Landwirtschaft: Drohnen und KI unterstützen Pflanzenzüchter

Züchter, die resistentere und ertragsreichere Nutzpflanzen wie Weizen entwickeln, brauchen einen langen Atem. Manchmal vergehen zehn Jahre, ehe eine vielversprechende Sorte gefunden ist. Künftig können sie zu einem neuen Hilfsmittel greifen. Eine Drohne überfliegt den Acker und nimmt jede Pflanze auf. Anschließen wertet ein Programm auf der Basis von künstlicher Intelligenz die Bilder aus. Unkräuter unterscheidet die Software nach Arten und markiert sie farbig. Genauso ergeht es den Nutzpflanzen, Ähren beispielsweise. Diesen weist das Programm ebenfalls Farben zu, die den Zustand symbolisieren. Gesunde Pflanzen bleiben natürlich, kranke oder wachstumsschwache werden gekennzeichnet. An Hand der Resultate kann der Züchter bewerten, welche Pflanzen im Hinblick auf das Zuchtziel besonders gut geeignet sind.

Startup aus der Universität Bonn

Den Service entwickelte Pheno-Inspect, ein Jungunternehmen, das aus der Universität Bonn hervorgegangen ist. „Der derzeitige Flaschenhals in der Entwicklung neuer und besserer Sorten ist die Phänotypisierung auf dem Feld“, sagt Philipp Lottes, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Geodäsie und Geoinformation der Hochschule, der das Unternehmen gemeinsam mit seinem Mentor Professor Cyrill Stachniss gegründet hat, dem Leiter der Arbeitsgruppe für Photogrammetrie und Robotik. Bei der Phänotypisierung beurteilen die Züchter das Erscheinungsbild – den Phänotyp – von Pflanzen: Wie groß sind etwa bei einer neuen Weizensorte die Ähren? Leidet das Getreide unter Schädlingsbefall oder Krankheiten? Wie verhält sich die Pflanze bei Trockenheit? Ein mühsames und zeitaufwändiges Verfahren, das Drohnenbilder und automatische Auswertung entscheidend beschleunigen. „Erst wenn diese Daten statistisch abgesichert vorliegen, wissen die Züchter, ob ihre neue Kreuzung im Vergleich zu anderen Sorten ein Erfolg ist“, so Lottes.

Aus dummer Software wird ein Experte

Die Software ist, wie bei Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) üblich, anfangs relativ dumm. In einem Lernprogramm wird es mit Hilfe eines Pflanzenexperten immer schlauer, bis es alle vorkommenden Zustände korrekt erfasst und markiert. Die Drohne fliegt bei der Inspektion in Höhen zwischen zehn und 100 Metern über die Pflanzenbestände. Dabei entgeht den Kameras kein Grashalm, denn die Auflösung reicht hinab bis auf wenige Millimeter. „Die Standortbestimmung läuft über ein sehr präzises GPS, wie es Geodäten verwenden“, sagt Lottes. Aus diesem Grund findet der Züchter mühelos jede ihn interessierende Pflanze.

Auch Landwirte können von dem Verfahren profitieren, wenn es darum geht, wie stark der Unkraut- oder Schädlingsbefall in einem Bestand ist oder wie der Einsatz von Düngemitteln optimiert werden kann, um Grundwasserschäden zu vermeiden.

via Uni Bonn