Drohnen: Land- und Forstwirtschaft gehen in die Luft

Landwirtschaft – oder auch die Forstwirtschaft – werden oft noch in Bildern voller Idylle und Romantik gesehen. Dabei haben sich beide längst zu modernen Industrien gewandelt. Sie stehen in einem harten Wettbewerb, der sie zu maximaler Effizienz zwingt. Dazu haben Land- und Forstwirtschaft immer mehr mit den Folgen des Klimawandels zu kämpfen, während sie selbst – und besonders die Landwirte – unter Einhaltung zunehmend strikterer Umweltauflagen arbeiten müssen. Neue Techniken bieten Lösungen an, um in diesem komplexen Szenario erfolgreich bestehen zu können: beispielsweise Drohnen.

Nicht nur für Luftaufnahmen – mit Drohnen zum Smart Farming

Im Jahr 2021 flogen tausende Drohnen mehr oder weniger regelmäßig durch den Himmel über Österreich. Knapp 90 Prozent dieser UAS (Unmanned Aircraft Systems) wurden dabei von privaten Piloten für ebenso private Luftaufnahmen gesteuert. Rund jede zehnte Drohne war jedoch bereits im professionellen Einsatz unterwegs. Dabei wuchs die professionelle Drohnennutzung in nur einem Jahr um über 100 Prozent. Die Landwirtschaft hatte daran einen großen Anteil, denn für den Wandel zur Landwirtschaft 4.0 sind Drohnen unverzichtbar.

Die Forst- oder Landwirtschaft der Zukunft werden genauso digitalisiert arbeiten wie andere Branchen. Der Wandel zum Digital Farming, e-Farming oder Smart Farming mit verschiedenen Informations- und Kommunikationstechnologien vollzieht sich längst in immer mehr landwirtschaftlichen Betrieben. Präzisionslandwirtschaft oder Precision Farming soll die Zukunftsfähigkeit weiter steigern. Bei dieser gezielten individuellen, ortsabhängigen Bewirtschaftung einzelner Flächen übernimmt moderne Technologie wie die Drohne ebenfalls eine tragende Rolle.

Wer durch die Lande fährt, kennt diese Bilder praktisch zu jeder Jahreszeit: Landwirte, die mit ihren Traktoren und anderen Landmaschinen riesige Felder bearbeiten. Doch das kostet Zeit, jede Fahrt schadet den Böden und die breiten Fahrspuren schmälern den Ertrag der Flächen. Eine Alternative lag schon immer in der Luft und vor rund hundert Jahren stieg sogar schon das erste Agrarflugzeug auf. Einige weitere Spezialflugzeuge für die Düngung oder Schädlingsbekämpfung folgten genau wie für die Landwirtschaft angepasste Helikopter. Aus Kostengründen und wegen ungeeigneter, zu kleiner Flächen blieb das Gros der Landwirte aber am Boden – bis jetzt.

Wo Drohnen in der Landwirtschaft helfen können

Schnell und effizient Düngen
Schädlinge und Pilzbefall erkennen & bekämpfen
Saatgut ausbringen
Multispektral Analyse von Boden und Pflanze
Schnelle Übersicht nach Unwettern
CO2 neutral & Punktgenaues Arbeiten

Was Drohnen schon alles in der Landwirtschaft leisten können

UAS sind heute in der Lage, den gesamten landwirtschaftlichen Arbeitsprozess auf den Feldern zu unterstützen und kommen praktisch für jeden Landwirt mit Anbau- oder Weideflächen als Helfer in Betracht:

1 Aussaat

Am Anfang steht in der Landwirtschaft die Saat neuer Pflanzen. Je nach Art der Anbaupflanzen muss Saatgut dazu großflächig und gleichmäßig ausgeworfen oder nur punktuell auf beziehungsweise in den Boden gebracht werden. Drohnen mit Transportbehältern für die Saat beherrschen längst beide Verfahren. Über einen rotierenden Auswurf können Sie dosiert Flächen besähen oder schießen einzelne Samen gezielt in den Boden. Mit GPS-Unterstützung lassen sich dazu exakte Routen über die Felder festlegen und die Aussaat erfolgt anschließend voll automatisiert. Für eine Fläche von einem Hektar benötigen Drohnen dabei nur rund eine Viertelstunde und holen sich damit einen klaren Zeitvorteil gegenüber Bodenfahrzeugen.

Bei der Präzisionslandwirtschaft unterstützen zusätzlich die Kameras der Drohnen. Diese sind bei Landwirtschaftsdrohnen multispektral ausgeführt. Zusammen mit weiterer Sensorik erlauben die Multispektralkameras eine präzise Analyse der Bodenbeschaffenheit oder des Zustands der Anbaupflanzen. So lassen sich gezielt die besten Stellen einer Anbaufläche besähen oder später die Pflanzen je nach Bedarf aus der Luft individuell versorgen.

Kleiner Exkurs zu einzelnen Drohnen für die Landwirtschaft

Hier werden teilweise Großseriendrohnen von den Herstellern zu speziellen Landwirtschaftsdrohnen aufgerüstet. Zum Beispiel bei der DJI P 4 Multispectral ist die enge Verwandtschaft klar erkennbar. Sie hilft, effizient Böden zu analysieren oder Unkraut- und Schädlingsbefall frühzeitig zu erkennen. Für den Transport größerer Saatmengen oder anderer landwirtschaftlicher Güter wie Dünger oder Schädlingsbekämpfungsmitteln reichen Leistung oder Tragkraft von Drohnen in dieser Größenordnung jedoch nicht.

Hier hat DJI schon vor einigen Jahren die Agras-Serie angeführt von der Agras MG-1 vorgestellt: ein Oktokopter, der bis zu zehn Kilo flüssigen Dünger oder Pestizide tragen und damit bis zu zehn Hektar pro Stunde besprühen kann. Spätere Modelle wie die Agras T20 tragen sogar die doppelte Last und beherrschen mit integriertem Radar Hochpräzisionsflug in geringer Höhe über jedem Terrain. In knapp einer halben Stunde kann diese Drohne außerdem bis zu 100 Hektar dreidimensional kartieren und KI-gestützte Software errechnet anschließend am Computer die optimale Flugroute für das Gebiet.

Mit einem Durchmesser von rund 2,5 Metern stößt diese Drohne auch optisch in neue Dimensionen vor und deutet an, welche Fluggeräte bald häufig über den Feldern zu sehen sein werden. Es geht aber auch noch größer: mit dem Agronator. Dieser kommt sogar auf 4,6 Meter Durchmesser und fliegt Lasten von bis zu 30 Kilogramm.

In diesem Gewichtsbereich stößt die Drohnentechnik aktuell an ihre Grenzen. Gerade für die Aussaat wird die Landwirtschaft aber vielfach noch größere Traglasten benötigen. Wie schnell diese realisierbar werden, bleibt abzuwarten. Der norwegische Hersteller Griff Aviation kündigte hier aber bereits Schwerlastdrohnen an, die ab 2022 und 2023 inklusive Eigengewicht bis zu 300 beziehungsweise 800 Kilogramm in die Luft bringen sollen. Schon das „kleine“ Modell könnte damit bis zu 225 Kilogramm Nutzlast wie Saatgut transportieren, wenn es sich zusätzlich für die Aussaat konfigurieren lässt.

2 Düngung

Hier zeigt die Drohnentechnik schon jetzt viele praxistaugliche Lösungen wie zum Beispiel die Agras-Serie von DJI. Diese Drohnen schaffen es, flüssige Düngemittel oder Pestizide circa 50-fach schneller zu versprühen als von Hand und sind in puncto Geschwindigkeit auch Bodenfahrzeugen noch haushoch überlegen. Ein 360-Grad-Digitalradar lässt sie sicher in geringer Höhe über den Boden fliegen. Das senkt den Verlust von Düngemitteln oder Pestiziden durch Windeinwirkung auf ein Minimum. Eigens entwickelte Sprühsysteme bringen zugleich eine wenig windanfällige Konsistenz und Tropfenform aus. Mit Sprühbreiten von bis zu sieben Metern arbeiten sie dabei zuletzt sehr effizient.

3 Schädlingsbekämpfung

Neben Pestiziden setzen Land- und Forstwirtschaft bei der Schädlingsbekämpfung in einigen Bereichen außerdem auf Köder beziehungsweise Nützlinge. Köder locken Schädlinge an und neutralisieren sie, während Nützlinge sie gleich auffressen. Zu diesen Nützlingen zählt die Schlupfwespe. Sie ist der natürliche Feind des Maiszünslers, der jährlich auf der ganzen Welt um die vier Prozent der Maisernte auffrisst oder schädigt. Das manuelle Ausbringen von Nützlingen ist eine besonders zeitintensive Tätigkeit in der Landwirtschaft. Wieder können Drohnen den Job wesentlich schneller erledigen und lassen sich dazu präzise anleiten, damit die Anbauflächen gleichmäßig mit der optimalen Menge an Nützlingen versorgt werden. Multispektrale Aufnahmen der Felder zeigen zudem den perfekten Zeitpunkt an, um Schädlingen ihre Fressfeinde entgegenzusetzen.

4 Pilz- und Schädlingsbefall frühzeitig erkennen

Jede Pflanze reflektiert Licht auf eine individuelle Weise mit einer einzigartigen Signatur. Diese verändert sich unter einem beginnenden Pilz- oder Schädlingsbefall. Allerdings bleiben die Veränderungen dem menschlichen Auge verborgen, weil sie sich im nicht sichtbaren Bereich vollziehen. Menschen erkennen den Befall deswegen erst, wenn er bereits weit fortgeschritten ist. Das erschwert die Bekämpfung, vergrößert den Aufwand oder vernichtet schlimmstenfalls große Teile der Ernte. Drohnen mit einer Multispektralkamera sehen viel mehr und erfassen auch den Infrarotbereich, in dem sich erste Veränderungen der Lichtreflektion vollziehen, wenn Pflanzen Befall entwickeln. Land- und Forstwirte erhalten durch die Drohnen jetzt viel schnellere Reaktionsmöglichkeiten, denn diese Technik funktioniert über Wäldern genauso wie für Anbaufelder.

5 Drohnen und Tiere

In einigen Ländern wie den USA oder in Südamerika halten Farmer Herden mit Tausenden von Tieren, die auf quadratkilometergroßen Flächen frei leben. In Europa sind solche großen Herden selten, aber dafür weiden hier häufiger kleine Herden in schwer zugänglichem Gelände. Drohnen können überall helfen, diese Herden zu kontrollieren, die Tiere zu zählen oder nach ihrem Zustand zu schauen. Dabei stören sie die Tiere auch nicht, weil sie in großer Höhe über die Herde hinwegfliegen können. Ihre hochauflösenden Kameras zeigen dennoch jedes Detail am Boden. Der Fluglärm der Drohnen kann Landwirten aber auch nutzen: als fliegende Vogelscheuche. Vögel schädigen schnell eine Ernte und Bauern versuchen seit Generationen, sie von den Feldern zu vertreiben. Lautsprecher oder Laser waren hier zuletzt das Mittel der Wahl, doch bei beiden entsteht schnell ein Gewöhnungseffekt bei den Vögeln, weil diese Abschreckungsmittel immer an einer Stelle stehen und so bald von den Vögeln als ungefährlich gesehen werden. Laute Drohnen, die regelmäßig über ein Feld fliegen, beeindrucken Vögel viel nachhaltiger und vertreiben sie von der Ernte. In der verbergen sich häufig auch noch andere Tiere: während der Setzzeit der Nachwuchs von Rehen und anderen Wildtieren.

Mähmaschinen töten allein in Deutschland jährlich geschätzt eine halbe Million dieser Jungtiere. Drohnen mit Multispektralkameras erfassen ihre Infrarot- oder Wärmesignatur, damit die Tiere gerettet oder verscheucht werden können. So kann die Landwirtschaft Tierschutz oder Tierwohl viel besser achten und profitiert auch selbst. Denn Tierkadaver im Heu können leicht die eigenen Nutztiere mit Krankheiten anstecken, wenn die Heuballen später verfüttert werden.

Fazit Drohnen in der Forst & Landwirtschaft

Drohnen bieten Land- wie Forstwirtschaft vielfachen Nutzen und deutliche Effizienzgewinne. Auf der anderen Seite sind die Investitionen oder Kosten für die Technik überschaubar. Landwirtschaftsdrohnen bewegen sich überwiegend in einem Preisbereich von 5000 bis 10.000 Euro plus Kosten für Extras wie Spezialsoftware oder ein RTK-Modul zur Verbesserung der GPS-Positionsmessungen in Echtzeit.

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