Stuttgart/Kirchheim. Pflanzen sind wichtige Nahrungsmittellieferanten. Sie sind, wie alle lebenden Organismen, permanenten Umwelteinflüssen ausgesetzt und leiden etwa unter zu viel oder zu wenig Wasser und Nährstoffen. Sie müssen Fressfeinden trotzen und reagieren auf Jahres- und Tageszeiten. Allerdings können sie ihren Zustand nur unzureichend mitteilen. Der Mensch nimmt Störungen erst wahr, wenn die Pflanzen ihre Blätter hängen lassen oder deutliche Spuren von Schädlingsbefall zeigen. Landwirte und Gärtner setzen daher auf Erfahrung. Viele Gärtner gießen auch vorsorglich, unabhängig vom tatsächlichen Bedarf der Pflanze. Spritzmittel kommen oft schon prophylaktisch zum Einsatz, beispielsweis um Mehltau bei Weinreben zu verhindern. Den Zustand und Bedarf von Pflanzen frühzeitig einschätzen zu können, könnte also viel Wasser und Pestizide einsparen helfen und die Nahrungsversorgung verbessern.
Dr. Lars Lehner, promovierter
Biologe und Geschäftsführer der Lehner GmbH Sensor-Systeme, nutzt das Unternehmens-Know-how für die Entwicklung und Produktion von Sensorsystemen zur Qualitätssicherung und Anlagensteuerung im industriellen Einsatz, um sogenannte Elektrophysiogramme von Pflanzen aufzeichnen und auswerten zu können. So lässt sich feststellen, ob eine Pflanze an Fraßschäden, Wasserstress oder Pilzbefall leidet – und es können rechtzeitig Maßnahmen eingeleitet werden, um Schäden zu vermeiden.
Die Idee beruht auf der wissenschaftlichen Erkenntnis, dass Pflanzen über elektrische Reizleitungen verfügen. Längst ist bewiesen, dass Pflanzen, die man einer Stresssituation aussetzt, Reaktionen zeigen, die sich als elektrische Potenzialänderungen darstellen lassen. „Das ist vergleichbar mit einem EKG beim Menschen“, erklärt Dr. Lehner. „Auch hier gibt es ein normales Muster. Wenn markante Abweichungen festgestellt werden, muss die entsprechende Therapie eingeleitet werden.“
Sein Messsystem kann jedoch nicht nur den Zustand von Pflanzen überwachen, sondern auch beeinflussen. So konnte durch Elektrostimulation die Blütenbildung gezielt ausgelöst werden. Damit besteht die Möglichkeit, die Blüten- und Fruchtbildung in einem Zeitfenster mit optimalen klimatischen Bedingungen zu platzieren. „Ob Wein oder Gemü-se, Hopfen oder Balkonblumen – jede Pflanze, die über eine nicht verholzende Sprossachse oder Blätter verfügt, kann mit unserer Methode potenziell überwacht werden.“
Auf Feldern oder in Gewächshäusern werden dazu mehrere kleine Oberflächenelektroden an den Pflanzen angebracht. Aus deren Signalen erstellt der Computer das pflanzliche Elektrophysiogramm. Die Ergebnisse können zukünftig sogar als „App“ an ein Smartphone verschickt werden. Die frühzeitige Benachrichtigung kann den Landwirt vor empfindlichen Ernteeinbußen, etwa durch Wasserstress, bewahren. „Wir entwickeln auch ein kleines System für den Privatgebrauch“, sagt Dr. Lehner. „Eine SMS könnte dann im Urlaub über den Wassermangel der Balkonpflanzen informieren, und man kann den Nachbarn bitten, zu gießen.“
Das System für Aufzeichnung, Auswertung und Stimulation der Elektrophysiogramme von Pflanzen wird aktuell in eine Prototypserie überführt und siegte jüngst beim Businessplanwettbewerb Cyber-One. Dr. Lars Lehner sucht jetzt nach passenden Partnern für großflächige Anwendungen in der Landwirtschaft und die Serienentwicklung.
Die Lehner GmbH Sensor-Systeme wurde 1990 von Rolf-Peter Lehner gegründet. Das Familienunternehmen liefert weltweit Sensorsysteme für die grafische Industrie, den Sondermaschinenbau, Hochschulen- und Forschungspartner. Zahlreiche Lehner-Patente sorgen für die Qualitätssicherung in den Bereichen Papier, Passer- und Druckbildkontrolle und die allgemeine Prozessautomatisierung. Als Dienstleister entwickelt das Unternehmen auch Sensorsysteme für die Biotechnologie.
pm
Der Hightech Award Cyber-One wird seit 1998 von der Wirtschaftsinitiative Baden-Württemberg: Connected (bwcon) ausgeschrieben und gilt als bedeutendster Technologiepreis im Südwesten. Prämiert werden zukunftsweisende Geschäftskonzepte, Anwendungen und Lösungen. Der Wettbewerb wird ausschließlich aus Sponsoringgeldern finanziert.