Auflösung von drei Metern und decken einen Wellenlängenbereich von 400 bis 2.500 Nanometern ab. Das Spektrum liegt damit im sichtbaren und im Infrarot-Bereich. Aktuell werden die Daten der Spektrometer mit den Befunden aus dem Feld verglichen. So können die Wissenschaftler schließlich den Trockenheitszustand des Weizens mit der reflektieren Strahlung in Zusammenhang bringen. "Somit wollen wir ableiten", sagt Jarmer, "wann eine Pflanze durch Bewässerung noch zu erhalten ist."
Die Erkenntnisse aus dem Projekt DryLand sollen später in der hyperspektralen Satellitenmission EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) von Nutzen sein. Die Mission soll voraussichtlich 2018 starten. Mithilfe der Satellitendaten könnten weitaus größere Gebiete überprüft werden. Das eröffnet weitere Möglichkeiten: "Mit einer großflächigen Spektralanalyse können wir die Erträge prognostizieren", gibt Jarmer einen Ausblick. Landwirte könnten dann Anfragen zur Analyse ihrer Felder stellen. Die hyperspektralen Untersuchungen auf Trockenstress bieten somit den Ansatz zu einer präzisen Landwirtschaft, bei der Ressourcen wie Wasser gezielt eingesetzt werden.
(jle)
