Mit dem Aufkommen von Drohnen im Jahr 2016 werden diese in Branchen wie der Landwirtschaft immer beliebter. Piloten und Landwirte entwickeln innovative Möglichkeiten, um Drohnen zur Überwachung der Pflanzengesundheit, zum Besprühen von Nutzpflanzen mit Dünger und Pestiziden und zur Aussaat von Feldern einzusetzen.
Die Welt befindet sich in einer Zeit, in der die Ressourcen endlich sind. Damit Landwirte und landwirtschaftliche Betriebe diese Herausforderungen meistern können, ist Effizienz bei jedem Schritt erforderlich.
Dieser Artikel befasst sich mit diesen neuen Innovationen in der Branche und damit, wie Landwirte, Drohnenpiloten und die Agrarindustrie insgesamt davon profitieren.
Kartierung der Pflanzengesundheit
Zunächst werden wir uns damit befassen, wie Drohnen zur Überwachung der Pflanzengesundheit eingesetzt werden. Dieser Einsatz von Drohnen in der Landwirtschaft ist eine der am leichtesten zugänglichen Formen.
Zur Überwachung der Pflanzengesundheit verwenden die Piloten eine Drohne, die Bilder im RGB-Lichtspektrum, im nahen Infrarot oder im Multispektralbereich aufnehmen kann, und koppeln diese Drohne mit einer Flug-App ihrer Wahl.
Einige dieser Apps sind:
Drone Deploy
Diese Software bietet ein Landwirtschaftspaket an, das viel erschwinglicher ist als ihre anderen Pakete. Dieses Paket fungiert als App für die Flugplanung und Flugdurchführung, mit der Sie automatisierte Flüge durchführen können, die Sie auf der Grundlage des von Ihnen kartierten Gebiets entworfen haben. Anschließend können Sie die Daten aus dem Flug verarbeiten, um die Pflanzengesundheit zu visualisieren.
Pix 4D
Ähnlich wie Drone Deploy bietet Pix 4D ein Kartierungspaket für die Landwirtschaft an. Dieses Paket ermöglicht die automatische Flugplanung und Flugdurchführung sowie die Datenverarbeitung zur Anzeige der Pflanzengesundheitskarte.
Es gibt viele andere Alternativen zu diesen beiden Programmen. Diese Apps sind jedoch in der Kartierungsgemeinschaft wegen ihrer benutzerfreundlichen Oberfläche, ihrer cloudbasierten Verarbeitung und ihrer Genauigkeit beliebt.
Sobald der Pilot seinen automatischen Flug geplant hat, führt er ihn aus. Während des Fluges überfliegt die Drohne das Feld in einer Gitterformation und nimmt dabei Hunderte bis Tausende von Bildern auf.
Der Pilot nimmt diese Bilder auf und gibt sie in ein Kartierungsprogramm ein, z. B. in die oben genannte Software und Apps, um ein Orthomosaik zu erstellen.
Ein Orthomosaik ist eine Kombination von Bildern, die in der Regel Metadaten wie den geografischen Standort, das RGB-Reflexionsvermögen und die Höhe der Bodenoberfläche im Verhältnis zur Kamera enthalten. Durch die Kombination dieser Bilder entsteht ein hochauflösendes Bild. Dieses Orthomosaik ergibt die Pflanzengesundheitskarte.
Die folgenden Beispiele zeigen, wie eine Pflanzengesundheitskarte für die Überwachung der Pflanzengesundheit auf Privatgrundstücken, in der Forstwirtschaft und in der Landwirtschaft aussehen könnte.
Die Überwachung der Pflanzengesundheit ist nicht nur nützlich, um die Gesundheit Ihrer Pflanzen zu beurteilen, sondern die Daten können auch genutzt werden, um Nährstoffmängel im Boden festzustellen. Nährstoffmangel im Boden ist ein großes Problem, mit dem die Welt heute konfrontiert ist. Wenn Jahr für Jahr die gleichen Felder bewirtschaftet werden, werden dem Boden die Nährstoffe entzogen.
Seit die Landwirte dies erkannt haben, hat sich die Methode des Feldwechsels durchgesetzt. Allerdings ist diese Methode nicht narrensicher. Bereiche des Feldes können weniger Nährstoffe enthalten als andere, was zu weniger gesunden Pflanzen führt. Diese gestressten Pflanzen sind auf Pflanzengesundheitskarten an ihrem übermäßig roten Aussehen zu erkennen.
Die Landwirte können den Mangel im Boden ausfindig machen und die Nährstoffe in den Boden einbringen.
Ein weiterer Faktor, der eine übermäßig rote Fläche auf einer Pflanzengesundheitskarte verursacht, ist die Krautfäule. Dies ist ein ernstes Problem, das, wenn es nicht bekämpft wird, die gesamte Ernte vernichten kann. Kraut- und Knollenfäule sind Krankheiten, die Nutzpflanzen und andere Gewächse befallen und sich in ihnen ausbreiten.
Die Schwere dieser Krankheiten darf nicht unterschätzt werden, denn der Kastanienbrand von 1904 vernichtete Millionen von Bäumen in nur wenigen Jahren. Bäume sind widerstandsfähige Pflanzenarten. Saisonale Kulturen sind viel anfälliger für diese Schädlinge. Für den Erfolg einer gesunden Ernte ist es von entscheidender Bedeutung, dass diese Krankheiten erkannt werden, bevor es zu spät ist.
Der Vorteil der Pflanzengesundheitskartierung mit Drohnen besteht darin, dass ein Feld regelmäßig kartiert und untersucht werden kann, so dass Landwirte und andere in der Landwirtschaft tätige Personen einen Befall bereits im Keim ersticken können.
Im Grunde genommen ist fast jede Drohne, die heute hergestellt wird, in der Lage, diese Flüge durchzuführen, und verfügt über die meisten zur Datenerfassung erforderlichen Sensoren.
Die folgenden Verwendungszwecke von Drohnen in der Industrie haben jedoch eine gewisse Einstiegshürde.
Sprühdrohnen
Das Versprühen von Düngemitteln und Pestiziden wird seit über einem halben Jahrhundert mit leichten Flugzeugen durchgeführt. Der Einsatz von Drohnen als Alternative zu Leichtflugzeugen ist eine kosteneffiziente Lösung für das Sprühen von Düngemitteln und Pestiziden.
Flugzeuge benötigen Treibstoff (eine teure Ressource), jahrelange Erfahrung und mehr Versicherungen als Drohnen. Der niedrige Flughöhe ist auch ein Sicherheitsrisiko, weshalb die Piloten in der Regel viel mehr verlangen.
Drohnen, die zum Sprühen von Pestiziden und Düngemitteln eingesetzt werden, sind in der Regel sehr groß. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für eine landwirtschaftliche Sprühdrohne.
Viele landwirtschaftliche Drohnen sind Octocopter, Hexacopter und manchmal auch Quadcopter. Der Unterschied zwischen diesen Modellen liegt in der Nutzlastkapazität. Die Gemeinsamkeit aller Modelle besteht darin, dass der Tank im Schwerpunkt der Drohne platziert oder eingesetzt wird. Diese Tanks variieren in ihrer Größe. Sie wiegen in der Regel mindestens 17 Pfund, können aber manchmal auch viel schwerer sein.
Eine größere Nutzlast als der Tank bedeutet, dass die Drohne selbst größer sein muss, daher die zusätzlichen Propeller über einen Quadcopter hinaus. Ab einem bestimmten Gewicht wird die Drohne von einer Standard-Drohne zu einer anderen Fahrzeugklasse.
Dies wird in der Regel dadurch vermieden, dass die Nutzlast unter einer bestimmten Grenze bleibt. Kleinere Drohnen für die Landwirtschaft können relativ preiswert sein und beginnen bei etwa 1.000 USD.
Die hier gezeigte preiswerte landwirtschaftliche Sprühdrohne kostet etwa 1.200 USD.
Es ist wichtig, automatisierte Flüge durchführen zu können, ähnlich wie bei der Kartierung eines Feldes auf Pflanzengesundheit. Die Verwendung eines automatischen Fluges zum Sprühen von Pestiziden und Düngemitteln stellt sicher, dass kein Bereich ungesprüht oder übersehen wird.
Der Prozess kann zwar länger dauern als die traditionelle Methode des Sprühens mit einem leichten Sprühflugzeug, aber der Einsatz einer Drohne ist eine sicherere und kostengünstigere Methode zum Düngen und Sprühen von Pflanzenschutzmitteln.
Es ist üblich, dass landwirtschaftliche Drohnen mit einer Live-Kamera ausgestattet sind, die nicht zum Filmen, sondern zum Sprühen und Düngen sowie zur Aussaat bestimmter Flächen dient, wenn Sie nicht in der Lage sind, den automatischen Flugplan zu befolgen.
Vielleicht haben Sie zum Beispiel eine Obstplantage und müssen in die Ritzen der Bäume vordringen, anstatt einfach nur ein Sojabohnenfeld zu besprühen. Sie können die Live-Feed-Kamera verwenden, um zu sehen, wo Sie sprühen.
Drohnen zur Aussaat
Der nächste Anwendungsfall für Drohnen in der Landwirtschaft ist die Aussaat von Feldern. Ähnlich wie beim Einsatz von Drohnen zum Ausbringen von Pestiziden und Düngemitteln wird die Nutzlast schwer sein.
Allerdings ist die Nutzlast an Saatgut größer als die an Düngemitteln und Pestiziden. Einige an Drohnen angebrachte Sämaschinen schießen das Saatgut in einer kreisförmigen Formation aus.
Hier ist ein Video, das einen Anwendungsfall für diese nützliche Technologie mit Drohnen zeigt:
Auch hier ist der Einsatz von Drohnen in der Landwirtschaft im Allgemeinen billiger und erschwinglicher als der Einsatz herkömmlicher bemannter Flugzeuge. Dies gilt auch für die Aussaat von Nutzpflanzen. Im Gegensatz zum Fahren eines großen Traktors und dem Verbrennen von Treibstoff ist die Drohne eine leichte und energieeffiziente Methode zur Aussaat eines Feldes.
Es gibt viele Anwendungsfälle, in denen der Einsatz von Drohnen zur Aussaat von Feldern sinnvoll ist. Sie ist nicht nur energieeffizient, sondern im Vergleich zu einem Traktor auch wendig und anpassungsfähig.
So kann beispielsweise flaches Gelände von einem Traktor problemlos befahren werden. In hügeligem oder sogar bergigem Gelände kann der Einsatz eines Traktors eine Herausforderung darstellen und sogar Sicherheitsbedenken hervorrufen.
Es ist zwar möglich, diese Herausforderungen mit menschlicher Arbeitskraft zu bewältigen, aber eine Drohne kann das darunter liegende Gelände erkennen und sich entsprechend den Höhenunterschieden auf- und abbewegen.
Keine Hindernisse auf dem Boden können eine Drohne daran hindern, ihre Aufgabe zu erfüllen, solange es keine Bäume gibt. Bäume können jedoch erkannt und umgangen werden, da viele Drohnen über eine Technologie zur Hindernisvermeidung verfügen.
Wie Drohnen die Landwirtschaft verändert haben und weiter verändern werden
Insgesamt werden die Anwendungen von Drohnen in der Landwirtschaft immer beliebter, da die Drohnen immer effizienter werden. Mit dem Aufkommen automatisierter Maschinen, die die Arbeit von Menschen übernehmen, werden Drohnen zu einer Hauptlösung für die meisten analytischen und luftgestützten landwirtschaftlichen Tätigkeiten werden.
Es ist wahrscheinlich, dass Landwirte in naher Zukunft einen Teilzeit-Piloten auf dem Hof, im Obstgarten oder in der Baumschule beschäftigen werden, wenn der Betrieb groß genug ist. Andererseits werden diese Piloten die Möglichkeit haben, ihre Fähigkeiten und ihre Zertifizierung zu nutzen, um Geld in der Landwirtschaft für mehrere Landwirte zu verdienen, die vielleicht kleinere Betriebe haben.
Da Düngemittel und Pestizide immer teurer werden, wird eine genaue Platzierung von Düngemitteln und Pestiziden notwendig sein. Die Welt erlebt gerade eine Verknappung dieser Ressourcen, so dass die Einsparung von Dünger und Pestiziden zu einer Priorität wird. Herkömmliche Flugzeuge, die einst mit großen Tanks voller Düngemittel und Pestizide gefüllt waren, werden aufgrund ihrer geringen Genauigkeit wahrscheinlich ausgemustert werden.
Da der Markt für Bioprodukte immer größer wird, müssen größere Betriebe sicherstellen, dass die Pflanzen gesund wachsen, da bestimmte Pestizide, Düngemittel und GVO-Produkte nicht verwendet werden dürfen. Die Analyse der Pflanzengesundheit ist notwendig und wird sich in der Branche immer mehr durchsetzen.
Sowohl große als auch kleine Betriebe könnten Drohnen zur Aussaat ihrer Felder einsetzen, da die Erschwinglichkeit in jeder Branche eine Rolle spielt.
Die Ernährung der Welt ist keine einfache Aufgabe, und Drohnen werden ihren Teil dazu beitragen, die Herausforderungen zu bewältigen, denen sich die Landwirte angesichts der steigenden Nachfrage gegenübersehen.