Forschung

Computer Vision und Digitalisierung entwickeln sich zu wirkungsvollen Instrumenten in der Präzisionslandwirtschaft. In diesen Bereichen bietet die Objekterkennung mittels Deep-Learning-Technologien vielfältige Anwendungsmöglichkeiten; eine davon ist die automatisierte Erkennung giftiger Unkräuter, die die Lebensmittelsicherheit gefährden. Im Rahmen dieser Dissertation wird eine Methodik zur automatisierten Erkennung giftiger Unkrautarten – wie etwa verschiedener Senecio-Arten, die hochgiftige Pyrrolizidinalkaloide (PAs) enthalten – entwickelt. Zur Umsetzung dieses Vorhabens kommen verschiedene Multispektralkameras und Kameraplattformen zum Einsatz, wobei der Schwerpunkt auf Drohnen (UAVs) liegt. Mithilfe von Vision-Transformern und anderen für Edge-Computing optimierten Erkennungsmodellen soll untersucht werden, ob eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Senecio-Arten und anderen Unkräutern möglich ist. Auf unterschiedlichen Kräuter- und Gewürzfeldern werden wiederholt hochauflösende UAV-Aufnahmen erstellt, um phänologische Schwankungen und Umweltbedingungen zu erfassen. Zudem werden durch Interviews und Umfragen mit niederösterreichischen Landwirten die Prioritäten, Bedenken und praktischen Auswirkungen der automatisierten Erkennung giftiger Unkräuter analysiert. Die entwickelte Prozesskette zielt darauf ab, die PA-Belastung zu verringern, Ressourcenverschwendung zu minimieren und die Einhaltung von EU-Richtlinien zu unterstützen. Darüber hinaus lässt sich die im Rahmen dieser Studie entwickelte Methodik auch auf weitere Bereiche des nachhaltigen Pflanzenbaus und der Lebensmittelsicherheit übertragen, etwa auf die Erkennung anderer Unkräuter oder von Pflanzenkrankheiten.

Das verfügbare Portfolio an Pflanzenschutzmittelwirkstoffen in der Europäischen Union unterliegt gegenwärtig einem massiven Wandel. Während die Anzahl der genehmigten Wirkstoffe in den letzten Jahren in etwa gleich blieb, war eine Verschiebung von chemischen Wirkstoffen hin zu Mikroorganismen und weiteren biologischen Wirkstoffen, wie Pflanzenextrakten und Pheromonen, zu beobachten. Hintergrund dieser Entwicklung sind die stetige Anpassung der Untersuchungsmethoden an neue Erkenntnisse und an den Stand der Wissenschaften und die Berücksichtigung von zusätzlichen Kriterien bei der Wirkstoffgenehmigung (z. B. endokrine Eigenschaften). Dadurch soll auch das Ziel eines nachhaltigen Lebensmittelsystems im Rahmen des „Green Deals“ der europäischen Kommission unterstützt werden. Während für einen Teil der nicht mehr genehmigten chemischen Wirkstoffe noch ausreichend Alternativen zu Verfügung stehen, zeigen jedoch langwierige Verhandlungen über einzelne Wirkstoffe im Ständigen Ausschuss für Pflanzen, Tiere, Lebens- und Futtermittel, sowie auch Erfahrungen aus der landwirtschaftlichen Praxis, dass einige chemische Wirkstoffe nur noch schwer oder nicht ausreichend ersetzbar sind. Bereits auf Basis der aktuell etablierten Bewertungsmethoden ist mit der Nicht-Genehmigung von weiteren chemischen Wirkstoffen zu rechnen. Zudem ist davon auszugehen, dass durch weitere Erkenntnisse bezüglich möglicher negativer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt einzelne Wirkstoffe und auch ganze Wirkstoffgruppen mittelfristig die Genehmigung verlieren werden. So werden beispielsweise gegenwärtig die Problemfelder Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS), Succinat-Dehydrogenase-Inhibitoren (SDHI) und die Verstärkung von Resistenzen im medizinischen Bereich durch Azol-Wirkstoffe diskutiert, aber auch die neuen CLP-Kriterien (Classification, Labelling and Packaging) sowie Adaptierungen der Trinkwasserverordnung könnten die Verfügbarkeit von PSM-Wirkstoffen beeinflussen. Im Rahmen des Projekts soll nun unter Berücksichtigung der aktuell gültigen Bewertungskriterien sowie auch bereits bekannter zukünftiger Entwicklungen und Vorgaben auf europäischer Ebene eine Abschätzung vorgenommen werden, welche Wirkstoffe mittelfristig nicht mehr verfügbar sein könnten. Nach Analyse der potentiell entstehenden Behandlungslücken werden mögliche Alternativen hinsichtlich des Stands der Technik, der Praktikabilität und Wirksamkeit, der Relevanz für die österreichische Landwirtschaft und des Zeithorizonts bezüglich der zukünftigen Anwendung und Umsetzung diskutiert und bewertet.

Begünstigt durch zunehmende Hitze und Trockenheit ist der Zwiebelthrips Thrips tabaci Lindeman (Thysanoptera: Thripidae) ein Problemschädling in Sommerzwiebelkulturen in den Gemüseanbaugebieten Ostösterreichs. Ein natürlicher Gegenspieler ist der Raubthrips Aeolothrips spp. Tritt er regelmäßig und in ausreichender Zahl auf, hat er das Potenzial, T. tabaci-Populationen in Zwiebeln nachhaltig zu reduzieren. Vielversprechend in diesem Kontext ist gezieltes Habitatmanagement: Nützlingsblühstreifen mit einem Mix funktionell geeigneter Blühpflanzen können Ackerflächen für Aeolothrips spp. attraktiv und förderlich gestalten. Voraussetzung für den Erfolg dieser Bekämpfungsstrategie ist die Klärung bis dato offener Fragen zu Vorkommen, Verhalten, Populationsentwicklung und Prädationsleistung. Von grundlegender Wichtigkeit ist hier die Bestimmung der häufigsten Art der Gattung Aeolothrips und der Blühpflanze(n), auf der / denen diese Raubthripsart zu finden ist. Bonituren von Nützling und Schädling in Sommerzwiebelfeldern geben Aufschluss über deren Populationsdynamik im Freiland. Die Lockwirkung der Blühpflanzen und Zwiebelpflanzen mit T. tabaci-Befall auf Aeolothrips spp. wird unter Laborbedingungen untersucht, ebenso dessen Prädationsleistung auf befallenen Zwiebelpflanzen. Ein Feldversuch zum Vergleich der Populationsentwicklungen von Schädling und Nützling in einer Sommerzwiebelfläche mit gezielt konzipierten ein- und zweijährigen Blühstreifen erlaubt die Bewertung des Potenzials von Habitatmanagement zur biologischen Bekämpfung des Zwiebelthrips.