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Mit dem Laser gegen Unkraut

Chemische Unkrautbekämpfung ist ein oft diskutiertes Thema – spätestens nach den Prozessen um das umstrittene Mittel Glyphosat. Doch welche wirklichen Alternativen gibt es? Das Laserzentrum Hannover und das Unternehmen LASER on demand arbeiten an einem Verfahren zur optischen Unkrauterkennung in Verbindung mit laserbasierter Unkrautbekämpfung.

Unkrautvernichter, wie auch das umstrittene Glyphosat, töten jede Pflanze ab. Nur entsprechend gentechnisch veränderte Pflanzen überleben das. Diese spezielle Genveränderung macht die Pflanze immun gegen das Gift. Die Auswirkungen auf die Pflanzen rund um das Feld sind groß, die Artenvielfalt der Insekten nimmt dramatisch ab. Die Pestizide bedrohen und vernichten Bodenorganismen. Die Vernichtung der Pflanzen stört zudem die Lebewesen im Boden. Das wiederum erfordert einen erhöhten Einsatz von Düngemitteln.

Nutzpflanzen sollen vom Unkraut verschont werden. (Bild: Rebecca Herrmann)

Forscher streiten sich über die Schädlichkeit bestimmter Mittel für die Menschen. Das klare Ziel für das neue Projekt ist es, den Einsatz von chemischen Produkten zu vermindern, und so die Natur, Lebensmittel und die Menschen zu schützen.

Laser als Unkrautvernichter

Die optische Sensorik soll schnell und präzise das Zentrum der unerwünschten Pflanze, bereits im Frühstadium, erkennen. Der Laser bestrahlt das Zentrum um das Unkraut dadurch gezielt zu vernichten. Es ist aus verschiedenen Gründen wichtig das Zentrum der Pflanzen zu finden. Zum einen soll nicht die ganze Pflanze verbrennen, um so den umliegenden Pflanzen keinen Schaden zuzufügen. Zudem kann die Pflanze so nicht weiterwachsen und degeneriert im Idealfall. Aktuell forschen sieben Studenten der FH Münster im Rahmen eines Projektes daran, wie eine Kamera das Unkraut erkennen und daraus die zugehörigen Koordinaten ableiten kann. Diese Koordinaten werden an den Laser weitergeleitet, der dann automatisch arbeitet.

Die Komplikationen

Unter Forschungsbedingungen stellt das wenig Probleme dar. Die Beleuchtung ist gleichbleibend, die einzelnen Blätter und Pflanzen sind georndet. In der Praxis ist es jedoch nicht so einfach. Die Sonneneinstrahlung und die Intensität des Lichts ändern sich außerhalb des Labors ständig. Auch wachsen Pflanzen sehr nah nebeneinander und so überlagern sich die Blätter von Unkraut mit den Blättern der Nutzpflanzen. Diese Faktoren machen die eigentlich recht überschaubare Aufgabe zu einer komplizierten Tüftelei. Im April 2019 ist ein Versuchsfeld auf dem Steinfurter Campus der FH Münster angelegt worden, um den Laser unter realen Bedingungen zu testen. Dabei werden beispielsweise der Durchmesser und die Leistung des Lasers geprüft, um effektiv gegen Unkraut vorzugehen.

Ermittlung des Wachstumszentrums

Die Gruppe entwickelt drei unterschiedliche Verfahren, um das Wachstumszentrum der Pflanzen in verschiedenen Entwicklungsstadien zu finden.

Unkraut soll der Gar ausgemacht werden. (Foto: Rebecca Herrmann)


Im ersten Verfahren bestimmen sie durch den Flächenschwerpunkt das Wuchszentrum. Dieses Verfahren eignet sich für sehr junge Pflanzen. Das zweite Verfahren eignet sich vor allem für ältere Pflanzen. Hier berechnen sie die Kontur der Blätter. Die längst mögliche Gerade wird verlängert, und so mit Hilfe von Schnittpunkten mit anderen Blättern der selben Pflanze das Zentrum ermittelt. Im Schnittpunkt befindet sich also das Zentrum und so ergibt sich die Koordinate für den Laser. Der dritte Ansatz verbindet die beiden Vorgehensweisen und nutzt eine elliptische Form der Blätter als Näherung an die reale Blattkontur. All das passiert Eine neue Methode um chemische Unkrautvernichter durch den Gebrauch von punktueller Laserbestrahlung zu ersetzen. Eine neue Methode um chemische Unkrautvernichter durch den Gebrauch von punktueller Laserbestrahlung zu ersetzen. automatisch.

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Rebecca Herrmann

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