Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Durstige Pflanzen senden Notrufe

02.12.2009
Ob bei Reben im Weinberg oder bei Tomaten im Gewächshaus: Wie gut Pflanzen mit Wasser versorgt sind, stellt eine neuartige Magnetsonde fest, die einfach an die Blätter geklemmt wird. Sie verheißt Einsparpotenziale bei der Bewässerung und eine geringere Bodenversalzung.

Entwickelt wurde die Sonde von einem Team um Professor Ulrich Zimmermann vom Biozentrum der Universität Würzburg in enger Diskussion mit Privatdozent Dirk Zimmermann und Professor Ernst Bamberg vom Max-Planck-Institut für Biophysik (Frankfurt/Main). Nach zweieinhalb Jahren Arbeit steht die Technik kurz vor der Anwendung.

Mit dem Prototypen der Sonde laufen noch Tests, aber Interessenten aus Landwirtschaft und Gartenbau drängeln sich schon vor Zimmermanns Tür: "Starkes Interesse an unserer Technik gibt es in Israel, Australien und anderen Regionen, in denen Landwirtschaft ohne Bewässerung nicht möglich ist", sagt der Professor.

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.

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 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. Entwickelt wurde die telemetrische Datenübertragung ins Internet von der NTBB Systemtechnik GmbH in Zeuthen bei Berlin.

Am Bildschirm in seinem Büro kann Ulrich 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.

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 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, die Blätter erleiden durch sie 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", so 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.

Ministerium unterstützt Firmengründung

Ein gewaltiges Marktpotenzial sieht Zimmermann in der Sonde. Darum haben er und seine Mitstreiter sich zur Gründung einer Firma entschlossen, die als Dienstleistung für Landwirtschaft und Gartenbau die bedarfsgerechte Steuerung der Bewässerung anbietet.

Das Bundeswirtschaftsministerium hat dem Würzburger Gründerteam dafür 100.000 Euro aus dem Förderprogramm EXIST bewilligt. Mit dieser Finanzspritze kann das Team nun den Geschäftsplan erarbeiten und die Firmengründung vorantreiben. Auch die Entwicklung des Prototyps der Magnetsonde hat das Wirtschaftsministerium im Rahmen des Programms PRO-INNO gefördert.

Mitglieder des Gründerteams

Neben Professor Zimmermann gehören dem Gründerteam an: Biologie-Doktorand Simon Rüger, die Biotechnologin Dr. Aihua Zhou und der Unternehmensberater Michael Gallena. Betreut wird das Projekt vom Servicezentrum Forschung und Innovation (SFI) der Universität Würzburg.

ZIM Plant Technology: Dieser Name steht über dem Vorhaben. ZIM ist die Abkürzung für "Zimmermann Irrigation Monitoring". Das heißt: "Überwachung der Bewässerung nach der Methode von Zimmermann".

Kontakt

Prof. Dr. Ulrich Zimmermann, Lehrstuhl für Biotechnologie der Universität Würzburg, T (0172) 7809301, ulrich.zimmermann@zim-plant-technology.com

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.zim-plant-technology.com
http://www.uni-wuerzburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mikro-U-Boote für den Magen
24.01.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Echoortung - Lernen, den Raum zu hören
24.01.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mikro-U-Boote für den Magen

24.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Echoortung - Lernen, den Raum zu hören

24.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

RWI/ISL-Containerumschlag-Index beendet das Jahr 2016 mit Rekordwert

24.01.2017 | Wirtschaft Finanzen