Zuverlässige Ertragsprognose mithilfe von Röntgentechnik

Mithilfe des autonomen Feldroboters DeBiFiX (Determination of Biomass on the Field with X-ray) ist es möglich detaillierte Biomassebestimmungen auf dem Feld von wachsenden Pflanzen zu treffen.

Mit Röntgentechnik werden nicht nur die Blätter, sondern auch optisch unzugängliche Früchte wie Kichererbsen-Hülsen, Rapsschoten oder Weizenähren vollständig erfasst und digital ausgewertet. Dank des zerstörungsfreien Verfahrens ist dies wiederholt möglich und liefert so ein dynamisches Bild der Ertragsentwicklung während der Vegetationsperiode. Die Technologie kann mit weiteren kognitiven Sensorsystemen wie RGB, Hyperspektral, Laserlichtschnitt beliebig erweitert werden. Züchterische Fragestellungen wie die frühe Selektion von ertragreichen und stressresistenten Sorten können somit deutlich schneller, präziser und effizienter als bisher adressiert werden.

Anwendung findet diese Technologie zum Beispiel bei Parzellen von Vergleichsversuchen verschiedener Genotypen einer Kornfrucht wie Kichererbse. Die Bildaufnahme erfolgt durch eine 130kV Röntgenröhre und einen 90cm hohen Zeilendetektor, welche vor der Vorderachse des Trägerfahrzeugs im Raum der Fahrspur montiert sind. Beispielsweise kann bei einer Geschwindigkeit von ca. 1,7 km/h und einer Belichtungszeit von 5 ms alle 2 mm ein Bild generiert werden. Diese Detailgenauigkeit ermöglicht exakte Ertragsprognosen. Eine Durchfahrtshöhe von 1,5 m erlaubt zudem die Analyse auch höherwachsender Pflanzen wie Raps oder Buchweizen. Die Biomasse wird anhand des in Grauwerte umgerechneten Schwächungskoeffizienten, welcher proportional zur Dichte des untersuchten Objekts ist, bestimmt.

Das Feldfahrzeug ist mit einem autonomen GPS-Steuerungssystem der Firma Geo-Konzept ausgerüstet, welches es erlaubt Fahrspuren nach GIS autonom abzufahren. Der Parzellenplan des zu untersuchenden Feldes kann auf das Trägerfahrzeug aufgespielt werden, und ermöglicht zusammen mit kontinuierlich mitaufgenommen GPS-Daten während der Messung eine genaue Rückverfolgbarkeit des Ertrags auf die Ackerposition.

Der Vorteil des DeBiFiX besteht in der Möglichkeit Wachstumsprozesse von optisch unzugänglichen oberirdischen Pflanzenorganen objektiv zu quantifizieren und zu bewerten. Da es sich um ein zerstörungsfreies Verfahren handelt kann die gesamte Parzelle bzw. der gesamte Acker automatisiert vermessen werden, ohne auf einzelne Stichproben zurückgreifen zu müssen.  Genotypische Unterschiede in der Wuchsgeschwindigkeit und in der Ertragsentwicklung können so erfasst werden und in die Beurteilung der Sorten miteinfließen. Eine Selektion hochperformativer Sorten wird somit durch eine bisher nicht in diesem Maße mögliche Datenaufnahme unterstützt.