Satellitenfernerkundung: Technologieeinsatz zur Förderung der landwirtschaftlichen Entwicklung

Die landwirtschaftliche Umweltüberwachung ist nicht nur ein wichtiges technisches Instrument für das landwirtschaftliche Umweltmanagement, sondern auch ein entscheidender Bestandteil der Überwachung des gesamten menschlichen Lebensraums. Ihr Hauptziel ist es, die Qualität der landwirtschaftlichen Umwelt, ihre Veränderungen und Entwicklungstrends zeitnah, präzise und umfassend abzubilden; die Dynamik von Schadstoffrückständen und -ansammlungen in landwirtschaftlichen, tierischen und aquatischen Produkten zu verfolgen; die Sicherheit landwirtschaftlicher Produkte und der menschlichen Gesundheit zu gewährleisten; und eine wissenschaftliche Grundlage für das landwirtschaftliche Umweltmanagement zu schaffen. Mithilfe dieses Ansatzes können Landwirte praktikable Methoden für Düngung, Pflanzenschutz, Bewässerung und weitere landwirtschaftliche Tätigkeiten anwenden und so die Ernteerträge steigern und die Belastung der natürlichen Umwelt minimieren.

Das Prinzip der landwirtschaftlichen Überwachung mithilfe von Fernerkundungssatelliten

Bei der Bewirtschaftung großer landwirtschaftlicher Flächen ermöglicht die Fernerkundungstechnologie die großflächige, hochfrequente und langfristige Beobachtung von Nutzpflanzen am Boden und findet breite Anwendung in allen Bereichen der landwirtschaftlichen Produktion. Die Reflexion und ihre Kombination im roten und nahinfraroten Spektralbereich von Fernerkundungsbildern korrelieren gut mit dem Blattflächenindex, der photosynthetisch aktiven Solarstrahlung und der Biomasse der Pflanzen. Informationen über die Erdoberfläche, die von Satellitensensoren erfasst werden, helfen, die spezifischen Merkmale bestimmter Pflanzenarten zu bestimmen, Nutzpflanzentypen zu identifizieren, Ertragsprognosemodelle unter verschiedenen Bedingungen zu erstellen und agronomisches Wissen mit Fernerkundungsdaten zu integrieren, um so die Fernerkundung und Prognose von Ernteerträgen zu ermöglichen.
Im Jahr 2018 wurde der Satellit Gaofen-6 erfolgreich vom Satellitenstartzentrum Jiuquan in der Provinz Gansu gestartet. Er ist der erste Satellit Chinas, der speziell für landwirtschaftliche Anwendungen entwickelt wurde und über einen Rotrand-Sensor verfügt. Zudem ist er Chinas erster hochauflösender Satellit für die Präzisionslandwirtschaft. Gaofen-6 kombiniert hohe Auflösung mit großer Abdeckung und wird zusammen mit dem bereits im Orbit befindlichen Satelliten Gaofen-1 betrieben, wodurch die Erdbeobachtungsmöglichkeiten deutlich verbessert werden.

Spezifische Anwendungen der Satellitenfernerkundungstechnologie in der Landwirtschaft

Die Satellitenfernerkundungstechnologie spielt eine bedeutende Rolle bei der Überwachung des Pflanzenwachstums und der Ertragsprognose, der Früherkennung von Agrarkatastrophen sowie der meteorologischen Überwachung und Bewertung ökologischer und umweltbezogener Gegebenheiten. Ihre Anwendungen in der Landwirtschaft lassen sich im Wesentlichen in Pflanzenüberwachung, Erfassung landwirtschaftlicher Ressourcen, Frühwarnung vor Agrarkatastrophen und landwirtschaftliche Finanzdienstleistungen zusammenfassen.

Überwachung des Pflanzenwachstums

Die Fernerkundung zur Überwachung des Pflanzenwachstums nutzt Fernerkundungsdaten, um makroskopische Schätzungen des Zustands von Pflanzensetzlingen, der Umweltdynamik und der Verbreitung in Echtzeit zu erstellen. Sie ermöglicht ein zeitnahes Verständnis der Pflanzenverteilung, des Wachstumsstatus, der Dünge- und Wasserversorgung sowie der Dynamik von Schädlingen, Krankheiten und Unkräutern. Dies erleichtert die Umsetzung verschiedener Managementmaßnahmen und bietet eine aktuelle und präzise Datenplattform für Betriebsleiter und Entscheidungsträger im Pflanzenbau.

Herkömmliche Methoden zur Beurteilung des Pflanzenwachstums erfordern, dass Landwirte die Felder persönlich besuchen, was körperlich sehr anstrengend ist. Die Satellitenfernerkundung hingegen ermöglicht die Beobachtung des Pflanzenwachstums aus der Ferne. Diese Methode ist wissenschaftlicher als die traditionelle manuelle Inspektion und erfasst den allgemeinen Wachstumszustand der Pflanzen auf dem Feld besser. Sie reduziert den Arbeitsaufwand für die Landwirte bei der Inspektion des Pflanzenwachstums erheblich, senkt deren Arbeitsbelastung und steigert die Effizienz.

Überwachung der Wasserbedingungen

Satellitenfernerkundungstechnologie kann den Salzgehalt und den Gesundheitszustand des Bodens erfassen. Bei hoher Salzkonzentration hebt die Technologie die betroffene Stelle in einer helleren Farbe hervor und signalisiert Landwirten so, dass der Boden mehr Wasser benötigt und behandelt werden muss. Im Gegensatz dazu können Wärmesensoren Bereiche mit Wassermangel erkennen. Dies geschieht durch die Messung der Wärmeentwicklung, die dann in einem helleren Farbton dargestellt wird.

Die Überwachung und Bewertung landwirtschaftlicher Wasserressourcen ist entscheidend für eine nachhaltige Ernährungssicherung und Entwicklung. Fernerkundung im Bereich der Präzisionslandwirtschaft liefert erfolgreich genaue und zeitnahe Informationen über Gewässer, bewässerte Ackerflächen, Pflanzenbestände und Bodenfeuchtigkeit in verschiedenen Maßstäben.

Überwachung der Bodenbedingungen

Für die Präzisionslandwirtschaft ist die Bodenüberwachung unerlässlich. Zu den wichtigsten Bodenparametern für eine optimierte Pflanzenbewirtschaftung zählen der Gehalt an organischer Substanz, die Bodenart, der pH-Wert und der Feuchtigkeitsgehalt. Die regelmäßige Überwachung mittels Fernerkundungstechnologie ist äußerst hilfreich, um die Bodenfruchtbarkeit zu verstehen. Fernerkundungsgeräte melden, wenn ein bestimmter Mikronährstoff fehlt und unter einen festgelegten Standard fällt. Dies ermöglicht eine proaktive Anpassung des Bodenfruchtbarkeitsmanagements. Die landwirtschaftliche Fernerkundungstechnologie liefert zudem Informationen über die Gesundheit des Pflanzenbestands, das Wachstumsstadium, den Ertrag, die Biomasse und die Nährstoffdichte. Um Veränderungen im Pflanzenwachstum zu untersuchen, ist es notwendig, den Zusammenhang zwischen Pflanzenleistung und Bodenbedingungen zu verdeutlichen.

Erkennung von Pflanzenkrankheiten und Schädlingen

In der landwirtschaftlichen Produktion ist die traditionelle Methode zur Überwachung von Schädlingen und Krankheiten die Probenahme und Untersuchung vor Ort, was sehr zeit- und arbeitsaufwändig ist. Obwohl sie sich bis zu einem gewissen Grad als wirksam bei der Schädlings- und Krankheitsbekämpfung erwiesen hat, ist eine großflächige Anwendung aufgrund der technologischen Beschränkungen schwierig.

Der Einsatz von Fernerkundungstechnologie zur Überwachung von Schädlingen und Krankheiten auf Feldern kann die Notwendigkeit häufiger Feldkontrollen für Landwirte verringern und somit deren Arbeitsaufwand reduzieren. Bei einem Schädlings- oder Krankheitsbefall kann die Fernerkundungstechnologie das betroffene Gebiet und weitere Details ermitteln und so gezielte Behandlungsmaßnahmen ermöglichen. Dadurch wird der Einsatz großer Mengen an Pestiziden zur Vorbeugung vermieden, der wissenschaftliche Einsatz von Pflanzenschutzmitteln gefördert und die Wirtschaftlichkeit verbessert. Gleichzeitig wird die Feldüberwachung optimiert, wodurch der Pestizideinsatz und die Kosten für die Landwirte gesenkt werden. Zudem werden Pestizidrückstände im Getreide reduziert oder beseitigt und die Getreidequalität verbessert.

Überwachung und Vorhersage des Klimawandels

In der Landwirtschaft spielt das Wetter eine entscheidende Rolle und bestimmt maßgeblich die Ernteerträge. Satellitenfernerkundungstechnologie, die Wetterbedingungen vorhersagen kann, ist ein wertvolles Instrument zur präzisen Prognose des Klimawandels. Die Kombination dieser Technologie mit bodengestützten Sensoren ermöglicht die Erfassung von Wetter- und Klimaveränderungen und unterstützt Landwirte bei der Planung von Schadensbegrenzungsmaßnahmen und der Reduzierung von Folgeschäden. Sie kann auch andere Naturkatastrophen vorhersagen und so viel Zeit wie möglich zur Rettung von Ernten gewinnen.

Aktuell wird die Satellitenfernerkundungstechnologie in vielen Regionen, darunter Nordostchina, Shaanxi, Ningxia, Henan, Jiangsu und Hainan, für die Entwicklung intelligenter Landwirtschaft eingesetzt und fördert so die digitale Transformation der Landwirtschaft landesweit. Eine reiche Ernte hängt nicht nur von günstigen Wetterbedingungen ab, sondern auch von der Verbesserung der gesamten Getreideproduktionskapazität durch landwirtschaftliche Technologien. Da die Belastbarkeit natürlicher Ressourcen und der Umwelt zunehmend angespannt ist, stehen landwirtschaftliche Produktionsaktivitäten vor immer größeren Herausforderungen. Die Verbesserung der Ressourcennutzungseffizienz und die Steigerung von Produktion und Qualität durch Technologien wie die Satellitenfernerkundung sind Schlüsselfaktoren für eine qualitativ hochwertige Entwicklung der landwirtschaftlichen Produktion.

Einige Inhalte dieses Artikels stammen aus folgenden Quellen:

Erte Data Technology, Forschungszweig für wassersparende Landwirtschaftsgeräte