Der Umwelt zuliebe - Waldmonitoring dank RFID-Technologie von smart-TEC
RFID zur eindeutigen Baumidentifikation
Unsere Wälder sind die wichtigsten Lebensräume für Menschen, Tiere und Pflanzen. Sie liefern den einzigen nachwachsenden Rohstoff Holz und spielen eine wichtige Rolle als Klimaregulator. Sie stellen gegenüber anderen Nutzungsformen global die einzig wirksame Kohlendioxidsenke dar und sind die wichtigsten Sauerstoffproduzenten. Der Wald ist ein komplexes Ökosystem und daher ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie Wälder wachsen bzw. sich ihr Wachstum im Laufe der Zeit verändert.
Der Lehrstuhl für Waldwachstumskunde der Technischen Universität München untersucht schwerpunktmäßig die Gesetzmäßigkeiten des Wachstums von Bäumen, Waldbeständen und ganzen Waldlandschaften. Vor allem geht es um das Verständnis, wie Umweltgrößen Boden und Klima, das Baumwachstum beeinflusst, insbesondere durch inner- und zwischenartliche Konkurrenz. Für diese Studie sind langfristige Beobachtungen notwendig, da Bäume einen langen Lebenszyklus aufweisen und sich ihr Wachstum im Laufe ihrer Entwicklung verändert. Für räumliche Analysen auf großer zusammenhängender Flächen oder wenn Fernerkundungstechniken wie Satelliten zum Einsatz gelangen, sind deutlich größere Flächen erforderlich.
Im Rahmen einer Kooperation des Lehrstuhls für Waldwachstumskunde mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR, Oberpfaffenhofen) und der städtischen Forstverwaltung Traunstein wurde eine 25 Hektar große Versuchsfläche im Bereich des Traunsteiner Stadtwaldes angelegt, deren erste Aufnahme im Sommer 2016 abschlossen werden konnte. Diese neue Monitoringfläche wird Teil eines globalen Waldbeobachtungs-Netzwerks, welches durch das Smithsonian Tropical Research Institute, mit Sitz in Washington D.C. / USA, organisiert wird. Durch die Einbindung in dieses Netzwerk erlangt die Versuchsfläche auch internationale Sichtbarkeit. Auf allen in diesem Netzwerk organisierten Waldbeobachtungsflächen werden räumlich explizite ökologische Entwicklungsprozesse, in durch menschliche Eingriffe unbeeinflussten und beeinflussten Wäldern, untersucht. Die permanente Markierung eines jeden einzelnen Baumes ist Voraussetzung für solche Untersuchungen, um ihn eindeutig im Gelände identifizieren zu können. Üblicherweise werden Farbmarkierungen oder Metall- bzw. Kunststoffplaketten verwendet. Beides ist nicht optimal, da Farbmarkierungen verblassen können und Plaketten im Rahmen regulärer Holzerntemaßnahmen abgeschlagen werden können. Auch Spaziergänger oder Tiere können angebrachte Plaketten leicht entfernen.
Aufgrund der Nachteile konventioneller Kennzeichnungsmöglichkeiten in diesem Bereich, wurde im Projekt die Radio Frequency Identification (RFID) eingesetzt. RFID ermöglicht den kontaktlosen Datenaustausch zwischen einem RFID-Transponder und einem RFID-Schreib-/Lesegerät. Die Lese- bzw. Beschreibbarkeit und die mögliche Lesedistanz hängen dabei von verschiedenen Faktoren ab. Die wichtigsten hierbei sind: Holzart, Holzfeuchte, Bauart und Frequenzbereich des RFID-Transponders sowie die Leistungsfähigkeit des RFID-Schreib-/Lesegerätes. Auf Basis dieser Vorteile ergeben sich durch den Einsatz von RFID neue Möglichkeiten der dauerhaften Markierung von Bäumen, einer weitgehenden Unabhängigkeit von der Witterung sowie einer hohen Lebensdauer, welche Nachbesserungen auf ein Minimum reduziert.
Für das Projekt entwickelte die smart-TEC GmbH & Co. KG aus Oberhaching bei München zwei spezielle RFID-Transponder zur Kennzeichnung von verschiedenen Baumgrößen. Für Bäume mit einem Stammdurchmesser von größer 10 cm wurde Transponder Typ 1 eingesetzt. Hierbei handelt es sich um einen miniaturisierten smart-DOME Freestyle UHF, der eine Größe von nur 4,8x4,8x3 mm aufweist. Dieser ist aus einem speziellen, sehr robusten Keramik-Material gefertigt. Durch den kontaktlosen Datenaustausch und der sehr kleinen Baugröße kann der RFID-Transponder direkt im Holzkörper der Bäume eingebracht werden. Dieser Eingriff ist für den Baum unschädlich und hat keinerlei lang- oder kurzfristige Auswirkungen auf seine Gesundheit. In den Jahren nach dem Eingriff wird das Loch einfach überwachsen werden, wobei die Position des RFID-Transponders unverändert bleibt. Typ 2 hingegen ist ein besonders witterungsbeständiger smart-KEY UHF, der aus schlagfestem PPS-Kunststoff hergestellt wird. Er wird mithilfe einer Montageöse direkt über einen Kabelbinder einfach und sicher am Baumstamm befestigt
Die effiziente und dauerhafte Markierung der Einzelbäume ist dabei die entscheidende Voraussetzung, um Messdaten schnell und zuverlässig dem richtigen Baum zuzuordnen. Durch den Einsatz der RFID-Technologie beschreitet der Lehrstuhl einen neuen Weg der permanenten Baummarkierung auf forstlichen Versuchsflächen. In dieser Hinsicht dürften die Erfahrungen der kommenden Jahre zukunftsweisend sein.
