Einsatz spektraler Messtechniken in der Pflanzenzüchtung

Lilienthal, Holger GND

Die Untersuchung von Zuchtmaterial in der Pflanzenzüchtung erfordert einen sehr hohen personellen Aufwand und einen großen Probendurchsatz, da die züchterische Auslese auf dem Prinzip der großen Zahl beruht (Becker 2011). Eine deutliche Arbeitserleichterung ist zu erwarten, wenn es gelingt verschiedener Bestandesparameter mit Hilfe zerstörungsfreier Verfahrens zu erheben. Die Spektrometrie und klassische bildgebende Fernerkundung stellen solche Messtechniken bereit, allerdings haben flugzeuggestützte Verfahren das Problem einer zu groben räumlichen Auflösung. Die Versuchsparzellen in den Zuchtgärten sind oft nur wenige Quadratmeter groß, so dass mit herkömmlichen Verfahren die Spektralsignaturen der Einzelparzelle nicht aufgelöst werden können und es zur sogenannten Mischpixelproblematik kommt (Cracknell 1998). Des Weiteren ist die klassische Fernerkundung auf Strahlungswetterlagen angewiesen. Unter den mitteleuropäischen Witterungsverhältnissen ist damit ein operationeller Einsatz in der Pflanzenzüchtung ausgeschlossen.Lösungsansätze bieten Schlepper-gestützte Messverfahren an. Es gibt bereits eine Vielzahl sogenannter Online Sensoren, die aus dem Bereich des Precision Farming stammen. Entwickelt wurden diese Systeme, um bedarfsgerecht Stickstoff auszubringen. Die größten Vor- und gleichzeitig Nachteile dieser Methoden sind die Verwendung von spektralen Indizes: Bei der Verwendung der üblichen Indizes werden verschiedene Wellenlängen (derzeit maxi-mal vier) verwenden, um einen synthetischen Wert (Index) zu errechnen, der mit Vegetati-onseigenschaften korrelieren soll. Die Verrechnung zu einem Indexwert ist sehr einfach und lässt sich daher schnell direkt auf dem Schlepper umsetzen. Der Nachteil der Indexbildung ist jedoch, dass die ganze Komplexität einer Reflexionssignatur auf einen numerischen Wert reduziert wird. Das hat einerseits zur Folge, dass unterschiedliche Absorption- und Reflexi-onsmechanismen nicht mehr ausreichend differenziert werden können, des Weiteren sind die Indexwerte nicht eindeutig, da gleiche Werte bei unterschiedlichen Spektralsignaturen entstehen können.Ein besserer Ansatz zur indirekten Bestimmung von Vegetationsparametern ist die Verwen-dung kompletter Spektralsignaturen. Seit einigen Jahren wird auf mehreren Versuchsstan-dorten das vom Julius Kühn-Institut (JKI) entwickelte TriSpek System eingesetzt. Beim Tri-Spek handelt es sich um ein bodengestütztes Online-System, welches in der Lage ist, nahezu witterungsunabhängig hochauflösende Reflexionsdaten im Feld zu erheben.

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Lilienthal, Holger: Einsatz spektraler Messtechniken in der Pflanzenzüchtung. 2013.

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