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StartseiteForschung aktuellPflanzen-Gesundheitscheck aus luftiger Höhe 03.07.2015

BotanikPflanzen-Gesundheitscheck aus luftiger Höhe

Auf dem Agrar-Forschungscampus der Uni Bonn testen Wissenschaftler derzeit, wie Effizient der Prozess der Photosynthese bei Zuckerrüben und Sojabohnen verläuft. Das Besondere: Gemessen wird aus der Luft. Und wenn das gut funktioniert, dann demnächst sogar von Satelliten aus.

Von Volker Mrasek

Zwei Italiener bei der Feldarbeit. Auf einem Rübenacker an der Autobahn Köln-Koblenz. Doch wird hier weder gesät noch geerntet ... Mitten im Feld merkwürdige Gerätschaften. Ein dreibeiniges Stativ. Darauf eine Besenstiel-dicke Querstange und Kabel, die zu einem Servierwagen führen. Mit zwei mobilen Computern oben drauf und zwei Messgeräten unten drin, gekühlt und von der Sonne abgeschirmt.

"Der smarte Kerl da ist Marco! Er arbeitet mit zwei Geräten gleichzeitig. Mit zwei Spektrometern. Das muss man erst mal hinkriegen!"

Der Rübenacker gehört zum landwirtschaftlichen Forschungscampus der Universität Bonn. Dort läuft im Moment eine internationale Messkampagne, an der auch Cinzia Panigada und Marco Celesti beteiligt sind. Beide kommen von der Universität Mailand, aus dem Labor für Fernerkundung.

Im nächsten Moment überfliegt eine kleine Propellermaschine den Acker. Kein Zufall! Das Flugzeug hat ganz ähnliche Instrumente an Bord, entwickelt am Forschungszentrum Jülich. Und die messen genau das gleiche wie die Spektrometer am Boden, nur aus 400 Metern Höhe: Licht, das die Blätter der Zuckerrüben spontan abgeben, wenn Sonnenstrahlung auf sie fällt.

Das Phänomen ist als Fluoreszenz bekannt. Dadurch erfahren die Forscher in diesem Fall, wie aktiv die Ackerpflanzen Photosynthese betreiben. Das ist wichtig für die Erträge.Das ganze Projekt wurde von der Europäischen Raumfahrtagentur ESA angestoßen. Sie will bei der Pflanzenbeschau aus der Luft noch viel höher hinaus. Dirk Schüttemeyer aus dem Satelliten-Entwicklungszentrum der ESA in Nordwijk in den Niederlanden:

"Die Idee ist momentan, einen Satelliten zu bauen, der später einmal die Fluoreszenz von Pflanzen messen kann. Mit einer solchen Mission drüberzufliegen und sagen zu können: Wie gesund ist die Pflanze? Das hätte einen direkten Nutzen für die Landwirtschaft auf einer globalen Skala. Wir können dann überall auf der Welt messen mithilfe des Satelliten. Und müssen nicht mit Bodenmessungen oder Flugzeugmessungen kleine Teile vermessen."

Doch zunächst wird das Instrument für den geplanten Satelliten an Bord von Flugzeugen getestet. Wie gut und zuverlässig er die Fluoreszenz-Signale der Zuckerrüben am Boden erfasst. Sie liegen in einem Frequenzband um die 700 Nanometer. Der Sensor erfasst sie, weil er diesen Spektralbereich besonders hoch auflöst - wie eine Lupe.

"Pflanzen, die sehr stark unter Stress stehen, die zum Beispiel nicht genug Wasser haben, geben mehr Fluoreszenz ab. Das könnte man damit hervorragend bestimmen. Müssen wir vielleicht schon bewässern? Oder vielleicht auch nicht?"

"Wir müssen vorsichtig mit den Glasfaser-Kabeln sein! Schön langsam!"

Insgesamt zehn Arbeitsgruppen sind an der Messkampagne beteiligt - auch eine aus den USA: Genetiker von der Universität Wisconsin. Sie forschen über eine der weltweit wichtigsten Kulturpflanzen, über Soja. Und bringen eine besondere Sorte mit in das Projekt ein. Sie hat nur ein Drittel der üblichen Menge an Chlorophyll, dem grünen Farbpigment für die Photosynthese. Und ist deshalb goldgelb. Trotzdem bringt sie ähnlich hohe Erträge.

Der Biologe Thorsten Kraska, der die laufenden Experimente auf dem Agrar-Campus der Bonner Uni koordiniert:

"Was wir bis jetzt festgestellt haben: Sie scheint in der Lage zu sein, besser das Licht ausnutzen zu können als der Wildtyp. Und das interessiert uns natürlich ganz besonders."

Deshalb wächst die goldgelbe Soja-Sorte jetzt auf einem der Versuchsfelder bei Bonn. Und auch ihre Fluoreszenz wird gemessen.

"Am Campus nehmen wir nur Pflanzen, die nicht gentechnisch verändert sind. Das ist eine ganz normale Züchtung. Die ist spontan aufgetreten. Und deswegen können wir die hier auch verwenden und anbauen."

Ergebnisse wollen die Forscher im Laufe des Jahres vorlegen. Und noch etwas Geduld ist auch in Sachen der Satelliten-Mission angesagt. Ob sie wirklich kommt, wird die ESA im September entscheiden.

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