Robuste Nutzpflanzen erforschen Ein Feld für die Landwirtschaft von morgen

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Das Feld ist bestellt, doch die Ernte kommt nicht in den Supermarkt, sondern ins Labor: Auf einem eigens aufgeschütteten Acker wollen Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich die Nutzpflanzen der Zukunft entwickeln. Sie setzen dazu auf kontrollierte Bedingungen und Hightech-Methoden.

Es ist kein gewöhnlicher Acker, der dort am Tagebau Hambach im Rheinischen Revier bepflanzt ist. Das Gebiet dient als Feldlabor des Bioökonomie-Revier-Projekts „AgroInnovationLabs“. Auf eigens aufgeschütteten Feldern an der Sophienhöhe untersucht das Forschungszentrum Jülich, wie Pflanzen auf nährstoffarmen Substraten ressourcenschonend mit möglichst wenig Nährstoffen und Wasser ertragreich angebaut werden können. Das Ziel: Neue landwirtschaftliche Anbaumethoden entwickeln und alternative Feldfrüchte züchten.

„Wir brauchen Nutzpflanzen, die mit wenig Wasser und Nährstoffen gute Erträge liefern. Das gilt sowohl für klassische Nutzpflanzen, die hinterher auf normalen landwirtschaftlichen Böden angebaut werden, wie auch für Pflanzen, die auf nährstoffarmen Böden gedeihen und dort zur Produktion von nachwachsenden Rohstoffen genutzt werden können“, sagt Prof. Ulrich Schurr, Direktor am Institut für Pflanzenwissenschaften am Forschungszentrum Jülich und Initiator des Projekts. Hierfür arbeiten Forschende mit Unternehmen und Landwirtschaft zusammen. Gemeinsam mit RWE haben die Beteiligten ein Feldlabor aufgebaut, das durch die Kombination der Böden und die experimentelle Infrastruktur weltweit einzigartig ist, wie Schurr betont.

Sensoren gegen Überdüngung

Batteriebetriebene Mini-Labore für den Acker

Kalkulierter Wasser- und Nährstoffstress

Die Feldlabore mit extrem nährstoffarmen, sandigen Substraten wurden mit Gehalten von 0, 10, 20 und 30 Prozent an Löss gezielt und gleichmäßig angelegt. Das Sediment Löss ist Grundlage für die Entwicklung verschiedener, nährstoffreicher Böden. RWE Power hat die sechs Hektar große Fläche nach den Vorgaben der Forschenden aufgeschüttet und dem Forschungszentrum Jülich zur Verfügung gestellt.

„Im Gegensatz zu gewachsenen landwirtschaftlichen Böden wurde auf diesen homogenen Substraten nie Dünger eingebracht – sie sind quasi ohne Dünger-Historie“, erläutert die Jülicher Pflanzenforscherin Dr. Christina Kuchendorf. „So wird eine sparsame, nachverfolgbare Nährstoffgabe möglich. Wir können damit Nutzpflanzen auf ihre Nährstoff- und Wassereffizienz testen, für anspruchslose Pflanzen den Mindestbedarf für ausreichende Pflanzenproduktivität ermitteln und den Einfluss verschiedener Bodenverbesserer testen.“

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Versuche zu Düngemitteln und Nährstoffeffizienz

Nach ersten Tests im Jahr 2023 starten jetzt die Pflanzen- und Düngeversuche, bei denen die Leistung der Pflanzen im Freilandlabor untersucht wird. Die Forschenden untersuchen zum Beispiel geeignete Düngemethoden und Effekte von Pflanzen, die den Boden verbessern, etwa durch Fixierung des Luftstickstoffs. Zur Düngung kommen organische Dünger wie Gärreste aus Biogasanlagen und mit Gülle aufgeladene Pflanzenkohle zum Einsatz, deren Nährstoffe langsam an die Pflanzen abgegeben und weniger schnell ausgewaschen werden. Sie regen zudem die Humusbildung an und bilden eine Kohlenstoffsenke.

Angebaut wird in diesem Jahr u. a. die anspruchslose Färberdistel als potenzieller Lieferant für Fasern und hochwertige Industrie-Öle. Sie sorgt mit ihrer tiefen Pfahlwurzel für Kohlenstoffeintrag in den Boden und fördert mit einer langen Blütezeit die Biodiversität. Neben einjährigen Pflanzen wurden zudem mehrjährige Biomasseproduzenten und Bodenverbesserer angepflanzt. Weitere Pflanzen, die Rohstoffe für die Pharma- und Kosmetikindustrie liefern, werden folgen. Aber auch Getreide werden hier in einmaliger Art und Weise auf ihre Nährstoffeffizienz getestet. Das aktuelle Anbaujahr verläuft aufgrund der hohen Regenmengen verspätet. Die Pflanzen müssen zeigen, wie sie damit zurechtkommen.

Neueste Technologie zur Pflanzenvermessung

Die Datenerhebung zur Produktivität der Pflanzen, zu Boden- und Mikroklima an dem wetterausgesetzten Standort an der Sophienhöhe erfolgt ganzjährig. Die Messung erfolgt dabei mit neuesten Technologien direkt an der Pflanze, im Boden und aus der Luft, ohne dass das Pflanzenwachstum beeinträchtigt wird. Die Aufnahme der Daten aus der Luft erfolgt in Zusammenarbeit mit dem benachbarten Ultraleicht-Aero-Club Morschenich.

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