Neue Magnetsonde überwacht Wasserversorgung von Olive, Banane & Co Durstige Pflanzen senden Notrufe - scinexx | Das Wissensmagazin
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Neue Magnetsonde überwacht Wasserversorgung von Olive, Banane & Co

Durstige Pflanzen senden Notrufe

Das Blatt eines Eukalyptusbaums, eingespannt in die neuartige Magnetsonde, die die Wasserversorgung von Pflanzen misst. Entwickelt wurde die Sonde an der Universität Würzburg. © Ulrich Zimmermann

Ob bei Reben im Weinberg oder bei Tomaten im Gewächshaus: Wie gut Pflanzen mit Wasser versorgt sind, lässt sich jetzt schnell und einfach mit einer neuartigen Magnetsonde feststellen. Sie wird einfach an die Blätter geklemmt und fängt mithilfe eines druckempfindlichen Chips die „Notrufe“ der Pflanzen bei Wassermangel auf. Nach Angaben der Forscher könnte das neue Verfahren zu Einsparungen bei der Bewässerung und zu einer geringeren Bodenversalzung führen.

Entwickelt wurde die Sonde von einem Team um Professor Ulrich Zimmermann vom Biozentrum der Universität Würzburg in enger Zusammenarbeit mit Dirk Zimmermann und Professor Ernst Bamberg vom Max-Planck-Institut für Biophysik. Nach zweieinhalb Jahren Arbeit steht die Technik nun kurz vor der Marktreife.

So funktioniert die Magnetsonde

Die Sonde besteht aus zwei zylinderförmigen Teilen, die etwa so dick wie ein Bleistift und magnetisch sind. Sie werden von oben und unten auf das Pflanzenblatt gesetzt. Die Magnetstärke lässt sich dabei nach Angaben der Wissenschaftler durch eine Stellschraube verändern. Das gewährleistet, dass auch zartere Blätter dem Druck der Sonde standhalten.

Einer der Magneten enthält einen druckempfindlichen Chip. Ist das Blatt gut mit Wasser versorgt und dadurch prall, registriert der Chip wenig Druck. Sobald das Blatt Wasser verliert, steigt der Druck. Die gemessenen Werte laufen über ein Kabel zu einem etwa handygroßen Transmitter, der sich zum Beispiel an den Zweigen der Pflanze befestigen lässt. Er funkt die Messwerte zu einer Kontrolleinheit, die die Daten speichert und sie ins Internet einspeist.

Am Bildschirm in seinem Büro kann Zimmermann dann in Echtzeit sehen, wie es um die Wasserversorgung des Olivenbäumchens bestellt ist, das ein Stockwerk tiefer im Labor an der Sonde hängt. Abrufbereit hat er aber auch die Daten je einer Orangen-, Oliven- und Bananen-Plantage in Israel, wo das System derzeit ebenfalls Tests durchläuft.

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Wasserversorgung einer Weinrebe, kontinuierlich gemessen mit der Würzburger Magnetsonde. Jeder Zacken repräsentiert einen Tag: Ab morgens steigt die Kurve an, weil die Pflanze Wasser verliert, zur Nacht hin fällt die Kurve ab. Die roten Pfeile markieren die Zeitpunkte, an denen die Reben bewässert wurden - in den Tagen danach waren sie deutlich weniger durstig. © Ulrich Zimmermann

Schnelle Reaktion auf Wassermangel möglich

Durstige Pflanzen senden ihre Notrufe also direkt an den Menschen – auf den Laptop oder aufs Handy. Landwirte und Gärtner können dann umgehend den Wasserhahn aufdrehen und online sehen, wann die Pflanzen wieder gut versorgt sind. Die Notsignale aus dem Acker lassen sich nach Ansicht der Forscher aber auch für die automatische Regelung von Bewässerungsanlagen nutzen.

Vorteile der Magnetsonde

Mit der Magnetsonde sei erstmals eine kontinuierliche, präzise und hoch empfindliche Messung der Wasserversorgung von Pflanzenblättern auch im Freiland möglich, so Zimmermann. In der Bewässerungstechnik kämen bislang – wenn überhaupt – nur Bodensensoren zum Einsatz, die den Feuchtigkeitsgehalt der Erde bestimmen. „Das spiegelt aber nicht die Verhältnisse in der Pflanze wider“, so Zimmermann.

Der Professor nennt weitere Vorteile: Jeder Laie kann die Sonde anbringen und die Blätter erleiden durch sie auch keinen Schaden. Die Lebensdauer der Sonde beträgt eine Vegetationsperiode; für den Einsatz auf dem Feld oder im Gewächshaus genügen pro Hektar drei bis vier Sonden. Angepeilt sei ein Mess-System, das den Nutzern keine allzu hohen Betriebskosten verursacht. „Bei konsequentem Einsatz sollte sich die Investition im Lauf von zwei Jahren bezahlt machen“, erklärt Zimmermann.

Wasserverbrauch und Bodenversalzung nehmen ab

Landwirtschaftliche Betriebe, die sich beim Bewässern nach der Magnetsonde richten, dürften rund 30 Prozent weniger Wasser verbrauchen, prognostiziert der Würzburger Professor. Für den Freilandanbau in heißen und trockenen Ländern erwartet Zimmermann eine weitere positive Auswirkung: Eine bedarfsgerechte Bewässerung, wie sie mit der Sonde möglich ist, müsste dort der Versalzung der Böden entgegenwirken. Dieser schädliche Effekt kommt zustande, wenn der Boden ständig viel Wasser verdunstet – zurück bleiben die im Wasser gelösten Salze.

„Gibt man den Pflanzen aber nur so viel Wasser wie sie aufsaugen können, wird die Verdunstung über den Boden auf ein Minimum reduziert“, sagt Zimmermann.

Große Nachfrage

Obwohl mit dem Prototypen der Sonde noch Tests laufen, gibt es schon eine große Nachfrage aus Landwirtschaft und Gartenbau: „Starkes Interesse an unserer Technik gibt es in Israel, Australien und anderen Regionen, in denen Landwirtschaft ohne Bewässerung nicht möglich ist“, sagt Zimmermann.

Spannend dürfte die Sonde auch für den Weinbau in Franken sein – denn angesichts des Klimawandels und immer trockenerer Sommer setzen auch hier bereits Winzer auf eine Bewässerung der Weinberge, um weiterhin sichere und gute Ernten einzufahren.

(Universität Würzburg, 22.12.2009 – DLO)

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