Präzisionstechnologie sorgt für höhere Erträge

Unter intensiver
Beobachtung

Die multifunktionale Maschine heißt PhenoTracker. Im Gegensatz zu gewöhnlichen landwirtschaftlichen Fahrzeugen besitzt sie hochpräzise Monitoring-Instrumente, die Wissenschaftlern helfen, den Zustand der Felder zu bestimmen.
Die multifunktionale Maschine heißt PhenoTracker. Im Gegensatz zu gewöhnlichen landwirtschaftlichen Fahrzeugen besitzt sie hochpräzise Monitoring-Instrumente, die Wissenschaftlern helfen, den Zustand der Felder zu bestimmen.
Auf den Hypercare Farmen von Bayer nutzen Wissenschaftler präzise Monitoring-Instrumente, um herauszufinden, welche Produkte Testpflanzen positiv beeinflussen. Die Ergebnisse können helfen Weizensorten zu verbessern und höhere Erträge zu erzielen.

Es ist ein heller Sommertag in Sabin, Minnesota. Der blaue Himmel hebt sich deutlich ab von dem 62 Hektar großen, goldenen Weizenfeld und dem braunen Acker darunter. Nicht weit entfernt fährt eine traktorähnliche Maschine über die Felder und ein vibrierendes Geräusch ertönt. Die Maschine, die näher kommt, ist kein normaler Traktor: An der Vorder- und Rückseite trägt das Fahrzeug hochmoderne, exotisch wirkende Bauteile. Die Vibrationen werden nicht nur vom Motor erzeugt – hier geschieht noch etwas anderes.

In der Maschine sitzt der Agrarwissenschaftler Randall Hess. Er klärt auf, was es mit dem mysteriösen Gefährt auf sich hat: „Das ist kein gewöhnlicher Traktor. Wir nennen ihn PhenoTracker und er dient als experimentelle Feldstation.“ Hess und seine Kollegen forschen auf dem Gebiet der Crop Efficiency – einem neuen Forschungsgebiet, das sich auf die Ertragsbildung spezialisiert. Primär geht es den Forschern darum Erträge zu steigern und zur Nahrungsmittelsicherung beizutragen. Die Forschung verfolgt drei Hauptziele: Das genetische Potential von Pflanzen auszuschöpfen, die Auswirkungen ungünstiger Wetterbedingungen auf Pflanzen zu verringern und ihren Nährstoffgehalt zu verbessern.

Ein Labor im Feld

„Eigentlich fahre ich ein mobiles Labor über die Felder, das mit Technologien zur Phänotypisierung ausgestattet ist,“ erläutert Randall Hess, während er immer noch in seinem PhenoTracker sitzt. Diese Technologien erlauben nicht nur die präzise Messung von leicht wahrnehmbaren Eigenschaften wie Höhe und Dichte der Pflanzen, sie können auch eingesetzt werden, um physiologische Parameter – wie Chlorophyll- oder Stickstoffgehalt, Blattflächen-Index oder Biomasse der Pflanzen – zu bestimmen. „Mit hoher Auflösung testen wir zum Beispiel besonders leistungsstarke Weizensorten oder chemische oder biologische Substanzen unter realen Feldbedingungen“, ergänzt Hess.

Die Anbauteile auf der Vorder- und Rückseite des PhenoTrackers helfen bei der Analyse der Weizenpflanzen direkt auf dem Feld. Dazu gehören hochauflösende Kameras, Scanner und Reflexions-Sensoren. „Der PhenoTracker kann auf seinem Weg durch das Feld all diese Informationen sammeln“, so Hess.

Randall Hess, Agrarwissenschaftlicher bei Bayer

Wir testen, mit hoher Auflösung zum Beispiel besonders leistungsstarke Weizensorten. Außerdem können wir chemische oder biologische Substanzen unter Feldbedingungen testen.

Randall Hess, Agrarwissenschaftler bei Bayer
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Millionen Hektar Weizen werden jedes Jahr weltweit angebaut. Das entspricht etwa der Fläche von Grönland. Quelle: Bayer

Das Beispiel des PhenoTrackers demonstriert die hohe Präzision der Geräte, die eingesetzt werden, um Pflanzen mit maximaler Sorgfalt zu testen. In der Agrarbranche ist diese Art von Monitoring unter dem Ausdruck hyper care bekannt. Felder, auf denen solche Geräte zum Einsatz kommen, werden Hypercare Farmen genannt. Neben der Hypercare Farm in Sabin, Minnesota, USA etablierte Bayer ein Pendant in Frankreich. Darüber hinaus plant Bayer weitere Hypercare Farmen in Deutschland, Kanada und den Vereinigten Staaten. An diesen Standorten testet Bayer sorgfältig Produkte für Crop Efficiency – mit dem Ziel, die Ernteerträge systematisch zu optimieren.

Bayers Weizenzucht-Zentren

Beobachtung mit Präzisionstechnologie

Greta De Both, Crop Efficiency Manager für Global Breeding & Trait Development bei Bayer, erklärt den Zweck einer Hypercare Farm: „Auf diesen experimentellen Feldstationen untersuchen unsere Wissenschaftler, wie sich der Phänotyp einer Weizensorte verändert, wenn man ein Gen in die Weizenlinie einbringt oder die Pflanzen mit einem chemischen oder biologischen Mittel behandelt. Die untersuchten Eigenschaften, beispielsweise der Lichtreflexionsgrad, können nicht mit dem bloßen Auge bestimmt werden“, sagt sie. „Durch die Beobachtung mit Präzisionstechnologie stellen die Wissenschaftler fest, welche Crop- Efficiency-Produkte die Testpflanzen positiv beeinflussen. Schließlich können diese Tests zu verbesserten Weizensorten und höheren Erträgen führen“, fügt sie hinzu.

Digitale Analysten: Greta De Both und Marc Bots (v. li.) analysieren Infrarotbilder von Versuchen auf Weizenfeldern. Die blauen Parzellen im Bild sind kühler, dort können Pflanzen besser wachsen.

Strategien der digitalen Landwirtschaft und Crop-Efficiency-Lösungen wie die Bayer Hypercare-Methoden werden künftig immer wichtiger: Während die Weltbevölkerung stetig wächst, müssen Landwirte immer öfter mit extremen Wetterbedingungen und begrenzten Ackerflächen zurechtkommen. Um die globale Nahrungsmittelversorgung zu sichern, müssen daher auf weniger Fläche mehr ernten. „Deshalb arbeiten unsere Wissenschaftler daran, dass Nutzpflanzen wie Weizen maximale Leistung erbringen können“, betont De Both.

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Millionen Tonnen Weizen werden 2050 benötigt, um die wachsende Nachfrage bedienen zu können. Quelle: FAO

Bei einem Blick über das Feld wird deutlich, dass der PhenoTracker nicht das einzige Gerät ist, das diesen Ort besonders macht. In der Mitte des Ackers ragt ein Mast rund 15 Meter in den Himmel – der sogenannte PhenoTower. An der Spitze des Turms befinden sich zwei Kameras. Eine Infrarot-Kamera misst die Temperatur auf der Oberfläche der Weizenpflanzen. Randall Hess erklärt das Hochpräzisionsgerät: „Alle 15 Minuten macht die Kamera ein Bild von sämtlichen darunterliegenden Pflanzen und dokumentiert die Temperatur. Genau wie ein Thermometer kann die Messung Anhaltspunkte geben, unter welchen Bedingungen die Pflanzen Stress empfinden. Die Kamera deckt ein Gebiet von fünf Hektar ab“, sagt er. „Immer wenn die Wärmebilder Fragen aufwerfen“, fügt er hinzu, „macht eine zweite Standardkamera normale Fotos, die uns Informationen zum Betrieb des gesamten Kamera-Systems liefert.“

Hightech-Feldanalyse

Wetterstation
Wetterstation
Die Wetterstation zeichnet Wind-, Temperatur- und Niederschlagsdaten auf.

Die Wissenschaftler nutzen weitere Hightech-Geräte wie Tablets, um Aufnahmen von Feldparzellen einzufangen und detaillierte Felddaten zu sammeln – vom Zeitpunkt der Keimung bis zur Ernte der Pflanzen. Anschließend setzen die Agrarwissenschaftler von Bayer die Messwerte in Beziehung zueinander und analysieren die Daten in enger Zusammenarbeit mit den Forschern. Die Interpretation der Daten ermöglicht es Rückschlüsse zu ziehen, welchen Einfluss die angewandte Technologie auf Wachstum, Kraft, Gesundheit, Reife und Ertrag der Pflanzen hat. „Mithilfe dieser Informationen erfahren wir, welche Ansätze die gewünschten Ergebnisse erzielen. Erfolgreiche Produkte erforschen und entwickeln wir dann weiter“, erläutert Randall Hess.

Nur wenn unsere Pflanzen Höchstleistungen erbringen, werden wir die Weltbevölkerung ernähren können.

Greta De Both, Crop Efficiency Manager für Global Breeding & Trait Development bei Bayer

Mit Präzisions-Geräten wie PhenoTracker und PhenoTower auf den Hypercare Farmen begegnen die Bayer-Experten den Herausforderungen, die die globale Nahrungsmittelversorgung stellt. Dabei nutzen sie auch ihre physiologische und biochemische Expertise. Greta De Both resümiert: „Indem wir unsere Pflanzen mit besonderer Sorgfalt behandeln und Frühindikatoren erkennen, die ihre Gesundheit beeinflussen, schaffen wir eine Grundlage für ihre gesunde Entwicklung. Nur wenn unsere Pflanzen Höchstleistungen erbringen, werden wir die Weltbevölkerung ernähren können.“

Digitale Landwirtschaft

In der digitalen Landwirtschaft werden Felddaten zum Zustand von Pflanzen gesammelt und verknüpft. Dazu nutzt man beispielweise Instrumente wie Sensoren und Satelliten. Dieser technologische Fortschritt macht es Landwirten möglich ihre Pflanzen schneller und präziser zu beobachten. Solche präzisen Monitoring-Daten in Echtzeit oder Analysen zur Bodengesundheit erleichtern und beschleunigen die Entscheidungsfindung. Landwirte können den Ertrag der bevorstehenden Ernte abschätzen, verschiedene Einflussfaktoren steuern und auf Veränderungen früher reagieren, um potentielle Ernteverluste zu vermeiden. Das kann die Effizienz verbessern, so dass Erträge steigen und der Landwirt auch finanziell profitieren kann. Außerdem tragen diese digitalen Lösungen zu einer nachhaltigen Landwirtschaft und zur Sicherung der globalen Nahrungsmittelversorgung bei.

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