Wasserstress erkennen, Pflanzenbestände überwachen, Rehkitze vor der Mahd aufspüren oder überhitzte Komponenten kontrollieren: Wärmebildkameras in der Landwirtschaft eröffnen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.
Die Technik erfasst berührungslos die von Oberflächen abgegebene und reflektierte Infrarotstrahlung. Dadurch werden Temperaturunterschiede sichtbar, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind. Diese Informationen können Landwirte, Agrarforscher und Anlagenbetreiber bei Bewässerung, Pflanzenbeobachtung, Tierhaltung und technischer Instandhaltung unterstützen.
Wärmebilder liefern allerdings keine fertige Diagnose. Sie zeigen thermische Auffälligkeiten, deren Ursache anschließend mit weiteren Daten oder Untersuchungen bestätigt werden muss.
Die Bedeutung von Wärmebildkameras für die Landwirtschaft
Pflanzen, Tiere, Maschinen und Lagergüter reagieren auf ihre Umgebung mit messbaren Temperaturveränderungen. Eine Wärmebildkamera stellt diese Unterschiede flächig dar und kann dadurch große Bereiche schneller erfassen als ein einzelner Kontaktsensor.
Typische Einsatzbereiche sind:
- Erkennung von Wasser- und Hitzestress bei Pflanzen
- Kontrolle von Bewässerungssystemen
- Beobachtung von Pflanzenbeständen und Versuchsflächen
- Überwachung von Gewächshäusern
- Unterstützung bei der Früherkennung von Pflanzenkrankheiten
- Thermische Kontrolle von Nutztieren
- Suche nach Rehkitzen vor der Mahd
- Überwachung von Heu, Getreide und anderen Lagergütern
- Kontrolle von Maschinen, Lagern und elektrischen Anlagen
- Inspektion von Photovoltaik- und Biogasanlagen
Wie Wärmebildtechnik grundsätzlich funktioniert, erklären wir im Beitrag Wie funktioniert eine Wärmebildkamera?.
Welche Vorteile bietet die Thermografie?
Wärmebildkameras arbeiten berührungslos und liefern ein flächiges Bild der Temperaturverteilung. Dadurch können sie:
- Große Flächen und viele Pflanzen vergleichend erfassen
- Räumliche Unterschiede sichtbar machen
- Veränderungen über einen längeren Zeitraum dokumentieren
- Wiederkehrende Kontrollen unterstützen
- Auffällige Bereiche für weitere Untersuchungen eingrenzen
- Messungen durchführen, ohne Pflanzen oder Tiere zu berühren
- Stationär, mobil oder auf einem geeigneten Fluggerät eingesetzt werden
Die Wärmebildkamera ersetzt dabei weder Bodenproben noch Laboranalysen, tierärztliche Untersuchungen oder agronomische Bewertungen. Ihr Nutzen liegt vor allem in der schnellen, berührungslosen Vorauswahl auffälliger Bereiche.
Anwendungsbeispiele in der Feldwirtschaft
Wasserstress bei Pflanzen erkennen
Pflanzen regulieren ihre Temperatur unter anderem über die Verdunstung von Wasser. Sind die Spaltöffnungen der Blätter geöffnet, sorgt die Transpiration für eine kühlende Wirkung. Bei Wassermangel schließen sich die Spaltöffnungen zunehmend und die Temperatur der Blätter oder des Pflanzenbestands kann steigen.
Thermografie kann diese Temperaturveränderungen sichtbar machen. Mögliche Anwendungen sind:
- Vergleich verschiedener Bereiche eines Feldes
- Erkennung ungleichmäßiger Bewässerung
- Bewertung von Trockenstress
- Untersuchung unterschiedlicher Sorten
- Beobachtung der Reaktion auf Bewässerungsmaßnahmen
- Bestimmung thermisch auffälliger Zonen für weitere Kontrollen
In der Pflanzenforschung wird die Temperatur des Pflanzenbestands genutzt, um Rückschlüsse auf stomatale Reaktionen, Trockenstresstoleranz und Wassernutzung zu ziehen. FLIR beschreibt beispielsweise den Einsatz hochauflösender Luftthermografie zur Erfassung von Temperaturverteilungen in Pflanzenbeständen.
Wichtig ist: Eine hohe Blatttemperatur beweist nicht automatisch Wassermangel. Sonneneinstrahlung, Wind, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Entwicklungsstadium und Pflanzenart beeinflussen das Ergebnis ebenfalls.
Bewässerung gezielter kontrollieren
Wärmebilder können Hinweise darauf geben, ob Pflanzenbestände gleichmäßig mit Wasser versorgt werden. Auffällige Temperaturzonen können beispielsweise auf folgende Ursachen hindeuten:
- Verstopfte oder beschädigte Bewässerungsleitungen
- Ungleichmäßige Wasserverteilung
- Unterschiede bei Bodeneigenschaften und Durchwurzelung
- Abweichende Verdunstung
- Lokale Staunässe oder Trockenbereiche
Die erkannten Bereiche sollten anschließend mit Bodenfeuchtewerten, Wetterdaten und einer Kontrolle der Bewässerungsanlage verglichen werden.
Eine Wärmebildkamera misst nicht direkt den Wassergehalt des Bodens. Sie zeigt lediglich Oberflächentemperaturen und thermische Reaktionen der Pflanzen. Für eine belastbare Bewässerungsentscheidung ist daher die Kombination mehrerer Datenquellen sinnvoll.
Pflanzenbestände und Sortenversuche beobachten
In Forschung und Pflanzenzüchtung können Wärmebilder eingesetzt werden, um viele Pflanzen oder Versuchsparzellen vergleichend zu untersuchen.
Mögliche Fragestellungen sind:
- Welche Sorten reagieren weniger empfindlich auf Trockenheit?
- Wie verändern sich Blatttemperaturen bei Hitze?
- Welche Pflanzen zeigen frühzeitig thermischen Stress?
- Wie wirken sich unterschiedliche Bewässerungs- oder Düngestrategien aus?
- Welche Bereiche eines Bestands entwickeln sich abweichend?
Ein dokumentiertes FLIR-Projekt in Japan nutzte eine stationäre FLIR AX8, um Temperaturverteilungen von Kulturpflanzen kontinuierlich zu beobachten. Die gesammelten Temperatur-, Wärmebild- und Sichtbilddaten sollten unter anderem dabei helfen, Zusammenhänge zwischen Blattentwicklung, Sonneneinstrahlung, Wasserangebot und temperaturbedingten Schäden bei Reis zu untersuchen.
Für solche langfristigen Messreihen eignen sich je nach Zielsetzung Wärmebildkameras für Forschung und Entwicklung oder stationäre Systeme zur kontinuierlichen Temperaturüberwachung.
Gewächshäuser thermisch überwachen
In Gewächshäusern lassen sich Wärmebildkameras mobil oder stationär einsetzen. Sie können Temperaturunterschiede an Pflanzen und technischen Einrichtungen sichtbar machen.
Mögliche Anwendungen sind:
- Erkennung ungleichmäßig temperierter Bereiche
- Kontrolle von Heizungsleitungen
- Überprüfung von Lüftungs- und Beschattungssystemen
- Beobachtung der Blatttemperatur
- Erkennung von Wasserstress
- Vergleich unterschiedlicher Bewässerungszonen
- Überwachung temperaturempfindlicher Kulturen
Stationäre Kameras ermöglichen wiederkehrende Messungen aus derselben Position. Dadurch lassen sich zeitliche Veränderungen besser bewerten als bei wechselnden Aufnahmewinkeln.
Für eine automatische Auswertung müssen Grenzwerte und Vergleichszonen an Kultur, Tageszeit, Sonneneinstrahlung und Wachstumsstadium angepasst werden. Ein allgemeiner Temperaturgrenzwert ist für unterschiedliche Pflanzen und Bedingungen nicht sinnvoll.
Rehkitze vor der Mahd aufspüren
Drohnen mit Wärmebildkameras werden eingesetzt, um Felder vor der Mahd nach Rehkitzen abzusuchen. Die Tiere können sich durch ihre Körperwärme vom kühleren Gras abheben.
Besonders geeignet sind die frühen Morgenstunden, bevor Sonne und erwärmte Gegenstände den Temperaturkontrast verringern. Eine aktuelle Feldstudie bestätigte, dass sich Rehkitze mit einer thermisch ausgestatteten Drohne zuverlässig lokalisieren lassen. Bei der Überprüfung von 26 erkannten Wärmesignaturen wurden in 25 Fällen ein Kitz oder eine frische Liegestelle gefunden.
Die Erkennung hängt unter anderem ab von:
- Temperaturunterschied zwischen Tier und Umgebung
- Tageszeit und Sonneneinstrahlung
- Höhe und Dichte des Pflanzenbestands
- Flughöhe und Auflösung der Kamera
- Wind und Wetter
- Erfahrung bei der Bildauswertung
Für Drohneneinsätze müssen außerdem die geltenden luftrechtlichen, datenschutzrechtlichen und naturschutzrechtlichen Vorgaben beachtet werden.
Früherkennung von Schädlingen und Krankheiten
Thermische Veränderungen durch Pflanzenkrankheiten
Pflanzenkrankheiten können Transpiration, Wassertransport und Stoffwechsel einer Pflanze verändern. Dadurch entstehen mitunter messbare Temperaturunterschiede, bevor deutliche sichtbare Symptome auftreten.
Wissenschaftliche Untersuchungen haben thermische Veränderungen unter anderem bei folgenden Erkrankungen betrachtet:
- Pilzkrankheiten an Weizen
- Mehltau und Grauschimmel an Rosen
- Fusarium-Infektionen bei Gurken
- Wurzelkrankheiten bei Salat
- Verschiedene Erkrankungen von Weinreben
Studien zeigen, dass eine frühe Erkennung unter kontrollierten Bedingungen möglich sein kann. Beispielsweise wurden thermische Verfahren für die präsymptomatische Erkennung an Weinreben, Chrysanthemen und Rosen sowie für die Untersuchung von Zymoseptoria tritici an Winterweizen getestet.
Thermografie erkennt Stress, nicht automatisch den Erreger
Eine wärmere oder kühlere Pflanze kann viele Ursachen haben:
- Wassermangel
- Wurzelschäden
- Pilz- oder Bakterienbefall
- Schädlingsaktivität
- Nährstoffmangel
- Mechanische Beschädigung
- Unterschiedliche Sonneneinstrahlung
- Abweichender Entwicklungsstand
Ein Wärmebild allein identifiziert daher keinen bestimmten Schädling oder Krankheitserreger. Für eine Diagnose sind zusätzliche Informationen erforderlich, beispielsweise Sichtprüfung, Pflanzenproben, Laboranalyse, Bodenwerte oder multispektrale Aufnahmen.
In der Praxis eignet sich die Thermografie vor allem als Screening-Werkzeug. Sie grenzt auffällige Bereiche ein, die anschließend gezielt untersucht werden können.
Schädlingsaktivität in Lagerbeständen
Insekten, Mikroorganismen und Feuchtigkeit können in gelagertem Getreide lokale Temperaturerhöhungen verursachen. Wärmebildtechnik kann unter geeigneten Bedingungen dabei helfen, solche Auffälligkeiten an zugänglichen Oberflächen oder technischen Einrichtungen zu erkennen.
Dabei bestehen jedoch Grenzen:
- Eine Wärmebildkamera sieht nicht durch eine große Getreidemenge hindurch.
- Tief liegende Hotspots müssen nicht sofort an der Oberfläche sichtbar sein.
- Sonneneinstrahlung und technische Wärmequellen können Messungen beeinflussen.
- Temperatursonden, Feuchtemessung und Probenahmen bleiben wichtige Ergänzungen.
Untersuchungen zur Wärmebildüberwachung von Getreidesilos zeigen, dass thermische Verfahren zur Lokalisierung von Hotspots beitragen können. Die praktische Umsetzung hängt jedoch stark von Siloaufbau, Material, Messposition und Temperaturverteilung ab.
Wärmebildkameras in der Tierhaltung
Auch in der Tierhaltung wird Thermografie wissenschaftlich untersucht und praktisch erprobt. Da die Messung berührungslos erfolgt, können Oberflächentemperaturen ohne direkten Kontakt erfasst werden.
Mögliche Anwendungsbereiche sind:
- Beobachtung von Hitzestress
- Kontrolle der Temperaturverteilung im Stall
- Erkennung thermisch auffälliger Körperbereiche
- Untersuchung von Eutern und Zitzen
- Beobachtung von Hufen und Beinen
- Kontrolle von Lüftung, Heizung und Tränkesystemen
Studien untersuchen beispielsweise, ob Temperaturmuster an Eutern Hinweise auf subklinische Mastitis geben oder ob thermische Auffälligkeiten an Hufen mit Lahmheit und Hufkrankheiten zusammenhängen.
Eine Wärmebildkamera ersetzt keine tierärztliche Untersuchung. Oberflächentemperaturen können durch Fell, Verschmutzung, Bewegung, Luftströmung, Feuchtigkeit und Umgebungstemperatur beeinflusst werden. Auffällige Tiere müssen deshalb mit etablierten diagnostischen Verfahren untersucht werden.
Brandfrüherkennung bei Heu, Getreide und Biomasse
Feuchte organische Materialien können sich während der Lagerung erwärmen. Bei Heu, Stroh, Getreide, Holzprodukten oder Biomasse kann eine fortschreitende Selbsterwärmung zu Qualitätsverlusten und im schlimmsten Fall zu einem Brand führen.
Wärmebildkameras können eingesetzt werden, um:
- Oberflächliche Hotspots zu erkennen
- Lagerbereiche regelmäßig zu kontrollieren
- Fördertechnik und Trocknungsanlagen zu überwachen
- Erwärmte Lager, Motoren oder elektrische Komponenten zu lokalisieren
- Auffällige Bereiche für weitere Messungen einzugrenzen
Auch hier gilt: Eine Wärmebildkamera erfasst zunächst die sichtbare Oberfläche. Temperatursonden und Feuchtemessungen sind erforderlich, wenn die Erwärmung im Inneren eines Ballens oder Schüttguts vermutet wird.
Für große Lagerflächen oder automatisierte Systeme können stationäre FLIR Wärmebildkameras mit Smart Sensor eingesetzt werden. Sie analysieren definierte Messbereiche direkt in der Kamera und können bei einer Grenzwertüberschreitung einen Alarm auslösen.
Technische Instandhaltung landwirtschaftlicher Anlagen
Landwirtschaftliche Betriebe nutzen zahlreiche elektrische und mechanische Anlagen, die sich ebenfalls thermografisch kontrollieren lassen.
Maschinen und mechanische Komponenten
Mögliche Prüfobjekte sind:
- Lager und Antriebe
- Förderbänder und Schnecken
- Pumpen und Motoren
- Trocknungsanlagen
- Lüfter
- Hydrauliksysteme
- Kühl- und Heiztechnik
Ungewöhnliche Temperaturmuster können auf erhöhte Reibung, unzureichende Schmierung, Überlastung oder einen beginnenden Defekt hinweisen.
Elektrische Anlagen
Wärmebildkameras werden unter anderem für die Kontrolle folgender Komponenten eingesetzt:
- Schaltschränke
- Sicherungen und Klemmen
- Kabelverbindungen
- Motorsteuerungen
- Wechselrichter
- Verteilungen
- Photovoltaikanlagen
Elektrische Inspektionen dürfen nur unter Beachtung der betrieblichen Sicherheitsvorgaben und durch entsprechend qualifizierte Personen durchgeführt werden.
Weitere Informationen finden Sie unter Wärmebildkameras für Industrie und Instandhaltung.
Optimierung von Ernteerträgen
Wärmebildkameras steigern den Ertrag nicht unmittelbar. Sie können jedoch Informationen liefern, mit denen landwirtschaftliche Maßnahmen besser geplant und räumlich gezielter durchgeführt werden.
Mögliche Beiträge zur Ertragsoptimierung
- Wasserstress früher erkennen
- Bewässerungsprobleme lokalisieren
- Unterschiede innerhalb eines Feldes sichtbar machen
- Sorten und Anbaustrategien vergleichen
- Hitzestress dokumentieren
- Auffällige Pflanzenbereiche für weitere Untersuchungen eingrenzen
- Technische Ausfälle an Bewässerungs- oder Klimasystemen schneller entdecken
- Lagerverluste durch thermische Überwachung reduzieren
Der tatsächliche Nutzen hängt davon ab, ob aus den Messdaten geeignete Maßnahmen abgeleitet werden können. Dafür müssen Wärmebilder mit Wetterdaten, Bodenfeuchte, Pflanzenentwicklung, Bewässerungsmengen und weiteren betrieblichen Informationen kombiniert werden.
Wiederholbare Messbedingungen schaffen
Damit Aufnahmen vergleichbar bleiben, sollten möglichst konstante Bedingungen eingehalten werden:
- Ähnliche Tageszeit
- Vergleichbarer Sonnenstand
- Dokumentierte Wetterbedingungen
- Einheitlicher Aufnahmeabstand
- Gleiches Objektiv
- Vergleichbare Kameraposition
- Einheitliche Temperaturskala bei der Darstellung
- Identische Auswertungsbereiche
- Referenzflächen oder Vergleichspflanzen
Bei wissenschaftlichen und automatisierten Anwendungen ist eine radiometrische Aufzeichnung sinnvoll. Mit FLIR Research Studio lassen sich Wärmebildsequenzen aufzeichnen, Messbereiche auswerten und Temperaturverläufe untersuchen.
Welche Wärmebildkamera eignet sich für die Landwirtschaft?
Die passende Wärmebildkamera hängt von der Messaufgabe, der Größe des Messobjekts, dem Messabstand und der gewünschten Auswertung ab. Für die schnelle Kontrolle landwirtschaftlicher Anlagen gelten andere Anforderungen als für wissenschaftliche Pflanzenversuche oder eine kontinuierliche Überwachung im Gewächshaus.
| Anwendung | Geeignete FLIR Kameras | Warum diese Modelle passen |
|---|---|---|
| Mobile Kontrolle von Pflanzen und Technik | FLIR E8 Pro oder FLIR E86 | Die E8 Pro eignet sich für schnelle Kontrollmessungen. Die höher auflösende E86 bietet Wechselobjektive und eine bessere Detailerkennung bei anspruchsvolleren Messungen. |
| Wiederkehrende Inspektionen auf dem Betrieb | FLIR i65 | Die Kamera bietet 640 × 480 IR-Pixel, standardisierte Inspektionsabläufe und eine automatische Zuordnung der Aufnahmen zu Maschinen, Anlagen oder anderen Betriebsmitteln. |
| Langzeitbeobachtung im Gewächshaus | FLIR A70 Image Streaming | Die stationäre Kamera überträgt radiometrische Wärmebilddaten kontinuierlich an eine externe Software. Dadurch lassen sich Temperaturverläufe von Pflanzen, Bewässerungsversuchen oder Gewächshausbereichen über längere Zeiträume untersuchen. |
| Automatische Alarmierung bei Hotspots | FLIR AX8 oder FLIR A70 Advanced Smart Sensor | Die AX8 ist eine kompakte Einstiegslösung für einfache Hotspot-Überwachungen. Die A70 bietet eine deutlich höhere Auflösung sowie kamerainterne Analyse- und Alarmfunktionen. |
| Wissenschaftliche Pflanzenversuche und externe Datenanalyse | FLIR A700 R&D Kit oder FLIR T560 Science | Beide Lösungen liefern radiometrische Daten und lassen sich mit FLIR Research Studio einsetzen. Die A700 eignet sich für stationäre Versuchsaufbauten, während die T560 Science auch mobil im Feld verwendet werden kann. |
| Kleine Blätter, Knospen oder andere kleine Messobjekte | FLIR T560 Science | Die Kamera bietet einen Makromodus, eine thermische Empfindlichkeit von unter 30 mK und radiometrische Aufzeichnungen für detaillierte Untersuchungen kleiner Messbereiche. |
| Kleine Messobjekte aus größerer Entfernung | FLIR T1020 Science | Die hohe IR-Auflösung von 1024 × 768 Pixeln, die thermische Empfindlichkeit von unter 20 mK und verfügbare Teleobjektive ermöglichen eine hohe Messpunktdichte auch bei größeren Entfernungen. |
Für einfache Betriebskontrollen kann bereits eine FLIR E8 Pro ausreichend sein. Sollen geringe Temperaturunterschiede an Pflanzen untersucht oder Messreihen wissenschaftlich ausgewertet werden, sind Modelle wie die FLIR T560 Science oder das FLIR A700 R&D Kit besser geeignet. Bei einer dauerhaften Überwachung sollte eine stationäre Image-Streaming- oder Smart-Sensor-Kamera verwendet werden.
Entscheidend ist, dass das Messobjekt mit ausreichend vielen IR-Pixeln erfasst wird. Mit dem TOPA Objektiv- und Messfleckrechner lassen sich Messabstand, Objektiv und Messfleck vorab überprüfen. Der Wärmebildkamera-Finder unterstützt zusätzlich bei der Auswahl einer passenden Kameraklasse.
Grenzen der Thermografie in der Landwirtschaft
Für eine realistische Bewertung müssen die technischen Grenzen berücksichtigt werden:
- Wärmebildkameras messen Oberflächentemperaturen.
- Sie sehen nicht durch Erde, dichte Pflanzenbestände, Silowände oder große Materialmengen.
- Pflanzenkrankheiten und Schädlinge lassen sich nicht allein anhand eines Wärmebildes bestimmen.
- Blatttemperaturen werden stark von Wetter und Sonneneinstrahlung beeinflusst.
- Kleine Messobjekte benötigen ausreichend Detektorpixel.
- Drohnenaufnahmen erfordern geeignete Bedingungen und eine kalibrierte Auswertung.
- Tiermedizinische Auffälligkeiten müssen fachlich bestätigt werden.
- Ertragssteigerungen lassen sich nicht allein aus dem Einsatz einer Kamera ableiten.
Thermografie ist deshalb besonders wirkungsvoll, wenn sie mit agronomischen, meteorologischen, technischen oder tiermedizinischen Daten kombiniert wird.
Fazit
Wärmebildkameras in der Landwirtschaft können Pflanzenstress, Temperaturunterschiede und technische Auffälligkeiten berührungslos sichtbar machen. Praktische Anwendungen reichen von der Bewässerungskontrolle über Pflanzenforschung und Rehkitzsuche bis zur Tierbeobachtung, Brandfrüherkennung und Instandhaltung.
Der größte Nutzen entsteht nicht durch ein einzelnes Wärmebild, sondern durch wiederholbare Messungen und die Verknüpfung mit weiteren Betriebsdaten. Die passende Kamera, das richtige Objektiv und eine geeignete Auswertungsmethode müssen deshalb anhand der konkreten Aufgabe ausgewählt werden.
TOPA ist seit 2004 zertifizierter FLIR Premium Partner und unterstützt Unternehmen, Forschungseinrichtungen und landwirtschaftliche Betriebe bei der Auswahl und Integration professioneller Wärmebildtechnik.
