Belgien: Dehnbare Sensoren messen Birnenwachstum direkt am Baum
Forschende der Universiteit Hasselt (UHasselt) und des Proefcentrum Fruitteelt (pcfruit) haben dehnbare Sensoren entwickelt, mit denen sich das Wachstum von Birnen direkt am Baum kontinuierlich verfolgen lässt. In dieser Saison wurde die Technologie in einer Conference-Birnenanlage von pcfruit im belgischen Sint-Truiden vom Fruchtansatz bis zur Ernte getestet.
Die Sensoren können den Wissenschaftlern zufolge nicht nur die Wachstumsgeschwindigkeit einzelner Früchte erfassen. Langfristig sollen die gewonnenen Daten auch dabei helfen, den optimalen Zeitpunkt für die Fruchtausdünnung zu bestimmen und die Entwicklung der Fruchtgröße besser vorherzusagen. Für Obstbauern könnte dies insbesondere angesichts zunehmender Trockenperioden interessant sein. Erkenntnisse über das Wachstum könnten künftig ermöglichen, noch vor der Ernte gezielt über die Bewässerung nachzusteuern.
Flüssigmetall macht Sensoren dehnbar
Die Technologie basiert auf dem Flüssigmetall Galinstan, einer Legierung aus Gallium, Indium und Zinn. Eine leitfähige Spur aus dem Material wird in ein dehnbares Silikon eingebettet. Wächst die Birne, dehnt sich der Sensor mit. Dadurch verändert sich sein elektrischer Widerstand, aus dem sich die Veränderung des Fruchtdurchmessers elektronisch bestimmen lässt. „Eine wachsende Frucht stellt ganz andere Anforderungen an die Elektronik als eine klassische Anwendung“, erklärt Asad Ullah, Forscher am IUMAT, dem Institut für Materialforschung der UHasselt und imec. Der Sensor müsse sich stark dehnen können, über Wochen im Freien funktionieren und gleichzeitig das natürliche Wachstum der Frucht möglichst wenig beeinflussen. Die ersten Feldversuche hätten gezeigt, dass sich die Veränderung des Fruchtdurchmessers sehr genau erfassen lässt. Die Forschenden entwickelten zwei Varianten des Sensors. Ein Sensor wird bei jungen Früchten eingesetzt und begleitet diese bis zur Fruchtausdünnung. Dabei wird ein Teil der jungen Birnen entfernt, damit die verbleibenden Früchte ausreichend Nährstoffe erhalten und sich optimal entwickeln können. Bleiben zu viele Früchte am Baum, können sie vergleichsweise klein bleiben und dadurch einen geringeren Verkaufspreis erzielen. Nach der Ausdünnung kommt eine zweite Sensorvariante zum Einsatz. Sie kann bis zur Ernte am Baum verbleiben und die weitere Entwicklung der Frucht kontinuierlich dokumentieren. Ergänzend entwickelten die Forschenden ein drahtloses Auslesesystem. Die Messdaten können damit automatisch aus dem Feld an eine Datenbank übertragen werden. Für jede überwachte Birne entsteht so eine Zeitreihe, die den Verlauf ihres Wachstums abbildet.
