Den Borkenkäferbefall an Fichten bereits im Frühstadium zu erkennen, das steckt hinter dem vom Bundeslandwirtschaftsministerium geförderten Verbundprojekt „PROTECTFOREST“.
Darin arbeiteten Forscher der Uni Göttingen, der Hochschule Rottenburg, der Uni Freiburg und den Drohnenentwicklern von CADmium zwei Jahre lang an einem flugfähigen Detektor für den Baumkronenbereich. Nun steht die Electronic Nose, die Käfer-riechende Drohne, kurz vor dem Abheben in den Arbeitsalltag, berichtet die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR).
Der Anfang allerdings war schwer: So hatte das Drohnenprojekt, für das eigens ein Halbleiter-Gas-Sensor-Setup (Electronic Nose) entwickelt wurde, mit einigen Turbulenzen zu kämpfen: mit der Datenübertragung im digitalwidrigen Umfeld Wald; mit Messschwierigkeiten durch Rotorblattturbulenzen; mit Böen und Baumwipfeln, die der fliegenden Spürnase arg zusetzten.
Duftspur dank Harzfluss
Die Idee hinter dem Lösungsansatz ist, dass Fichten schon beim ersten Borkenkäferbefall Harz und flüchtige Stoffe (volatile organic compononents, oder kurz: VOCs) absondern. Misst man diese im unmittelbaren Umfeld des Baumes, dann sollte dies doch die Anwesenheit von Borkenkäfern verraten, so der Gedanke.
Das Problem: Der Borkenkäferbefall bei Fichten setzt meist in der Baumkrone ein. Um aber in den luftigen Höhen des Kronendachs messen zu können, benötigten die Forscher ein fliegendes System: Dazu wählten sie eine ferngesteuerte Drohne und rüsteten diese mit eigens konzipierter Technik aus.
- mit einer Sammelvorrichtung für die VOC-Analyse im Labor
- mit einem Halbleiter-Gas-Sensor zur online-Detektion für VOCs über dem Kronendach
- und mit einem System zur Datenerfassung und -übertragung.
Nachdem alle Komponenten aufeinander abgestimmt waren, ging es im Feldversuch bei drei mit dem Projekt kooperierenden Forstunternehmen auf Probeflug. Was sehr vielversprechend ausging. Nach zwei Jahren Entwicklungszeit zieht Dr. Sebastian Paczkowski ein positives Fazit: „Mit der Kombination aus Drohneneinsatz und Gas-Sensorik können wir potentiell Insektenkalamitäten bereits im ersten Jahr des Befalls lokalisieren. Die Reaktionszeiten für den effizienten Forstschutz können sich so im Vergleich zu konventionellen oder drohnengestützten optischen Verfahren um bis zu ein Jahr verkürzen lassen.“
Karten mit Käferbefall
Auch der Zeit- und Kostenaufwand der Käferdetektion werde durch PROTECTFOREST verringert, so der Wissenschaftler. Und schwer zugängliche Flächen könnten leichter kontrolliert werden, weist Paczkowski auf einen weiteren Vorteil von PROTECTFOREST hin. Die Sensordaten lassen sich direkt ins Internet übertragen und mit sogenannten HeatMaps können Karten mit Käferbefall erstellt werden.
Aufgrund der positiven Ergebnisse und Resonanz arbeitet das Team nun an einer Weiterentwicklung: Angedacht wird eine Ausweitung des Einsatzes der „riechenden“ Drohne auf andere Bereiche, wie etwa in der Landwirtschaft. Auch ein aufbauendes Forschungsprojekt wurde bereits eingereicht, um die Aufklärungsrate von Borkenkäferbefall zu untersuchen und damit die Effizienz der fliegenden Electronic Nose unter Beweis zu stellen.
Und eine Unternehmens-Ausgründung mit dem patentierten Detektorsystem steht ebenfalls im Raum, damit die Käfer-riechende Drohne schnell in den Alltag abheben kann, um zur Eindämmung der Borkenkäferkalamitäten beizutragen.
