Precision FarmingSo sieht die Unkraut­be­kämp­fung von morgen aus

Kameras, Algo­rithmen, Drohnen und Co.: Intel­li­gente Technik kann Unkraut­be­kämp­fung effi­zi­enter machen. Wir erklären, wie das funk­tio­niert, woran John Deere gerade arbeitet und warum der Land­wirt nach wie vor die entschei­dende Rolle spielt.

Jeder Land­wirt weiß, dass Unkraut verteilt über eine bestimmte Fläche wächst. Doch mangels geeig­neter Tech­no­lo­gien wird derzeit das gesamte Feld flächen­de­ckend gespritzt. Eine effi­zi­ente tech­ni­sche Lösung muss daher auf drei Bereiche eingehen: Unkraut erkennen, über Art und Menge der Behand­lung entscheiden und schließ­lich behan­deln. Aus diesem Prinzip von „Erkennen und Handeln“ können sich für den Land­wirt erheb­liche Vorteile in Form von höheren Erträgen und gerin­geren Betriebs­mit­tel­kosten ergeben.

Die Umwelt profi­tiert von einem gerin­geren Chemi­ka­li­en­ein­trag. Außerdem sinkt die Wahr­schein­lich­keit, dass sich bei den Unkräu­tern Resis­tenzen entwi­ckeln. „Erkennen und Handeln“ ist ein Prinzip, das in einer Viel­zahl von Produk­ti­ons­sys­temen eine Rolle spielt, und neue Verdienst­mög­lich­keiten für die Land­wirte sowie posi­tive Umwelt­ef­fekte erschließt.

Unkraut zuver­lässig erkennen

Die verfüg­bare Tech­no­logie kann relativ einfach zwischen grünem Unkraut und braunem Boden unter­scheiden. Eine Weiter­ent­wick­lung besteht darin, in Reihen­früchten wie beispiels­weise Mais, auch Unkraut zwischen den Reihen zu erkennen. Beson­ders schwierig zu erfassen sind derzeit aller­dings Unkräuter, die inner­halb einer Reihe zusammen mit der Kultur­pflanze stehen. Um das volle Poten­tial dieser Tech­no­logie auszu­schöpfen, muss sowohl das Unkraut zwischen als auch inner­halb der Reihen erkannt und behan­delt werden.

Je größer die Ähnlich­keiten sind, desto schwie­riger wird die Erken­nung des Unkrauts.

Genau darin besteht aber auch die größte Heraus­for­de­rung. Einige Unkraut­pflanzen weisen dasselbe morpho­lo­gi­sche Erschei­nungs­bild wie die Feld­frucht auf, sodass sie schwer auszu­ma­chen sind. So ist es im frühen Wachs­tums­sta­dium schwierig, Ungräser von Getreide zu unter­scheiden. Je größer die Ähnlich­keiten sind, desto schwie­riger wird die Erken­nung des Unkrauts. Und umso anspruchs­voller ist die Aufgabe, eine tech­ni­sche Lösung zu entwi­ckeln, die die komplexen Anfor­de­rungen an Kamera, Sensor und Algo­rithmus erfüllt.

Daher hat John Deere einen sehr leis­tungs­fä­higen Computer entwi­ckelt, der über die erfor­der­liche Wider­stands­fä­hig­keit für den Einsatz in der Land­wirt­schaft verfügt, und in Zukunft an einem Spritz­ge­stänge ange­bracht werden kann. Dadurch wird es möglich sein, ein Bild aufzu­nehmen, inner­halb weniger Milli­se­kunden dessen Daten zu verar­beiten, eine Entschei­dung zu treffen und deren Umset­zung zu veran­lassen und auszu­führen – und so die Aufrecht­erhal­tung der Produk­ti­vität sicher­stellen.

Feld­frucht oder Unkraut? Die Entwick­lung moderner Systeme ermög­licht eine auto­ma­ti­sche Pflan­zen­klas­si­fi­ka­tion zur Entschei­dung über die weitere Vorge­hens­weise.

Daten­er­fas­sung in Echt­zeit oder zeit­lich versetzt

Wie komplex eine tech­ni­sche Lösung letzt­lich ausge­staltet sein muss, entscheidet auch die Wahl des tech­no­lo­gi­schen Ansatzes: online oder offline. Die soge­nannte Echt­zeit­er­fas­sung (online) bietet den großen Vorteil, dass Daten­er­he­bung und Pflan­zen­be­hand­lung verzö­ge­rungs­frei erfolgen. Die Bedin­gungen im Feld wie z. B. Staub, Feuch­tig­keit, Wind oder Bewe­gungen des Spritz­ge­stänges stellen aber erheb­liche Anfor­de­rungen an die Kamera und das Sensor­system, und erschweren daher die Umset­zung dieses Ansatzes.

Beim Offline-Ansatz wird das Feld dagegen zuerst gescannt, beispiels­weise mit einer Drohne oder in Zukunft sogar mit einem Satel­liten. Eine Heraus­for­de­rung stellt aller­dings die Auflö­sung der Bilder dar. Die Daten können mit Hilfe eines relativ einfa­chen cloud-basierten Systems gründ­lich analy­siert werden. Der benö­tigte Zeit­auf­wand birgt aller­dings die Gefahr, dass sich bei der Umset­zung der Hand­lungs­emp­feh­lung die Situa­tion im Feld bereits verän­dert hat.

Der Entschei­dungs­pro­zess

Ist das Unkraut erkannt, stellt sich die Frage, was der Land­wirt damit macht. Übli­cher­weise entscheidet er über das Herbizid und die Aufwand­menge. Je mehr Faktoren – wie beispiels­weise die Art des Unkrauts, die Feld­frucht, die Frucht­folge, der erwar­tete Ertrag, das Wetter, die Kosten für Pflan­zen­schutz­mittel oder Teil­flä­chen inner­halb eines Feldes – jedoch berück­sich­tigt werden, umso komplexer wird zwar die Entschei­dungs­fin­dung, gleich­zeitig steigt aber auch das Einspar­po­ten­tial. In diesem Prozess wird der Land­wirt auch in Zukunft eine zentrale Rolle über­nehmen. John Deere verfügt bereits heute über zahl­reiche Lösungen, die ihn dabei unter­stützen können.

Die grünen Stellen zeigen, wo das Feld mit Chemi­ka­lien besprüht wurde.

Unkraut­be­kämp­fungs­tech­no­lo­gien

Die Exac­tApplyTM Tech­no­logie ermög­licht bereits heute eine präzise Anwen­dung von Pflan­zen­schutz­mit­teln und kann die Mittel­kosten um bis zu 5 % senken. Die in der Entwick­lung befind­liche Tech­no­logie mit dem Fokus auf „Erkennen und Handeln“ wird eine exakte und teil­flä­chen­spe­zi­fi­sche Ausbrin­gung von Pflan­zen­schutz­mit­teln ermög­li­chen. Das Einspar­po­ten­zial wird auf 50 bis 90 % geschätzt.

Mit der Über­nahme von Blue River Tech­no­logy im Jahre 2017 hat John Deere sein Enga­ge­ment verdeut­licht, in Präzi­si­ons­aus­rüs­tung zu inves­tieren. Blue River Tech­no­logy setzt seine erfolg­reiche Entwick­lungs­ar­beit im Bereich der künst­li­chen Intel­li­genz (KI) fort – mit dieser Tech­no­logie „lernt“ die Maschine, während sie sich fort­be­wegt. Zusätz­liche Kameras stellen sicher, dass die Ausfüh­rung wie gewünscht erfolgt, und eine Selb­st­op­ti­mie­rungs­funk­tion sorgt dafür, dass die Maschi­nen­leis­tung konti­nu­ier­lich verbes­sert wird.

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