Spektrale Messmethoden in der Pflanzenwissenschaft

Digitalkameras sind weit verbreitete und fest integrierte Instrumente für das Monitoring von Pflanzen. Sie werden eingesetzt, um das Pflanzenwachstum und speziell sichtbare Symptome zu verfolgen. Sie sind wichtige Instrumente für Feldversuche in der Züchtung und im Pflanzenschutz. Die Erweiterung auf die Messung des Nahinfrarotbereichs (700-1000 nm) hat großes Potenzial, da Pflanzen in diesem Spektrum eine höhere Lichtreflektanz aufweisen. Verschiedene Anwendungen haben gezeigt, dass diese Technik zur Erkennung und Quantifizierung von Krankheiten, zur Bestimmung des Virusgehalts und zur Stressüberwachung eingesetzt werden kann. Da der nächste Schritt eine umfassende Integration in landwirtschaftliche Routinen ist, werden in dieser Studie zwei Anwendungsfälle mit einem hohen technologischen Reifegrad vorgestellt.

Der erste Anwendungsfall zeigt einen tragbaren multispektralen Sensor, der für manuelle Messungen zum Nachweis und zur Unterscheidung verschiedener Virustypen in Zuckerrüben eingesetzt wird. Im Gegensatz dazu zeigt der zweite Anwendungsfall eine Übertragung auf eine UAV-basierte Krankheitsquantifizierungsroutine, die auf spektraler Bildgebung und -erkennung für Cercospora-Blattflecken basiert. Darüber hinaus werden zwei prototypische Arbeitsabläufe für die Verarbeitung nicht-bildgebender und bildgebender Spektraldaten in einem landwirtschaftlichen Umfeld gezeigt. Diese Studie zeigt den Stand der Technik bei der spektralen Erfassung der beiden wichtigen Zuckerrübenkrankheiten – Viröse Vergilbung und Cercospora-Blattflecken – im Feld. Darüber hinaus wird eine Zukunftsperspektive für kommende technologische Herausforderungen hinsichtlich der Integration von KI in Sensoren oder Roboter-Workflows gegeben.