Flugzeuge, die mit präzisen Sensoren ausgestattet sind, können den Düngemittelgehalt messen, indem sie über Farmen fliegen

Der übermäßige Einsatz von Düngemitteln ist eines der vielen großen Probleme der modernen Landwirtschaft. Pflanzen, insbesondere Mais- und Weizenmonokulturen, benötigen viel Dünger, aber es ist sehr schwierig, genau die richtige Menge zu düngen. Dies führt zu einer weit verbreiteten übermäßigen Verwendung von Düngemitteln, die dann in die Gewässer abfließen und zur Freisetzung großer Mengen an Treibhausgasen beitragen.

Wissenschaftler und Forscher haben an allen möglichen Wegen gearbeitet, um den Düngemittelverbrauch auf das Notwendigste zu minimieren, und einer der wichtigsten Punkte dieser Versuche ist die genauere Messung der Düngemittelmengen auf den Feldern. Sobald wir genau wissen, wie viel vorhanden ist, ist es einfacher, es nicht zu übertreiben. Ein vielversprechender Fortschritt wurde gerade von Forschern der University of Illinois Urbana-Champaign angekündigt und beruht auf Sensoren, die an Flugzeugen angebracht sind.

Das neue System verwendet hyperspektrale bildgebende Spektroskopiesensoren in Form des ASD FieldSpec 4, ein handtellergroßes Gerät, das Bilddaten auf einer unglaublich präzisen, granularen Basis sammeln kann. Diese Geräte erfassen Bilddaten viel detaillierter als das, was das menschliche Auge sehen kann. Dazu gehört offenbar auch der Stickstoffgehalt in Pflanzenblättern.

Die Forscher nutzten die hyperspektralen Sensoren, um Pflanzenblätter auf unterschiedlichen Photosyntheseniveaus zu messen, die damit korrelieren, wie gut die Pflanzen gedüngt sind. Anschließend erstellten sie einen Algorithmus, der diese hyperspektralen Daten nehmen und Ergebnisse zum Stickstoffgehalt ausgeben kann.

Dieses System ist empfindlich genug, dass die Forscher die Sensoren tatsächlich an Flugzeugen befestigten, die 500 Meter über Maisfeldern in Illinois flogen, und indem sie nur dreimal hin und her flogen, stellten sie fest, dass sie eine erstaunliche Menge an Daten aufnehmen konnten. Die Forscher gingen ins Feld, um Stickstofftests am Boden zum Vergleich durchzuführen, und stellten fest, dass das Flugzeugsystem eine Genauigkeit von etwa 85 Prozent lieferte, was nahe genug an den Tests am Boden liegt, dass die Forscher sagen, dass die Flugzeuge es ersetzen könnten . Und natürlich ist es viel effizienter, ein Flugzeug über ein Feld zu fliegen, als loszufahren und Hunderte von Bodenproben für die Stickstoffanalyse zu entnehmen.

Als nächsten Schritt wollen die Forscher versuchen, ihren Algorithmus für Satelliten einzusetzen, die mit hyperspektralen Sensoren ausgestattet sind; Sowohl die Vereinigten Staaten als auch Indien arbeiten an solchen Dingen.