Der PhenoBob – Hochdurchsatzphänotypisierung von Zuckerrübenpflanzen im Feld

Zusammenfassung

Die sensorbasierte Phänotypisierung und Jungpflanzenvermessung bringt deutliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen, visuellen Pflanzenzählung und Entwicklungsbonitur. Mit dieser Technologie ist es möglich, zwischen einem hohen Feldaufgang mit anschließendem Absterben von Pflanzen, beispielsweise aufgrund von Frost‑, Fraßschäden oder anderem Schädlingsbefall, und einem niedrigeren Feldaufgang zu unterscheiden. Die digitale Bilddatenspeicherung erlaubt zudem die nachträgliche Ursachenanalyse für Pflanzenverluste oder Reduzierung der Blattfläche im Vegetationsverlauf.

Im Beitrag wird ein Feldroboter zur Feldaufgangsbestimmung und Phänotypisierung von Zuckerrüben im Jungpflanzenstadium vorgestellt. Die sehr niedrige Messhöhe und damit einhergehende hohe Messauflösung des bodengebundenen Systems ermöglicht eine Pflanzenzählung ab dem ersten Feldauflauf, die Unterscheidung von Pflanzenverlusten vor und nach dem Feldaufgang sowie die einzelpflanzenspezifische Analyse der frühen Blattflächenentwicklung. Mittels eines 3D Messverfahren wird die Modellierung und Vermessung der 3D Blattfläche sowie morphologischer Blattparameter vorgestellt. Ein Ausblick zeigt zudem die Erweiterbarkeit der Methodik zur Unterscheidung von Nutzpflanzen und Unkrautpflanzen sowie der anschließenden mechanischen Unkrautregulierung.

Abstract

The sensor-based phenotyping and measurement of early plant development has major advantages against conventional, visual plant counting and growth scoring. With this technology it is possible to distinguish between a high field emergence and subsequent mortality, for example because of frost or pest damage, and low field emergence. Digital data storage makes it possible to retroactively find reasons for plant losses or depressions during leaf area development.

In the paper a field robot is presented, which is used for field emergence counting and phenotyping of the early plant development of sugar beet plants. The low measurement height of the ground-based vehicle allows a high image resolution which makes it possible to count plants at the earliest stages of field emergence, to distinguish plant losses before and after emergence as well as to analyze early leaf development on an individual plant basis. With a 3D measurement approach a method for modelling and measuring 3D leaf area and other morphological leaf parameters is presented. An outlook shows the further development to classify between crop and weed plants with subsequent mechanical weed management.