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Precision Farming of Hazelnut Orchards

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Eine harte Nuss? Personalisierte Pflege für einzelne Bäume

Damit Schädlinge und Krankheiten sich in Obsthainen nicht verbreiten, müssen sie ständig kontrolliert werden. Das EU-finanzierte Projekt PANTHEON hofft, diesen Prozess mit Robotern, Fernbedienungssensoren und einem Supervisory Control and Data Acquisiton System (System für Aufsichtskontrolle und Datenerhebung) für Bäume zu vereinfachen.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Eichhörnchen werden häufig als größte Fangemeinde von Haselnüssen dargestellt, doch auch wir Menschen legen uns gern mal einen Vorrat an. Allein 2018 wurden 424 000 Tonnen Haselnüsse verzehrt. Der Haselnussappetit der Verbrauchenden zwingt Erzeugerbetriebe, bewährte Verfahren konstant neu einzuschätzen, um die Produktivität, Produktqualität und ökologische Nachhaltigkeit zu erhöhen. Diese Bedenken gehen jeden am Markt etwas an, selbst die großen Parteien. „2017 haben wir uns mit einem der leitenden Agronomen von Ferrero getroffen“, sagt Andrea Gasparri, Assistenzprofessor an der Universität Rom III. „Er erzählte uns mehr über die Bewirtschaftung von Hainen und die Schwierigkeiten bei der Kontrolle einzelner Pflanzen. Alle Entscheidungen beruhen auf dem Zustand weniger Pflanzen und der Ausweitung der Behandlung auf den gesamten Bereich. Das kann manchmal unnötig oder sogar kontraproduktiv sein.“ Daher kamen Gasparri und sein Team auf die Idee, eine Reihe an Boden- und Luftrobotern für den Einsatz im Haselnussanbau zu entwickeln. Ihre Arbeit wurde über das Horizont 2020 Projekt PANTHEON (Precision Farming of Hazelnut Orchards) finanziert. Gemeinsam sammeln die Roboter Daten und führen Aufgaben wie Beschneidung, Schösslingsentdeckung und -entfernung, Bewässerung, Schädlings- und Krankheitserkennung sowie Ertragsschätzung durch. Derweil sammelt ein Netzwerk an Geräten im Internet der Dinge (IoT) Umweltmessungen sowie meteorologische Messungen und sendet diese an eine zentrale Betriebseinheit. Die Erzeugerbetriebe können die Daten für die Entscheidungsfindung und die Planung der Roboteraktivität einsetzen. „Es kommt einem industriellen Supervisory Control and Data Acquisition System (SCADA-System) gleich, ist jedoch speziell auf den Haselnussanbau angepasst“, erklärt Gasparri. „Die Landwirtinnen und Landwirte können die Software-Schnittstelle verwenden, um einen Überblick über den Gesundheitsstatus der Bäume insgesamt sowie detaillierte Informationen zu jedem einzelnen Baum zu erhalten. Sie haben ein Dashboard mit verschiedenen Widgets, auf das sie einfach über den Browser oder direkt im Hain über ein Smartphone oder Tablet zugreifen können.“ Eines der von PANTHEON entwickelten Widgets bietet Funktionen zur Beschneidung und hilft bei Entscheidungen zu Interventionen. Man kann interaktive 3D-Ansichten eines Baumes einsehen, bestimmte Äste auswählen, die geschnitten werden sollen, und Informationen darüber erhalten, wie viel Holzbiomasse dabei anfällt. Über historische Daten können sogar notwendige Eingriffe prognostiziert oder solche aus vergangenen Jahren konsolidiert werden.

Auf dem Weg zu kommerziellen Anwendungen

Die Technologie wird zwar nicht sofort verfügbar sein, doch das PANTHEON-Projekt konnte erfolgreich sowohl die Machbarkeit der Überwachung einzelner Pflanzen als auch die Durchführbarkeit autonomer Robotereinsätze in Obsthainen nachweisen. Gasparri merkt an: „Die Idee, die Bedürfnisse jeder einzelnen Pflanze zu verstehen und sich an sie anzupassen, ist nicht neu. Doch PANTHEON konnte als erstes Projekt eine SCADA-Architektur für diesen Zweck entwickeln.“ Die wichtigsten Erfolge des Projekts sind unter anderem die Entwicklung eines automatisierten Schösslings-Management-Systems, das die anzuwendende Herbizidmenge auf einzelne Pflanzen kalibriert, sowie fortschrittliche Beschneidungsprotokolle, die Eingriffe auf der Grundlage ausgewählter Pflanzenzuchtsysteme vorschlagen. Das Projektteam hat seine Ergebnisse in den kommerziellen Haselnusshainen von Azienda Agricola Vignola (Webseite auf Italienisch) nachgewiesen. Dies ist ein spezialisierter Haselnussanbau in Nepi, Italien. „Hinsichtlich der Kommerzialisierungspläne denken wir, dass PANTHEON einen Meilenstein der Präzisionslandwirtschaft für Haselnüsse darstellt“, sagt Gasparri. „Das mittelfristige Ziel ist es jetzt, einige der Lösung in skalierbare und kommerzielle Produkte umzusetzen. Die Schösslingskontrolle und Pflanzenüberwachung gehören zu den zeit- und ressourcenintensivsten Operationen des heutigen Hainbetriebs, sie könnten sich also in den kommenden Jahren gut zu marktfertigen, eigenständigen Produkten entwickeln“, merkt Gasparri abschließend an.

Schlüsselbegriffe

PANTHEON, Haselnuss, Hain, Schädling, Krankheit, SCADA, robotisch, robotergestützt, Präzisionslandwirtschaft, Überwachung, IoT, Internet der Dinge

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28 September 2022