Wie man Kulturpflanzenkrankheiten mit intelligenter Landwirtschaft kontrolliert

Landwirtschaftliche Systeme stehen nicht nur vor der Herausforderung der Nahrungsmittelproduktion für Mensch und Tier, sondern auch vor Fragen des Umweltschutzes. Daher wächst der Druck, den Pestizideinsatz zu reduzieren, um mögliche Produktionskosten und Umweltbelastungen zu senken.

Feldüberwachung ermöglicht es Ihnen, potenziell risikoreiche Bereiche zu identifizieren und diese einzeln zu behandeln, was zu einer deutlichen Steigerung der Effektivität des Krankheitsmanagements führt.

Pflanzenkrankheiten verursachen in der Landwirtschaft hohe Kosten. Laut einer Studie von IRJET gehen Ernteausfälle durch Tiere, Krankheiten, Schädlinge und Unkraut für 20 bis 40 Prozent der weltweiten landwirtschaftlichen Gesamtproduktivität zurück.

Die traditionelle Methode, Infektionen durch die Analyse bestimmter Blattmerkmale wie Textur, Farbe und Form zu erkennen, ist nicht immer effizient. Daher beauftragen die meisten Landwirte weltweit professionelle Agrarwissenschaftler mit der Diagnose von Pflanzenkrankheiten auf ihren großen Betrieben. Dies ist jedoch ein zeitaufwändiges und kostspieliges Verfahren.

Die traditionellen Methoden mancher Landwirte mangeln an modernen Techniken zur automatisierten Erkennung und Klassifizierung von Pflanzenkrankheiten. In großen Betrieben werden Pflanzenkrankheiten oft nicht erkannt, was zu erheblichen Einbußen bei Menge und Qualität der landwirtschaftlichen Produktion führt.

Intelligente Landwirtschaft ist daher ein unverzichtbarer digitaler Vorteil für Landwirte, da sie eine kontinuierliche Überwachung von Pflanzenkrankheiten ermöglicht, ohne dass dafür viel Arbeitsaufwand nötig ist, insbesondere in abgelegenen landwirtschaftlichen Gebieten.

Was ist eine Pflanzenkrankheit?

Im Allgemeinen erkrankt eine Pflanze, wenn sie durch einen bestimmten Krankheitserreger fortwährend gestört wird, was zu einer physiologischen Prozessanomalie führt, die unter anderem die normale Struktur der Pflanzenfunktion und des Wachstums beeinträchtigt.

Pathologische Zustände und Symptome entstehen durch die Störung eines oder mehrerer kritischer biochemischer und physiologischer Systeme der Pflanze.

Das Auftreten und die Verbreitung von Pflanzenkrankheiten variieren saisonal, abhängig von der Verbreitung des jeweiligen Krankheitserregers, den Umweltbedingungen sowie den angebauten Pflanzenarten und -sorten. Manche Pflanzenarten sind anfälliger für Krankheitsausbrüche als andere.

Klassifizierung von Pflanzenkrankheiten

Pflanzenkrankheiten werden genetisch nach der Art ihres Hauptverursachers klassifiziert, der infektiös oder nicht-infektiös sein kann. Infektiöse Pflanzenkrankheiten werden durch pathogene Organismen wie Viren, Viroide, Bakterien, Pilze, Mykoplasmen, parasitäre Blütenpflanzen oder Nematoden verursacht.

Ein infektiöser Erreger kann sich in oder auf einer Wirtspflanze vermehren und von einer anfälligen Wirtspflanze zur nächsten ausbreiten. Nicht bösartige Pflanzenkrankheiten werden durch ungünstige Wachstumsbedingungen wie hohe Temperaturen, ein ungünstiges Sauerstoff-Feuchtigkeits-Verhältnis, giftige Chemikalien in der Luft oder im Boden sowie Nährstoffmangel oder -überschuss verursacht.

Da es sich bei nichtinfektiösen Erregern nicht um Organismen handelt, die sich innerhalb eines Wirtes vermehren können, sind sie nicht übertragbar.

In der Landwirtschaft können Pflanzen gleichzeitig von mehreren Krankheitserregern befallen werden. Pflanzen, die unter Nährstoffmangel oder einem Ungleichgewicht zwischen Bodenfeuchtigkeit und Sauerstoff leiden, sind häufig anfälliger für Infektionen mit Krankheitserregern, und Pflanzen, die bereits von einer Krankheit befallen sind, neigen oft zu einem erneuten Befall mit weiteren Krankheitserregern.

Der Krankheitskomplex umfasst alle Krankheitserreger, die eine Pflanze befallen. Kenntnisse über typische Wachstumsmuster, Sortenmerkmale und die normale Variabilität von Pflanzen innerhalb einer Art – in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen – sind für die Diagnose einer Krankheit unerlässlich.

Ursachen von Pflanzenkrankheiten

Pflanzenkrankheiten werden traditionell in zwei Typen unterteilt: abiotische (auch nicht-infektiöse genannt) und biotische (infektiöse). Ungünstige Umweltbedingungen führen häufig zu nicht-infektiösen Krankheiten. Niedrige oder hohe Temperaturen sowie zu viel oder zu wenig Feuchtigkeit sind einige Beispiele.

Infektionen werden häufig auch durch schädliche Luftschadstoffe verursacht. Chemische oder metallurgische Anlagen in der Nähe können deren Anreicherung begünstigen. Die Krankheit wird in der Regel durch die ungünstige physikalisch-chemische Zusammensetzung des Bodens hervorgerufen.

Letzteres ist häufig auf eine minderwertige Herbizidbehandlung der Felder zurückzuführen. Diese Beispiele verdeutlichen die Bedeutung einer nachhaltigen Landwirtschaft nicht nur für den Umweltschutz, sondern auch für die Rentabilität der Betriebe.

Auch ungünstige Lichtverhältnisse können sich negativ auswirken, insbesondere auf Pflanzen, die in Gewächshäusern gezogen werden. Von einigen Embryophyten (höheren Pflanzen) und Pilzen in den Boden abgegebene Toxine können ebenfalls Pflanzenkrankheiten verursachen.

Zu den Erregern von Infektionen gehören:

• Bakterien.
• Parasitäre Pflanzen.
• Viren.
• Pilze.
• Nematoden.

In den folgenden Abschnitten werden wir uns mit den relevanten Pflanzenkrankheiten und ihren jeweiligen Anzeichen und Symptomen befassen.  Nicht-lebende Umweltbedingungen oder mangelhaftes landwirtschaftliches Management sind Beispiele für abiotische, also nicht-infektiöse, Krankheitserreger. Sie werden nicht auf andere Pflanzen übertragen. Es gibt einige allgemein anerkannte abiotische Krankheitserreger:

• Extreme Temperaturen.
• Wind.
• Dürre oder Überschwemmung.
• Feuchtigkeit.
• Häufiger und heftiger Regen.
• Bodenverdichtung.
• Überschuss oder Mangel an Nährstoffen.
• Unsachgemäßes Wassermanagement.
• Chemische Schädigung durch Pestizide oder Salze.

Biotische Krankheitserreger, auch als infektiöse Krankheitserreger bezeichnet, sind lebende Organismen, die von einem Wirt auf einen anderen übertragen werden und Krankheiten verbreiten können.
Krankheitserreger werden in folgende Kategorien eingeteilt:

Pilze: Das häufigste Problem in der Landwirtschaft sind pathogene Pilze. Studien zufolge vernichtet diese Pflanzenkrankheit jährlich etwa ein Drittel aller Nahrungspflanzen.

Insofern ist das Problem sowohl aus humanitärer als auch aus wirtschaftlicher Sicht gravierend. Diese Infektionen, ähnlich wie bakterielle Pflanzenkrankheiten, befallen Pflanzen vorwiegend über Wunden, Wasserporen und Spaltöffnungen. Zudem werden Pilzsporen häufig durch Windböen verbreitet.

Viren: Viroide und Viren sind die zwar untergeordneten, aber dennoch gravierenden Schädlinge für Pflanzen (subvirale Infektionserreger). Eine infizierte Pflanze lässt sich kaum noch retten.

In den meisten Fällen erfolgt die Infektion durch Kontakt zwischen gesunden und kranken Pflanzen. Viren können sich auch vegetativ über Samen, Pollen und Insekten verbreiten. Am häufigsten werden Viren jedoch über den Boden übertragen.

Bakterien: Bakterielle Pflanzenkrankheiten, die in der Regel durch Bakterien verursacht werden, zählen zu den häufigsten Infektionen in der Landwirtschaft. Daher sind Vorbeugung und Bekämpfung dieser Krankheitsart schwierig.

Der Erreger muss in das Gewebe der Kultur eindringen, um diese zu infizieren. Dies geschieht vor allem durch beschädigte Bereiche, beispielsweise durch landwirtschaftliche Geräte, Insekten (wie Flöhe) oder einfach ungünstige Wetterbedingungen (wie Staub, Starkregen und Wind).

Bakterien hingegen können Pflanzen über natürliche Öffnungen oder Drüsen (zum Beispiel solche, die Nektar absondern) infizieren.

Nematoden: Nematoden sind pflanzenparasitäre Rundwürmer, die ohne Spezialausrüstung nicht sichtbar sind. Da sie im Boden leben, befallen sie vorwiegend Wurzeln, Zwiebeln und Knollen. Mehr als 4100 gefährliche Nematodenarten wurden bereits identifiziert.

Parasitäre Pflanzen ernähren sich von Nutzpflanzen und beziehen ihr Chlorophyll von der Wirtspflanze, da sie selbst daran fehlen. Die Zwergmistel beispielsweise wächst auf anderen Pflanzen und bezieht von ihnen Nährstoffe.
Algen; Theoretisch verursachen sie keinen nennenswerten Schaden; unter bestimmten Bedingungen können sie jedoch problematisch sein.

Was sind die Symptome von Pflanzenkrankheiten?

Eine beobachtbare Folge einer Pflanzenkrankheit an der Pflanze wird als Symptom bezeichnet. Zu den Symptomen kann beispielsweise eine erkennbare Veränderung der Farbe, Funktion oder Form der Pflanze gehören, die als Reaktion auf die Infektion auftritt.

Die Verticillium-Welke ist durch Welken der Blätter gekennzeichnet und wird durch die Pilze Verticillium albo-atrium und Verticillium dahliae verursacht. Typische Symptome der Bakterienbrandkrankheit an Bohnenpflanzen sind braune, nekrotische Läsionen mit einem hellgelben Hof am Blattrand oder in der Blattmitte.

Man beobachtet nicht den Krankheitserreger selbst, sondern lediglich ein durch die Infektion hervorgerufenes Symptom. Nachfolgend sind Beispiele für häufige Anzeichen und Symptome von Pilz-, Bakterien- und Viruserkrankungen bei Pflanzen aufgeführt:

Anzeichen einer Pilzerkrankung:

Eine Pilzinfektion äußert sich häufig in Form lokaler oder generalisierter Nekrosen. Durch Pilze verursachte Pflanzenkrankheiten können zudem das normale Wachstum beeinträchtigen oder zu einem abnormen Wachstumsschub, der sogenannten Hypertrophie, beitragen.

Weitere Symptome von Pflanzenkrankheiten sind:

• Blattflecken.
• Peeling.
• Verrotten.
• Anthraknose.
• Blattgeschwüre.
• Eingerollte Warzen und Blätter.

Symptome einer Pilzerkrankung:

• Blattrost (häufig bei Mais).
• Vogelaugenfleckenkrankheit an Beeren (Anthraknose).
• Sämlingskrankheit (Phytophthora).
• Chlorose (Vergilbung der Blätter).
• Stängelrost (Weizenstängelrost).
• Blattfleck (Septoria-Braunfleck).
• Sklerotinia (Weißschimmel).
• Echter Mehltau.

Anzeichen einer bakteriellen Erkrankung (schwer zu erkennen, können aber Folgendes umfassen):

Wie bereits erwähnt, gibt es aufgrund einer Vielzahl von Bakterien zahlreiche Krankheitsarten. Die häufigsten Pflanzenkrankheiten sind im Folgenden aufgeführt:

• Bakterienschleim.
• Wassergetränkte Läsionen.
• Bakterienstrom im Wasser aus einem angeschnittenen Stängel.

Symptome einer bakteriellen Erkrankung:

• Fruchtflecken.
• Kronengalle.
• Blattfleck mit gelbem Hof.
• Krebs.
• Hirtenstab endet an verholzten Pflanzen.

Anzeichen einer Viruserkrankung:

Die durch Viren verursachten Symptome von Pflanzenkrankheiten werden typischerweise in vier Typen eingeteilt: Missbildungen, wie etwa abnormales Triebwachstum und Blatt- und Blütenverformungen; Nekrosen, Welken und das Auftreten von ringförmigen Streifen und Flecken; Zwergwuchs, Wachstumsverzögerung sowohl einzelner Pflanzenteile als auch der gesamten Pflanze; und Verfärbungen, wie etwa Vergilbung und Aufhellung der Blattadern.

Krankheiten an Wurzelgemüse, die sich durch Fäulnis äußern, sind ein deutliches Anzeichen für das Vorhandensein eines Virus. Manche Pflanzen zeigen jedoch keine Symptome und können latente Virusträger sein. Daher ist im Kampf gegen diese Art von Infektion äußerste Wachsamkeit geboten.

Wachstumshemmung bei Pflanzen

Wie Sie sehen, gibt es viele Überschneidungen bei den Symptomen von Virus-, Bakterien- und Pilzkrankheiten. Wenn an einer Pflanze ein unbekanntes Problem auftritt, müssen Herbizidschäden, abiotische Krankheiten und Nematodenbefall gleichermaßen in Betracht gezogen werden.

Wie lassen sich mit intelligenter Landwirtschaft Erträge sichern und Pflanzenkrankheiten vorhersagen?

Sparrenditen Der Schutz von Nutzpflanzen vor Krankheiten ist für jeden Landwirt, der optimale Ernteerträge erzielen möchte, von dringender Bedeutung. Der erste und wichtigste Schritt im Pflanzenschutz ist Wissen. Jeder Landwirt sollte die Anfälligkeit seiner Kulturpflanzen für bestimmte Krankheiten sowie die abiotischen Faktoren, die deren Auftreten begünstigen, kennen.

Noch wichtiger ist jedoch, dass eine der wirksamsten Praktiken darin besteht, präventive Maßnahmen zu ergreifen, wie zum Beispiel:

• Anpflanzung resistenter oder toleranter Sorten.
• Optimale Pflanz- und Erntezeiten festlegen.
• Pflanzenqualität und gesundes Material.
• Desinfektion von Geräten.
• Fruchtwechsel.
• Pflanzennährstoffmanagement basierend auf den Bedürfnissen der Kulturpflanzen.

Es gibt einige weitere Faktoren, die einen erheblichen Einfluss auf Krankheiten von Feldfrüchten und deren Bekämpfung haben können. Regelmäßige Kontrollen von Pflanzen und Feldern sowie ein rechtzeitiges Eingreifen können für jede Pflanzenproduktion überlebenswichtig sein. Hier sind drei Möglichkeiten, wie intelligente Landwirtschaft bei Schädlingen und Krankheiten von Feldfrüchten helfen kann.

Rund-um-die-Uhr-Pflanzenüberwachung

Landwirte auf der ganzen Welt erleiden erhebliche Nahrungsmittelverluste infolge von Pflanzeninfektionen durch Krankheitserreger wie Pilze, Viren, Bakterien und andere.

Landwirte können mithilfe einer fortschrittlichen Lösung zur Krankheitserkennung und -identifizierung Ernteschäden reduzieren. Sie können Feuchtigkeit, Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Blätter untersuchen, um Nährstoffmängel und Krankheitsbefall zu erkennen, die sich in den Pflanzen ausbreiten und den Ertrag mindern können.

Erweiterter Düngemittelrechner

Eine intelligente Lösung mit Düngemittelrechner hilft bei der Berechnung der optimalen Düngermenge. Das spart Kosten für Pflanzenschutzmittel und schont gleichzeitig die Umwelt vor agrochemischer Belastung.

Landwirte können auch frühzeitig vorbeugende Maßnahmen ergreifen, um Ernteausfälle zu vermeiden, indem sie die Region eines landwirtschaftlichen Betriebs identifizieren, die einem hohen Risiko für Krankheitsausbrüche ausgesetzt ist.

Effektive Pflanzengesundheitsüberwachung

Auf großen landwirtschaftlichen Betrieben kann die visuelle Erkennung von Pflanzenkrankheiten zu Fehldiagnosen führen. Hier kommt eine KI-gestützte, intelligente Agrarlösung ins Spiel.

Anhand eines aufgenommenen Blattbildes kann diese intelligente Agrarlösung Landwirten helfen, festzustellen, ob eine Krankheit in den Pflanzen fortbesteht. Die Technologie dient der Vorhersage von Pflanzenkrankheiten und kann auf Basis der aufgenommenen Bilder gezielte Behandlungsmaßnahmen empfehlen, die Düngemittel, Auslöser und Symptome berücksichtigen.

Um zusammenzufassen

Pflanzenkrankheiten stellen eine ernsthafte Bedrohung für die gesamte Ernte dar. Daher ist es für Landwirte entscheidend, diese Krankheiten wirksam zu bekämpfen und durch rechtzeitige Prävention einzudämmen. Je nach Größe der Anbaufläche kann dies schwierig sein, insbesondere da die Liste schädlicher Pflanzenkrankheiten sehr lang ist. Landwirte können jedoch von modernen Technologien profitieren. Die Pflanzenüberwachung ermöglicht es, Risikobereiche zu identifizieren und jede Kulturpflanze individuell zu behandeln, wodurch die Effektivität der Krankheitsbekämpfung deutlich gesteigert wird.