Biosensoren revolutionieren das Management der Pflanzengesundheit

Biosensoren können Pflanzen stärken, indem sie frühzeitig Anzeichen von Stress, Wachstumsstörungen oder drohenden Krankheiten und Pilzbefall erkennen. Obwohl der Einsatz dieser Sensoren noch in den Anfängen steckt, ist ihr Potenzial enorm. Sobald Biosensoren eine Bedrohung identifizieren, wird die Optimierung der Wachstumsfaktoren und des Anbauklimas unerlässlich. Das AirFlow-System von ErfGoed spielt dabei eine Schlüsselrolle.

Die Bedeutung der Pflanzengesundheit und -widerstandsfähigkeit gewinnt zunehmend an Bedeutung – nicht zuletzt aufgrund der immer weiter eingeschränkten Verfügbarkeit von Pflanzenschutzmitteln und des wachsenden Bedarfs an nachhaltigeren Anbaumethoden. Laut Linda Nooren, Forscherin bei Delphy, können Biosensoren eine entscheidende Rolle bei der Stärkung der Widerstandskraft und Gesundheit von Pflanzen spielen. „Diese Sensoren messen direkt an der Pflanze, ob etwas nicht stimmt“, erklärt sie. „Bisher wurden Messungen hauptsächlich im Gewächshaus durchgeführt; die nächste Stufe ist das Messen direkt an der Pflanze. Mit Biosensoren lassen sich Stress oder Wachstumsstörungen frühzeitig erkennen, wodurch das Risiko von Krankheiten und Pilzbefall verringert wird. Wenn diese Informationen frühzeitig vorliegen, kann man rechtzeitig eingreifen und Gegenmaßnahmen ergreifen. Man kann sich das wie Warnsignale vorstellen, die möglicherweise den Einsatz von Chemikalien überflüssig machen.“

Verschiedene Arten von Biosensoren

Laut Nooren gibt es verschiedene Arten von Biosensoren, die jeweils nach einem eigenen Prinzip arbeiten. So gibt es beispielsweise die Biosensoren von Vivent Biosignals, die elektrische Signale in der Pflanze erfassen. Diese Sensoren messen die Reaktion der Pflanze auf Nährstoffe wie Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K) und Calcium sowie ihren Wasserbedarf. Dies geschieht durch die Analyse der Zellkommunikation mittels Elektrophysiologie – eine Technik, die auch in der Medizin eingesetzt wird, etwa bei der Erstellung eines Elektrokardiogramms.

„Daneben gibt es Biosensoren von Plense Technologies, die Echos von in der Pflanze vorhandenen Elementen auffangen. Auch diese liefern wertvolle Informationen“, erklärt Nooren. „Außerdem gibt es Biosensoren von 2Grow, die Daten über den Saftstrom und den Stängeldurchmesser generieren. Ein Calciummangel, der Pflanzen anfälliger für Krankheiten und Schädlinge macht, kann beispielsweise durch Veränderungen im Saftstrom erkannt werden. Auch das Vorhandensein von Fusarium in den Wurzeln kann auf diese Weise festgestellt werden. Im Grunde ermöglichen Biosensoren also eine ‚Kommunikation‘ mit der Pflanze.“

Noch ein weiter Weg

Eine Herausforderung besteht laut Nooren darin, die gesammelten Daten richtig zu interpretieren. „Manchmal ist sofort klar, was das Problem ist, aber oft ist das nicht direkt ersichtlich. Die Algorithmen, die mit den Biosensoren verknüpft sind, müssen trainiert werden, um Probleme zuverlässig zu erkennen. Sie müssen in der Lage sein, aus den erfassten Daten abzuleiten, ob es sich um Wasserstress, eine Krankheit oder einen Schädlingsbefall handelt. Dieses Training der Algorithmen ist zeitaufwendig. Daher steht der Einsatz von Biosensoren noch am Anfang, und für viele Landwirte ist das Thema noch eine Zukunftsvision. Doch für die Zukunft gibt es enorme Möglichkeiten in diesem Bereich.“

Cock van Bommel, Business Development Manager bei ErfGoed, teilt diese Einschätzung. „Die Sensoren werden die ‚grünen Daumen‘ der Landwirte ersetzen. Fakt ist jedoch, dass die Implementierung von Biosensoren in Betrieben mit Topf- und Zierpflanzen schwierig sein wird, da hier viele verschiedene Kulturen wachsen. Jede Pflanzenart hat ihre eigenen Eigenschaften, die korrekt interpretiert werden müssen. In dieser Hinsicht gibt es noch viel zu tun. Aber eines ist sicher: Je mehr wir direkt an der Pflanze messen können, desto besser können wir das Wachstum, Krankheiten und Schädlinge – und damit die Pflanzengesundheit – kontrollieren.“

Verbesserte Mikroklimakontrolle mit dem AirFlow-System

Zusammenfassend bieten Biosensoren die Möglichkeit, Risiken im Anbau und in der Pflanzengesundheit frühzeitig zu erkennen. Sobald Risiken festgestellt werden, muss schnell gehandelt werden. „Das bedeutet, dass gezielte Anbaumaßnahmen ergriffen werden müssen, um die Risiken zu minimieren“, sagt Van Bommel. „Dazu gehören beispielsweise Anpassungen bei der Bewässerung oder Düngung sowie die Verbesserung des Mikroklimas rund um die Pflanze. Ein aktiveres Mikroklima kann das Risiko von Pilzbefall erheblich reduzieren.“

Das AirFlow-System von ErfGoed trägt dazu bei, das ideale Mikroklima rund um die Pflanzen zu schaffen. Das Prinzip dieses Systems ist einfach: Luft aus dem Gewächshaus wird angesaugt und durch ein Rohrsystem in den Ebbe- und Flutboden geleitet. Diese Verteilrohre enthalten kleine Öffnungen, durch die die Luft in die Kiesschicht gelangt und direkt an die Pflanze abgegeben wird. „Im Grunde wird warme oder kalte Luft durch die unteren 30 bis 40 Zentimeter der Pflanze geblasen, wodurch ein sanfter Luftstrom entsteht. Dies aktiviert die Pflanze und verbessert das Mikroklima, sodass Pilze weniger Chancen haben, sich auszubreiten. Durch den Luftstrom trocknet die Pflanze zudem schneller ab“, erklärt Van Bommel.

Seit der 43. Kalenderwoche 2024 führt Delphy einen Test mit dem AirFlow-System bei Koppert Cress durch. Nooren betont: „Es ist noch zu früh für endgültige Schlussfolgerungen, aber es steht fest, dass die Schaffung des richtigen Mikroklimas um die Pflanze dazu beitragen kann, Krankheiten und Schädlinge in Schach zu halten. In dieser Hinsicht könnte das AirFlow-System ein wertvolles Werkzeug sein.“