28.04.2025
Forschende am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) haben in der Fachzeitschrift Smart Agricultural Technology einen neu entwickelten Sensor vorgestellt, der das Beobachten von Pflanzen im Feld deutlich einfacher und günstiger macht. Das Gerät misst den sogenannten NDVI-Wert – ein Maß für die Photosynthese-Leistung und damit die Vitalität von Pflanzen – und richtet sich gezielt an Forschungsteams, denen oft die finanziellen Mittel für teure Messgeräte fehlen. Der Sensor kostet weniger als 250 Euro, ist automatisierbar und wurde gemeinsam mit wissenschaftlichen Partnern in Benin und auf den Philippinen entwickelt und getestet.
NDVI steht für „Normalized Difference Vegetation Index“ – ein Kennwert, der aus der Reflexion von sichtbarem rotem und nahinfrarotem Licht berechnet wird. Je höher der NDVI-Wert, desto mehr aktives Pflanzengrün als Indikator für Wachstum und Gesundheit ist im Messbereich vorhanden. Ein niedriger NDVI-Wert deutet auf spärlichen Bewuchs oder Stress, zum Beispiel durch Trockenheit hin.
Bisher sind vor allem kommerzielle, sehr teure NDVI-Geräte im Gebrauch. Diese sind entweder als flexible, tragbare Handgeräte erhältlich, die jedoch manuell bedient werden müssen. Es gibt zudem auch automatisierte, stationäre Systeme. Diese haben zwar keinen hohen Bedienaufwand, es sind aber mehrere Geräte erforderlich, um verschiedene Areale zeitgleich zu erfassen. „Unser Ziel war es, eine erschwingliche und gleichzeitig automatisierbare Lösung für die Forschung zu entwickeln – insbesondere für Orte, an denen teure Technik oft nicht verfügbar ist, wie in Teilen Afrikas oder Südostasiens,“ sagt
Reena Macagga, Erstautorin der Studie.
Das Team entwickelte zwei Varianten des Sensors – eine tragbare und eine automatisch messende Version. Beide lassen sich aus handelsüblichen Komponenten zusammenbauen, sind leicht programmierbar und wurden in verschiedenen Klimazonen erfolgreich getestet. Nach einer Kalibrierung lieferte das Gerät Messergebnisse, die mit einem kommerziellen Referenzgerät vergleichbar waren.
Mehr Wissen über Pflanzenentwicklung und Umweltreaktionen
Mit dem neuen Sensor können NDVI-Werte mit hoher zeitlicher Auflösung gemessen werden, mehrmals täglich und über einen längeren Zeitraum. Dadurch können Forschende präziser verfolgen, wie sich Pflanzen in Feldversuchen – beispielsweise unter verschiedenen Anbauvarianten oder Düngestrategien – während ihres Wachstumszyklus entwickeln, wann entscheidende Phasen wie Blattbildung, Blühbeginn oder Reife eintreten und wie Umweltfaktoren wie Trockenheit oder Nährstoffmangel diese Prozesse beeinflussen.
Solche Informationen sind beispielsweise wichtig, um die Widerstandsfähigkeit verschiedener Sorten gegenüber Umweltstress zu untersuchen oder den Einfluss landwirtschaftlicher Maßnahmen wie Düngung oder Bewässerung zu bewerten. Der Sensor ist auch hilfreich, um jahreszeitliche Veränderungen zu dokumentieren oder vergleichende Versuche in verschiedenen Regionen durchzuführen.
Sensorgestützte Forschung weltweit ermöglichen
Dank der automatisierten und wartungsarmen Datenerfassung können NDVI-Messungen nun auch an entlegenen Standorten oder unter schwierigen Bedingungen durchgeführt werden - zum Beispiel in tropischen Klimazonen mit hoher Luftfeuchtigkeit. Damit erweitert das Gerät die Möglichkeiten der Feldforschung erheblich.
Der Sensor reiht sich ein in eine Reihe von Entwicklungen der
Arbeitsgruppe Isotopen-Biogeochemie & Gasflüsse am ZALF, in denen preiswerte und flexibel einsetzbare Messgeräte für CO₂-, Wasser- und Vegetationsdaten entwickelt wurden. Ziel ist es, praxisnahe Forschung auch dort zu ermöglichen, wo bisher teure Technik nicht zur Verfügung stand.
„Wir wollen die Wissenschaft demokratisieren“, sagt Dr. Mathias Hoffmann. „Unsere Entwicklungen sollen dazu beitragen, dass qualitativ hochwertige Feldforschung auch mit kleinem Budget möglich ist - überall auf der Welt.“
Projektpartner:
- Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF)
- Humboldt-Universität zu Berlin
- University of the Philippines Los Baños
- University of Abomey-Calavi (Benin)
Förderhinweis:
Diese Arbeit wurde durch eine Förderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) unter dem Förderkennzeichen 2819DOKA06 ermöglicht. Geoffroy Sossa wurde zusätzlich vom West African Science Service Center on Climate Change and Adapted Land Use (WASCAL), der Prince Albert II of Monaco Foundation und der International Foundation for Science (IFS, Förderkennzeichen I-1-C-6642-1) unterstützt.
Hinweis zum Text:
Dies ist eine mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz erstellte Zusammenfassung des Originaltextes: Macagga, R., Sossa, G., Ayaribil, Y., Bayot, R., Sanchez, P., Augustin, J., Bellingrath-Kimura, S.D., & Hoffmann, M. (2025): A new, low-cost ground-based NDVI sensor for manual and automated crop monitoring. Smart Agricultural Technology, 11, 100892. https://doi.org/10.1016/j.atech.2025.100892, veröffentlicht Open Access unter der Lizenz CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. Der Text wurde unter den Gesichtspunkten der KI-Regelungen am ZALF sorgfältig überprüft und überarbeitet.
