Ob Schiffsmaschinen, Traktoren oder Drohnen: Für Technik konnte sich Cornelia Weltzien seit jeher begeistern. Mechanik, Hydraulik oder Elektronik sind Felder, in denen sich die promovierte Landmaschinentechnikerin zu Hause fühlt. Als Tochter eines Immunbiologen wurde ihr die Neugier mit in die Wiege gelegt. Ob die Neigung zur Technik vom Großvater stammt, kann Weltzien nur vermuten. „Es war schon immer so. Ich habe die Fahrräder meiner Brüder repariert und nicht umgekehrt“.

Über Umwege zum Ziel

Seit Oktober 2015 leitet Cornelia Weltzien am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie in Potsdam die Abteilung Technik im Pflanzenbau sowie an der Technischen Universität Berlin das Fachgebiet Agromechatronik. Zur Agrartechnik kam die in den USA geborene und in Freiburg aufgewachsene Forscherin zwar über Umwege, aber dennoch zielgerichtet.

Nach einem Schnupperkurs in einem Zuchtbetrieb während der Schulzeit, der das Interesse der Forscherin für den Pflanzenbau weckte, ging sie mit 21 Jahren zunächst für zwei Jahre auf See. Hier schloss sie 1993 eine Lehre als Schiffsmechanikerin ab. „Auch hier galt mein Interesse vorwiegend der Technik. Aber ich wollte unbedingt auch die Welt bereisen. Diese Neugier war nach einem Jahr Honduras und einen halben Jahr USA noch nicht gestillt“. Dass sie der Schifffahrt danach den Rücken kehrte, lag Weltzien zufolge eher daran, dass sie doch keine „echte Wasserratte“ war und festen Boden unter den Füßen bevorzugte.

Die Technik in den Dienst der Natur stellen

Bis 1999 studierte Weltzien Landmaschinentechnik an der Fachhochschule Köln, arbeitete währenddessen für Agrartechnik-Unternehmen als Traktoren-Entwicklerin und saß hinterm Steuer, um die Prototypen zu testen. Nach einem Zusatzstudium zum Maschinenbau an der Technischen Universität Braunschweig promovierte sie 2008 am dortigen Institut für Landmaschinen und Fluidtechnik zum Thema Assistenzsysteme. „Ich habe immer die Technik in den Dienst der Natur gestellt. Das ist auch die Brücke, zwischen Seefahrt und Landmaschinentechnik. Man muss die Technik so gestalten, dass sie in dem natürlichen Raum funktioniert und nicht umgekehrt.“

Eine Brücke zwischen den Systemen schlagen

Ihre technische Neugier hat Weltzien zu einer wie sie sagt „Systemversteherin“ gemacht, die die Vielfalt der Möglichkeiten optimal nutzen will. „Ich habe versucht aus allen Gebieten das Wichtigste kennenzulernen, um in der Lage zu sein, zwischen Hydraulik, Elektrik, Mechanik und Informatik eine Brücke zu schlagen. Diese Komponenten zusammenzufügen und als System immer besser zu werden, sehe ich als einen Schwerpunkt meiner Arbeit.“

Mit Hightech Pflanzen und Böden vermessen

Die Entwicklung von Assistenzsystemen für die Landwirtschaft ist seit der Promotion ein Steckenpferd der Leibniz-Forscherin. Ihr Motto: Gute Assistenzsysteme sollten die Arbeit erleichtern, aber nicht komplett ersetzen. Hier sei der Mensch als Bediener auch weiterhin die „letzte Überwachungsinstanz“, betont Weltzien. Dieses Prinzip gilt auch beim Einsatz von Drohnen, die Weltzien in verschiedenen Forschungsprojekten nutzt. Ausgestattet mit hochsensiblen Kameras überfliegen die Hightech-Spione das Versuchsfeld und geben beispielsweise Auskunft über den Pflanzenzustand. Im Projekt „FungiDetect“ geht das Team um Weltzien gezielt Pflanzenkrankheiten wie dem Gelbrost auf den Grund. Hier werden sowohl Kamerabilder von Drohnen als auch Multispektrale Bildinformationen von Fahrzeugen mit Daten eines optoelektronischen Sensors, der unter der Blattoberfläche durchs Feld gezogen wird, kombiniert um den Pilzbefall zu erkennen. „Wir sehen darin eine ganz große Chance bei Pflanzenschutzmitteln – gerade bei Fungiziden – die ausgebrachte Menge drastisch zu reduzieren“, erklärt die Wahl-Berlinerin.

Im Rahmen des Verbundprojektes „Intelligence for Soil - I4S“ im BoNaRes Programm des BMBF  arbeitet Weltzien und ihr Team wiederum an einer Multi-Sensorplattform, die über den Acker gezogen wird, um aus der Analyse der verschiedensten Daten wichtige Parameter der Bodenfruchtbarkeit wie etwa pH-Wert, Nährstoffkonzentrationen und Wassergehalt im Boden zu ermitteln. „Zusätzlich setzen wir als Laborversuch in diesem Projekt erstmals die Terahertz -Spektroskopie ein. Unsere Hypothese ist, dass aus der charakteristischen Dämpfung der Terahertz -Wellen auf die physikalische Beschaffenheit des Bodens geschlossen werden kann. Die ersten Ergebnisse sind sehr vielversprechend, aber hier stehen wir noch am Anfang.“

Komplexe Systeme im Blick

Komplexe Systeme zu betrachten, sieht Weltzien als die Herausforderung der heutigen Zeit. Die Digitalisierung sei dabei ein neues Werkzeug, um die Komplexität auf einem höheren Niveau beherrschen zu können. Die Leibniz-Forscherin weiß aus Erfahrung, dass jegliche Technologie nur greift, wenn Landwirte davon überzeugt sind und den Nutzen erkennen. „Als wir die ersten Maschinen hatten, die Saatgut oder Düngemittel während der Ausbringung variabel dosieren konnten, dachten wir, ab morgen wird die ganze Welt Precision Farming machen. Aber es hat dann noch 20 Jahre gedauert bis es in der Breite angekommen ist.“

Wissenbasierte Landwirtschaft als Zukunftsvision

Dass Digitalisierung und Landwirtschaft Hand in Hand gehen, dafür will sich die Landmaschinentechnikerin auch weiterhin stark machen. Mithilfe moderner Technik will sie ihrer Vision von einer wissensbasierten Landwirtschaft auf die Sprünge helfen. „Ich denke, dass wir hier gerade dabei sind, einen großen Schritt nach vorn zu machen. Mithilfe der neuen digitalen Methoden können wir komplexe Systeme zusammenzufassen und den Landwirten so einen Zusatznutzen anbieten, ohne dass sie viel zusätzliche Arbeit reinstecken müssen.“

Autorin: Beatrix Boldt