Osnabrück, Germany
September 4, 2015
Datenaufnahme der Wissenschaftler in einem Weizenfeld.- Foto: Universität Osnabrück
Lang anhaltende Trockenheit führt auch in Deutschland immer wieder zu starken Ernteausfällen und finanziellen Einbußen für die Landwirte. Das Projekt »DryLand« des Instituts für Fernerkundung und Geoinformatik (IGF) an der Universität Osnabrück erprobt jetzt ein Verfahren, das Trockenheit in Böden und Pflanzen frühzeitig erkennen lässt – mit Hilfe von Licht und bald auch über Satelliten. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).
Global gesehen steht die Landwirtschaft angesichts des Klimawandels vor der großen Herausforderung, nachhaltig zu arbeiten und sich rechtzeitig auf veränderte Bedingungen einzustellen. »Unter Wassermangel leidende Pflanzen und Böden verändern sich bereits lange, bevor die Trockenheit tatsächlich sichtbar und unabwendbar wird«, erläutert der Osnabrücker Projektleiter Dr. Thomas Jarmer vom IGF. Zusammen mit Partnern an der Universität Trier und dem Julius Kühn-Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde in Quedlinburg erforscht er in den nächsten drei Jahren, wie diese Veränderungen mit Hilfe von hyperspektralen Fernerkundungsdaten erkannt und bewertet werden können.
»Unser Ziel ist es, von Trockenheit gefährdete Standorte rechtzeitig auszumachen«, so der Osnabrücker Wissenschaftler. Während das menschliche Auge die Umwelt in Rot, Grün und Blau sieht, zeichnen hyperspektrale Fernerkundungssysteme Bilder von sehr vielen, eng beieinander liegenden Wellenlängen bis in das mittlere Infrarot auf. Unter Trockenstress leidende Pflanzen reflektieren Licht in einem anderen Wellenlängenbereich als gesunde Pflanzen. Die hyperspektrale Fernerkundung bietet daher eine gute Möglichkeit, den Zustand auch von großen landwirtschaftlichen Flächen einzuschätzen.
Auf Versuchsflächen in Mecklenburg-Vorpommern und Sachsen-Anhalt werden die Wissenschaftler dazu regelmäßig Pflanzen- und Bodenproben entnehmen sowie deren Reflexionsverhalten messen. Laboranalysen liefern zudem viele zusätzliche Informationen über Wassergehalt und Nährstoffversorgung der Proben. »So können wir feststellen, wie sich Veränderungen des Pflanzen- und Bodenzustandes auf das Reflexionsverhalten auswirken und daraus Modelle entwickeln, die auf das gesamte Untersuchungsgebiet übertragen werden können«, erläutert Jarmer.
Ausschnitt aus den Fernerkundungsdaten und die modellierte Nährstoffversorgung eines Weizenfeldes. Foto: Universität Osnabrück
Die unter diesen kontrollierten Bedingungen gewonnenen Erkenntnisse wollen die Wissenschaftler anschließend auf hochaufgelöste Fernerkundungsdaten übertragen. »Wir können dann Karten generieren, die von Trockenheit bedrohte Landwirtschaftsflächen hervorherben«, so der Osnabrücker Geoinformatiker. »In der Praxis könnten diese Ergebnisse Gold wert sein«, ist sich Jarmer sicher. Die Informationen können dann genutzt werden, Flächen gezielt zu bewirtschaften und auch Prognosen für die zu erwartenden Erträge abzugeben.«
Das Projekt »DryLand« bereitet die deutsche Satellitenmission »EnMAP« vor. 2017 soll diese Mission starten und mithilfe der Hyperspektraltechnik sowohl zeitlich als auch räumlich hochauflösende Daten liefern.
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