Der Weinbau ist für einen Großteil der Pestizidbelastung unserer Umwelt verantwortlich. Vor allem Mittel gegen Pilzbefall werden oft großflächig ausgebracht. Doch ein neues, drohnenbasiertes System könnte das in Zukunft ändern. Denn das “fliegende Auge” erkennt mittels Laserstrahl und Fluoreszenz frühzeitig, ob ein Rebstock von Pilzen befallen ist oder nicht. Dieses Wissen kann dann gezieltere Maßnahmen und einen sparsameren Einsatz von Spritzmitteln ermöglichen.
Ein Surren liegt in der sommerlichen Luft über den Weinbergen der Heilbronner Weingenossenschaft. Es stammt von einem kleinen, ferngesteuerten Hexacopter, der in wenigen Metern Höhe über den Reben schwebt. An ihm hängt eine schwarze Box, etwas größer als ein Schuhkarton – darin ein laserbasiertes Detektionssystem. Mit dessen Hilfe wollen Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zukunft den Pilzbefall im Weinbau frühzeitig aufspüren, um so Ernteausfälle zu verhindern und den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu verringern.
Früherkennung ist entscheidend
Im Weinbau verursacht vor allem der Pilzbefall immer wieder große Schäden. Beim Mehltau sitzt der Pilz außen auf den grünen Pflanzenteilen der Rebstöcke und erzeugt auf den Weintrauben einen weißlichen Belag. Weil die befallenen Trauben muffig und schimmelig schmecken, müssen sie bei der Lese aufwändig aussortiert werden. Die Qualität der Ernte leidet ebenso wie der wirtschaftliche Ertrag. Noch schlimmer ist ein Befall mit den relativ neuen Esca-Pilzen. Diese Pilzgruppe kann ganze Rebstöcke zum Kümmern und sogar Absterben bringen. Bisher hilft gegen die Ausbreitung dieser Pilzinfektion nur eine frühzeitige Entfernung der befallenen Rebstöcke.
Um die Ausbreitung eines Pilzbefalls zu verhindern, ist es wichtig, ihn rechtzeitig zu erkennen und zu bekämpfen. Deswegen werden in Europa rund 60 Prozent aller Pflanzenschutzmittel gegen Pilzbefälle, sogenannte Fungizide, im Weinbau eingesetzt – häufig prophylaktisch, ohne dass ein konkreter Befall vorliegt. Hier kommt die Drohne ins Spiel. Denn sie kann aus der Luft schon früh erkennen, ob die Rebstöcke von Pilzen befallen sind. “Erkennt man Krankheitsbefälle möglichst früh, können Gegenmaßnahmen gezielter ergriffen und lokal begrenzt werden. Das senkt die Kosten für Spritzmittel, schont die Umwelt und steigert nicht zuletzt die Qualität des Weins”, sagt Christoph Kölbl vom DLR.
Fluoreszenz verrät Pilzbefall
Für ihre drohnenbasierte Pilz-Früherkennung setzen die DLR-Wissenschaftler auf das Verfahren der aktiven Fluoreszenzdetektion: Die Drohne trägt einen Laser, der unsichtbare und für Mensch wie Tier unbedenkliche Laserstrahlen aussendet. Diese treffen auf die Reben und lösen einen für das bloße Auge nicht erkennbaren Fluoreszenz-Effekt aus, sie regen die Oberfläche zum Leuchten an. Dieses Leuchten – oder physikalisch gesprochen, das zurückgestreute Fluoreszenzlicht – erfassen die Wissenschaftler mit einem speziell für diese Anwendung entwickelten Spektrometer, dem zweiten wichtigen Bestandteil des Detektionssystems der Drohne. Die Zusammensetzung des zurückgestreuten Lichtspektrums verrät, ob die Rebe gesund oder von einem Pilz befallen ist.
Aktuell sind die Wissenschaftler des DLR-Instituts für Technische Physik in Lampoldshausen mitten in der Entwicklungsphase: Sie arbeiten daran, ihre Idee in die Luft zu bringen, so die Machbarkeit des Ansatzes zu zeigen und festzustellen, wie präzise und empfindlich mit dem System gemessen werden kann. “Unser Ziel ist es, am Ende dieses Entwicklungsprozesses, ein kompaktes und kostengünstiges System zu haben. Es soll eine flächendeckende und systematische Untersuchung großer Anbauflächen ermöglichen und einen Befall möglichst frühzeitig feststellen”, fasst Kölbl zusammen. Die Forscher müssen dabei drei Herausforderungen lösen: Das Detektionssystem soll fehlerfrei und möglichst präzise arbeiten, gleichzeitig leicht und flugfähig sowie zu wirtschaftlich akzeptablen Kosten realisierbar sein. Sollte ihnen dies gelingen, könnte das “Auge überm Weinberg” dazu beitragen, die Pestizidbelastung im Weinbau zu reduzieren.
Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
