Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbundprojekt: Verringerung der Distickstoffoxidemissionen beim hydroponischen Anbau von Pflanzen im Gewächshaus (HydroN2O) - Teilprojekt 1 |
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| Titel (englisch): | Collaborative project: Reduction of nitrous oxide emission in hydroponic greenhouse horticulture (HydroN2O) - subproject 1 |
| Beschreibung (dt.): | Eine Verringerung des Anstiegs der atmosphärischen Distickstoffoxid (N2O)-Konzentration ist von entscheidender Bedeutung für die Abschwächung des Klimawandels. Ungefähr 60 % der anthropogenen N2O-Emissionen können der Landwirtschaft und dort vorrangig dem Einsatz großer Mengen synthetischer Stickstoff (N)-Dünger zugerechnet werden. Bei der hydroponischen Produktion von Pflanzen im Gewächshaus sind die N-Versorgung und -Konzentrationen in der Wurzelumgebung über das ganze Jahr hinweg sehr hoch, was potentiell die N2O-Emissionen fördern kann. Jedoch bestehen bei der Pflanzenproduktion in Gewächshäusern auch viele Möglichkeiten der gezielten Steuerung des Gewächshausklimas und der Bedingungen im Wurzelraum. Damit kann entscheidender Einfluss auf die Höhe der N2O-Emissionen genommen werden. Allerdings dürfen diese Maßnahmen nicht das Wachstum der Pflanzen und den Ertrag negativ beeinflussen. Zur Entwicklung von Strategien zur Senkung der N2O-Emissionen aus der intensiven Pflanzenproduktion ist das Verständnis der Bedingungen, die zu hohen N2O-Emissionen führen, notwendig. Dazu sind aus der Vielzahl der Prozesse und Einflussfaktoren, die mit großer zeitlicher und räumlicher Variabilität auf die Höhe der Emissionen einwirken, die wichtigsten zu bestimmen und zu untersuchen. Besonderer Bedeutung kommt dabei dem bisher am wenigsten verstandene Aspekt zu, der Wechselwirkung von Pflanze, Substrat und Mikroorganismen. Auf Grundlage der erhobenen Daten werden Modelle zur N2O-Emission entworfen und Strategien zur Verringerung der Emissionen abgeleitet. Diese werden sowohl experimentell als auch unter Praxisbedingungen geprüft, um so die N2O-Emissionen aus der Pflanzenproduktion in Gewächshäusern entscheidend zu verringern, ohne Ertrag und Produktqualität negativ zu beeinflussen. Die Arbeiten konzentrieren sich auf hydroponische Anbauverfahren, da diese umweltfreundlich und typisch für den Anbau von vielen Kulturen im Gewächshaus sind. |
| Beschreibung (engl.): | The reduction of the increasing nitrous oxide (N2O) concentration is tremendously important for the mitigation of the climate change. Approximately 60 % of the anthropogenic N2O-emissionen is caused by agriculture, i.e. preferentially by the input of large amounts of synthetic nitrogen (N)-fertilizer. In hydroponic plant production in greenhouses N-supply and N-concentration in the root environment are very high during the whole year what might increase N2O-emissionen. However, plant production in greenhouses offers several possibilities to control specifically greenhouse climate and conditions in the root environment. Thereby, it is possible to affect decisively amount of the N2O-emissionen. However, these actions should not reduce plant growth or quality. An important requirement to develop strategies for reduction of N2O-emissionen in intensive plant production is the understanding of the reasons for the N2O-emissionen. We have to determine and investigate the most important processes and influencing factors among the many, affecting the amount of emission with a great temporally and spatial variability. Particular importance has the interaction between plant, substrate and microorganisms, so far least understood. Based on the data collected, models will be developed and strategies derived to reduce N2O-emissionens. Those will be tested both, experimentally and under conditions of the practice. The goal is to reduce N2O-emissionen coming from plant production in greenhouses significantly without negatively affecting yield and produce quality. Research will be focused on hydroponic growing systems, because they are environmentally friendly and typical for the cultivation of many crops in greenhouses worldwide. |
| Ergebnis (dt.): | Im Projekt HydroN2O wurden erstmals belastbare Daten für die saisonale Dynamik der N2O-Emission aus dem hydroponischen Anbau von Gurke und Tomate im Gewächshaus gewonnen. Dabei hat sich gezeigt, dass die N2O-Emission aus der Hydroponik im Vergleich zum hohen Ertrag relativ gering ausfällt. Auf Basis der Untersuchung verschiedener Einflussfaktoren und grundliegender mikrobiellen Prozesse wurden in HydroN2O Minderungsstrategien und Handlungsempfehlungen zur Verringerung der N2O-Emission aus dem hydroponischen Anbau von Pflanzen im Gewächshaus entwickelt. Als gezielte Minderungsmaßnahme zur Reduktion der N2O-Freisetzung durch denitrifizierende Bakterien wird die Gewährleistung einer hohen Sauerstoff-Verfügbarkeit im Anbausubstrat vorgeschlagen. In HydroN2O wurden dazu erste technische Ansätze entwickelt und getestet. Insgesamt können die Ergebnisse von HydroN2O damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz im Gartenbau und dem Erreichen der Ziele des Pariser Abkommens (COP 21) leisten. |
| Ergebnis (engl.): | In the HydroN2O project, reliable data on the seasonal dynamics of N2O emissions from hydroponic cultivation of cucumber and tomato in greenhouses were obtained for the first time. It was shown that the N2O emission from hydroponics is relatively low compared to the high yield achieved with these modern cultivation systems. Based on the investigation of various influencing factors and the underlying microbial processes, mitigation strategies and recommendations for action to reduce N2O emissions from hydroponic cultivation of plants in greenhouses were developed in HydroN2O. As a targeted mitigation measure to reduce N2O release by denitrifying bacteria, the provision of high oxygen availability in the growing medium is proposed. To this end, first technical approaches were developed and tested in HydroN2O. Overall, the results of HydroN2O can make an important contribution to climate protection in horticulture and to achieving the goals of the Paris Agreement (COP 21). |
| Laufzeit: | Beginn: 21.08.2018 / Ende: 31.12.2022 |
| Ausf. Einrichtung: | Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) e V., Großbeeren |
| Themenfelder: | Pflanzenbau, crop production |
| Förderprogramme: | Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft |
| Schlagworte: | Klimaschutz, climate protection, Pflanzenernährung, plant nutrition, Gemüsebau, vegetable production |
| Förderkennzeichen: | 281B204116 |
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