02. 09. 2021
Verfasst von: Tammo Ripken, Merve Wollweber

Unkraut mittels Lasertechnik bekämpfen

Neben einer gesunden Pflanze mit großen Blättern stehen eine abgestorbene Pflanze und eine verkümmerte Pflanze mit kleinen Blättern. — Nach einer hochdosierten Laserbehandlung stirbt die Pflanze (Mitte, nach 14 Tagen) oder wächst schwächer (rechts). Links ist eine unbehandelte Kontrollpflanze.

Das Laser Zentrum Hannover arbeitet an einem neuen Ansatz für die Unkrautbekämpfung in der Pflanzenproduktion. Statt Herbizide nach dem Gießkannenprinzip auszubringen, wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Unkraut physikalisch bekämpfen: Ein Laser soll das empfindliche Wachstumszentrum „veröden“.

Laser-Präzision für den nicht-chemischen Pflanzenschutz

Das Laser Zentrum Hannover (LZH) arbeitet in mehreren Forschungsprojekten daran, weniger Herbizide auf Anbauflächen auszubringen und die wuchshemmenden Beikräuter selektiv durch Laserstrahlung zu entfernen. Dazu entwickelt die Gruppe Food und Farming Demonstratoren mit einem robusten, feldtauglichen und sicheren Laserbehandlungssystem. Zusammen mit verfügbaren Sensor- und Fahrzeugsystemen sollen die Demonstratoren in naher Zukunft über die Anbauflächen fahren und Beikraut mit Hilfe von künstlicher Intelligenz optisch erkennen. Um ungewollte Pflanzen präzise und effizient veröden zu können, arbeiten die Forschenden daran, die Laserleistung schnell und punktgenau auf die Pflanzen zu bringen und Bestrahlungsdauer und -dosis zur letalen Schädigung verschiedener Pflanzen zu optimieren.

Ein Laser bestrahlt das Wachstumszentrum einer Pflanze. — Bei der chemiefreien Unkrautbekämpfung verödet eine hochdosierte Laserstrahlung das Wachstumszentrum der Pflanze. Eine selektive, sensorgesteuerte Laserbehandlung auf dem Feld könnte Herbizide einsparen und nützliche Beikräuter schonen.

Nützlinge schonen, Herbizide verringern

Der laserbasierte Ansatz bietet im Gegensatz zu anderen chemiefreien Methoden die Möglichkeit, sogar bei jungen, empfindlichen Nutzpflanzen den direkten Nahbereich von Unkraut zu befreien und hat gleich mehrere Vorteile: Pflanzenbauer brauchen weniger Herbizide, die Pflanzen können keine Resistenzen gegen die Laserstrahlung entwickeln, für die aus Sicht der Biodiversität nützlichen Beikräuter und Nützlingsinsekten auf den Flächen entstehen keine Nachteile und auch die Lebensmittelproduktion wäre chemisch weniger belastet.

Die laserbasierte Unkrautbekämpfung haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des LZH bereits im Labor erfolgreich demonstriert. Notwendig für einen großflächigen Einsatz sind jedoch noch feldtaugliche Laserbehandlungsgeräte sowie eine möglichst fehlerfreie optische Beikrauterkennung und Zielerfassung unter schwierigen Umwelt- und Bodenbedingungen.

Der Weg auf’s Feld

Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt ist Wegbereiter für die innovative Technologie und fördert seit 2018 das Projekt „NUBELA“ am LZH, in dem es um robuste Lasertechnologie und die Realisierung eines feldtauglichen Demonstratorsystems geht. Das EIP Agri Projekt „LURUU“ baut auf diesen grundlegenden Erkenntnissen auf und erforscht seit 2020 den Einsatz der Lasertechnologie zur Bekämpfung resistenter Ungräser im konventionellen Getreideanbau. In zwei weiteren Projekten wird die Technologie bereits in landwirtschaftliche Maschinen integriert: Im von der EU geförderten Projekt „WeLASER“ wird die Laserunkrautbehandlung auf einem autonomen Roboter implementiert. In dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt „LUM“ erforscht das LZH-Projektteam die Kombination von Hacktechnik zwischen den Pflanzenreihen und Laserbehandlung in der Reihe zur Erhöhung der Flächenleistung des chemiefreien Ansatzes zur Unkrautbehandlung. Die Projektteams wollen die Technologie möglichst schnell zur Marktreife bringen.