Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)

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Titel: Verbundprojekt: Technische Verfahren für geschlossene Pflanzenproduktionssysteme zur Minderung von THG-Emissionen und klimawandelbedingtem abiotischen Stress (MinTHG) - Teilprojekt 3
Titel (englisch): Collaborative project: Technical procedures for closed crop production systems to reduce greenhouse gas emissions and climate change-induced abiotic stress (MinTHG) - Subproject 3
Beschreibung (dt.): Zu den größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts gehört die Folgeneindämmung der weltweiten Klimaveränderungen, die hauptsächlich durch THG-Emissionen verursacht werden. Einen Beitrag dazu könnten weiterentwickelte und intelligent gesteuerte Gewächshaussysteme leisten. Deshalb liegt das Hauptziel des anzugehenden Projekts mit insgesamt 5 Projektpartnern darin, neue innovative technische Verfahren für das Gesamtsystem Gewächshaus zu entwickeln, mit denen nicht nur eine substanzielle Reduzierung der THG-Emissionen erzielt, sondern auch der Verbrauch von Frischwasser- und Düngerressourcen reduziert wird. Dieses Ziel liegt im sehr engen Kontext mit der Optimierung mikroklimatischer Bedingungen (Temperatur, relative Luftfeuchte, Lichtintensität und CO2-Konzentration) im geschlossenen Pflanzenproduktionssystemen, um unabhängig von den Klimaveränderungen die Nahrungsmittelversorgung der Bevölkerung mit qualitativ hochwertigen Produkten zu gewährleisten. Dabei liegt der Fokus auf der Findung eines optimalen Kühlverfahrens, der Entwicklung neuer außenklimaangepasster CO2-, Licht- und Nährlösungssteuerungsstrategien sowie neuer Substrate und substratloser Kultursysteme für geschlossene Gewächshaussysteme, die unter Berücksichtigung der Reduzierung abiotischer Stressfaktoren in Zeiten der zunehmenden Variabilität der Klimabedingungen vorgenommen wird. Innerhalb der Untersuchungen zu den Veränderungen des Phänotyps in Abhängigkeit der angewendeten Verfahren sind die gemessenen Phytosignale (Photosynthese, Transpiration, Blatttemperatur stomatäre Leitfähigkeit, Chlorophyllfluoreszenz etc.) und Laboranalysen Teil des Projekts, um Veränderungen im Primär- und Sekundärmetabolismus der Pflanzen und somit Veränderungen der Produktqualität und –quantität zu detektieren.
Beschreibung (engl.): One of the major challenges of the 21st century is the mitigation of global climate change, which is mainly caused by greenhouse gas emissions. One contribution to this could be made by advanced and intelligently controlled greenhouse systems. Therefore, the main objective of the forthcoming project, with four project partners, is to develop and optimize innovative technical procedures for the greenhouse system as a whole. This will be done not only to achieve a substantial reduction in greenhouse gas emissions, but also to reduce the consumption of freshwater and fertilizer recourses. This goal is in the context with the optimization of microclimatic conditions, such as temperature, relative humidity, light intensity and quality as well as CO2 concentration, in the closed plant production system to ensure the high-quality food supply to the population regardless of the climatic changes. The research is especially focussed on the finding of an optimal cooling process, the development of new outdoor climate-adapted CO2, light and nutrient solution control strategies, as well as new substrates and substrate-less culture systems for closed greenhouse system, taking into account the reduction of abiotic stress factors in times of increasing variability of climatic conditions. Within the frame of investigations on the changes of the phenotype caused by the technical procedures, online measured phytosignals (photosynthesis, transpiration, leaf temperature, stomata conductance, chlorophyll fluorescence etc.) and laboratory analyses are parts of this project to detect changes in the primary and secondary metabolism of plants and associated changes in product quality and quantity.
Ergebnis (dt.): Die Entwicklung technischer Verfahren und deren Steuerung mit neuen Algorhythmen sowie die Entwicklung organischer Substrate führten bei der hydroponischen Tomatenproduktion in semi-geschlossenen Gewächshäusern zur Einsparung von THG-Emissionen und Optimierung des Klimas. Innerhalb einer Kulturperiode konnten die THG-Emissionen um 173,4 t CO2/ha Anbaufläche gegenüber dem konventionellen Tomatenanbau reduziert werden (-15 %). Diese setzt sich aus der Einsparung von 19,4 t CO2-eq/ha durch die Energiegewinnung mit einem Wasservorhang, 38 t CO2-eq/ha durch eine frühere Energieschirmschließung nach Photosyntheseraten, 24 t CO2-eq/ha bei der Holzfasersubstratproduktion vs. Steinwollproduktion und einer reduzierten CO2-Emission bei der CO2-Applikation um 92 t CO2/ha zusammen. Der Wasservorhang reduziert außerdem die Temperatur und erhöht die relative Luftfeuchte sowie die CO2-Konzentration im Gewächshaus, was die Photosynthese und Akkumulation von Sekundärmetaboliten von Tomaten verbessert.
Ergebnis (engl.): The development of technical processes and their control with new algorithms as well as the development of organic substrates led to GHG emission savings and climate optimization in hydroponic tomato production in semi-closed greenhouses. Within one cultivation period, GHG emissions were reduced by 173.4 t CO2/ha of cultivated area compared to conventional tomato cultivation (-15%). This is composed of savings of 19.4 t CO2-eq/ha due to energy production with a water curtain, 38 t CO2-eq/ha due to earlier energy screen closure controlled by photosynthetic rates, 24 t CO2-eq/ha caused by the use of wood fiber substrates instead of rock wool substrates, and reduced CO2 emissions in CO2 application by 92 t CO2/ha. The water curtain also reduces temperature and increases relative humidity and CO2 concentration in the greenhouse, which improves photosynthesis and accumulation of secondary metabolites of tomato.
Laufzeit: Beginn: 01.09.2018 / Ende: 31.12.2022
Ausf. Einrichtung: Klasmann-Deilmann GmbH - Research and Development, Geeste
Themenfelder: Pflanzenbau, crop production
Förderprogramme: Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft
Schlagworte: Klimaschutz, climate protection, Gartenbau, horticulture, Unterglas / geschützter Anbau, greenhouse cultivation / protected cultivation, Digitalisierung, Digitale Welt, digital world, Klimaanpassung, climate change adaptation
Förderkennzeichen: 281B203716
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Weizen*

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"Kleegras und Grünland"

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