Projekt 10224/01

Entwicklung von Verfahren zur Früherkennung von Schermausfraß und zur umweltfreundlichen Bekämpfung der Schädlinge

Projektträger

Prokos Produktions-Kontroll-System GmbH
Vahrenwalder Str. 7
30165 Hannover
Telefon: 0511/9357-400

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Durch Schermausfraß können im kommerziellen Obstanbau erhebliche Schäden entstehen, vor allem im Winter, wenn an vielen Bäumen unbemerkt die Wurzeln vollständig abgefressen werden. Das Nachpflanzen junger Bäume ist wegen der Nachpflanzproblematik meist nicht möglich und auch nicht wirtschaftlich. Bei 10% Verlust wird die gesamte Anlage unrentabel und muss gerodet werden.
Um solche Schäden zu verhindern, werden daher häufig jedes Jahr im Herbst flächendeckend große Mengen Giftköder prophylaktisch ausgebracht. Diese erhebliche Umweltbelastung mit Giften lässt sich verhindern, wenn Schermausfraß mit großer Sicherheit rechtzeitig entdeckt wird und nur im Bedarfsfalle lokal begrenzt bekämpft werden kann.
Im Rahmen dieses Vorhabens wurde ein kostengünstiger und robuster Detektor entwickelt, der die spezifischen Nagegeräusche detektiert und bei unspezifischen Umweltsignalen keinen Fehlalarm auslöst. Zusätzlich muss eine geeignete Alarmanlage entwickelt oder adaptiert werden, und die Bekämpfung mit CO2 unter Verwendung von Trockeneis muss praxisreif gemacht werden, damit auf den Einsatz von flüssigem CO2 aus Druckflaschen verzichtet werden kann.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Entwicklungsvorhaben gliederte sich in mehrere Abschnitte, die im Rahmen des Projektes zu bearbeiten waren. Das Vorhaben wurde basierend auf Voruntersuchungen des Instituts für Obstbau, der BBA Münster und messtechnisch unterstützenden Firmen durchgeführt. Aufgrund dieser Untersuchungen wurden Körperschallsignale als geeignete Messgröße angesehen, die zur Signalisierung der Nagegeräusche bei Schermäusen geeignet sind. Die Versuche wurden an ausgegrabenem und gewaschenem Wurzelwerk von Obstbäumen durchgeführt, so dass reale Umgebungsbedingungen (Schallübertragung Stamm - Boden, zusätzliche Geräusche durch unterirdische Tierbewegungen in der Nähe des Wurzelwerks) nicht gegeben waren. Die Vorversuche konnten keine Informationen über mögliche Wühlgeräusche, Reibgeräusche oder Bewegungsgeräusche der Schermäuse in Wurzelnähe und die dabei entstehenden Körperschallsignale (Frequenz und Amplitude) liefern. Um eine eindeutige Trennung der unterschiedlichen Körperschallsignale vornehmen zu können, war eine praxisgerechte Messung entsprechender Körperschallsignale notwendig.

Schwerpunkt des Vorhabens war eine Detektorentwicklung zur Erkennung von Nagegeräuschen, die Entwicklungsschritte zur Hard- und Softwareentwicklung beinhalteten. Unter der Kenntnis der realen messtechnischen Aufgabe, Zielsetzung und der zu entwickelnden Signalverarbeitung konnten diese Arbeitspunkte gezielt und dem Projektantrag entsprechenden Zeiten bearbeitet werden.
Zum anderen musste der entwickelte Detektor unter realistischen, praxisnahen Bedingungen erprobt und optimiert werden. Dabei entwickelte sich die Messung zur Verifizierung von realistischen Nagesignalen zu einem erheblichen und nicht geplanten Problem, das zu deutlichen Verzögerungen und Zusatzaufwand führte. Da die Nagesignale hinsichtlich ihres Signalverlaufes und ihrer spektralen Zusammensetzung zwar aus den Voruntersuchungen bekannt waren, musste in praxisnahen Versuchen überprüft werden, ob Störgeräusche durch Bewegungen der Schermäuse (oder anderer Tiere) in Wurzelnähe, Wühl- und Reibgeräusche erzeugt werden. Da die Signalentstehung in einem nicht einsehbaren Bereich (unterirdisch) stattfindet, musste in zeitaufwendigen Untersuchungen eine zeitgleiche Erfassung und Dokumentation der Mausaktivitäten durchgeführt werden.


Ergebnisse und Diskussion

Das entwickelte Detektorsystem besteht aus folgenden Komponenten, die im Rahmen dieses Vorhabens entwickelt und optimiert wurden:
· Einem Körperschallsensor, der an den Baumstamm geklebt wird und die Körperschallsignale misst.
· Einer nachgeschalteten Auswerteelektronik, die die nagerelevanten Körperschallsignale erfasst.
· Einem Sender mit Antenne, der die Datenübertragung zu einem zentralen Empfänger realisiert.
· Einer Spannungsversorgung für die an den Bäumen installierten Detektoren, Anzeigen und Sender.
· Einem Gehäuse, das die Elektronik unter den gegebenen Umweltbedingungen schützt.
· Einer Signalisierung am Baum, die den Anwender auf den erkannten Nagebefall hinweist.
· Einem Empfänger mit angeschlossenem PC, der die zentral erfassten Alarmmeldungen erfasst, dokumentiert und z.B. per SMS auf ein Handy meldet.
Die Detektorentwicklung wurde unter Zielsetzung durchgeführt, dass der zu entwickelnde Detektor einen möglichst geringen Preis haben sollte. Zielgröße sollten Materialkosten von ca. 100,-- DM je Detektor sein. Nach der Projektdurchführung zeigt sich jedoch, dass diese Zielgröße bei kleineren Stückzahlen mit Standardkomponenten nicht ganz erreicht wurde und allein Materialkosten je Detektor von ca. 180,-- DM notwendig sind. Die rauen Umgebungsbedingungen, die bereitzustellende Spannungsversorgung und die zu überbrückenden Distanzen zwischen Sender und Empfänger in einer Obstplantage stellen hohe Anforderungen an Gehäuse, Spannungsversorgung und Sender, die die wesentlichen Kosten des Detektor-systems ausmachen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Schönherr J., Terzyk T., Pelz H.-J.: Ein neuer Körperschallsensor zur Früherkennung von Schermausfraß an Obstbäumen. 38. Gartenbauwissenschaftliche Tagung Osnabrück, 28.02.2001.


Fazit

Der im Rahmen des durchgeführten Projektes entwickelte Detektor, ist in der Lage, Schermausfraß an Obstbäumen sicher zu detektieren und von möglichen Störgeräuschen zu unterscheiden. Eine entsprechende Signalisierung mittels Funkübertragung auf einen Empfänger und anschließend von einem PC z.B. per SMS auf ein Handy ist möglich. Damit können frühzeitige Bekämpfungsmaßnahmen im Falle von Schermausbefall ausgelöst werden, die umweltschonende Bekämpfungsmaßnahmen zu ermöglichen. Die Praxiserprobung der Detektoren zeigte jedoch noch weiteren Entwicklungsbedarf um die bisherige Lösung serienreif zu machen, da für eine Langzeitstabilität der Detektoren spezielle, angepasste Gehäuse mit verbesserten Dichtigkeitseigenschaften notwendig sind. Auch die notwendige Spannungsversorgung stellt einen Punkt dar, der im Dauereinsatz noch verbesserungsfähig erscheint.