Diversifizierter Pflanzenbau

Foto: ATB

Forschen für eine umweltgesteuerte, diversifizierte pflanzliche Produktion

Wir entwickeln Technik und Verfahren für die pflanzenbauliche Produktion. In der Bioökonomie liefert pflanzliche Biomasse nicht nur Nahrungs- und Futtermittel, sondern ist auch die Grundlage für biobasierte Stoffe und Energie. 

Mit unserer Forschung folgen wir dem Konzept einer umweltgesteuerten, hochgradig diversifizierten agroökologischen Produktion. Hierbei nutzen wir die Vorteile der Digitalen Transformation und unterstützen den Übergang von Präzisionslandwirtschaft zu einem neuen Ansatz "Diversität durch Präzision"

Der Verlust an Biodiversität ist derzeit eines der drängendsten Probleme weltweit. Der gemischte Anbau verschiedener Kulturen auf einer Fläche, also das Zusammenwirken verschiedenster Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen in sogenannten Inter- oder Mixed Cropping-Systemen birgt viele Vorteile, u. a. eine verbesserte Resilienz und höhere Gesamterträge.  

Für ein agiles Management solch diverser und komplexer Produktionssysteme müssen Maschinen, Sensoren, Kontrollsysteme, Algorithmen und insbesondere die Bewirtschaftungsstrategien angepasst werden. Der systemische Ansatz der Kreislaufwirtschaft erfordert zudem ein besseres Verständnis des Mikrobioms und seiner Wechselwirkungen innerhalb landwirtschaftlicher Systeme.

Unsere Forschung befasst sich mit der Entwicklung von smarten Sensoren zur digitalen Erfassung von Umweltbedingungen und Pflanzenstatus und methodischen Fragen der intelligenten Bildanalyse. Diese digitalen Methoden sollen entscheidende Beiträge zur Weiterentwicklung der sensorbasierten Prozesssteuerung und -automatisierung leisten als Voraussetzung für die komplexen Steuerungssysteme einer zirkulären Bioökonomie.
Eine zentrale Aufgabe liegt in der Entwicklung digitaler Zwillinge für eine wissensbasierte, präzise, dynamische und anpassungsfähige Prozesssteuerung dieser sehr komplexen Systeme.

Für unsere Forschung steht uns u. a. das ATB Fieldlab for Digital Agriculture in Marquardt mit einer Teststrecke für Bodensensoren und einer Installation zur automatisierten Datenerfassung in Obstbaumkulturen. Zudem werden Forschungsarbeiten perspektivisch in den Leibniz-Innovationshof am Standort Groß Kreutz (derzeit im Aufbau) implementiert.

Bodengesundheit

Im Forschungsfokus steht die Weiterentwicklung proximaler Bodensensorik, um alle für eine nachhaltige Pflanzenproduktion relevanten Informationen digital erfassen zu können, sowie die Entwicklung und Anwendung biologischer Sensorsysteme zur Analyse der Bodengesundheit. Ziel ist eine nachhaltige Nutzung und Verbesserung des Bodens.

Pflanzengesundheit

Unser Forschungsfokus liegt auf einem präzisen Pflanzenmonitoring mit Hilfe insbesondere optischer Sensorsysteme wie LIDAR oder Multispektralkameras - im Acker- und im Gartenbau. Daten aus der In-situ-, Nah- und Fernerkundung liefern Informationen über den Zustand von Pflanzen und Krankheitserregern bzw. Schädlingen. Ziel eines präzisen Pflanzenmonitorings ist es, den Pflanzenschutz umweltfreundlich auszugestalten und durch Stärkung der Pflanzengesundheit die Nahrungsmittelversorgung zu sichern.

Automatisierung

Digitalisierung und Robotik sollen langfristig als verlässliche Kontrollsysteme die Vielfalt in der Landwirtschaft unterstützen. In unserem Forschungsfokus stehen die Identifizierung und Entwicklung von Assistenzsystemen sowie von automatisierten und Feldrobotik-Anwendungen. Simulations- und IoT-Technologien kommen zum Einsatz, um Digitale Zwillinge, hochautomatisierte Feldsensorsysteme, Feldmaschinen und Feldrobotik zu entwickeln und zu verbessern.

Systemanalyse und -bewertung

Ziel ist es, die Auswirkungen landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsmaßnahmen auf Treibhausgasemissionen, Wasserproduktivität und IKT-Anwendung zu ermitteln sowie ein besseres Verständnis mikrobieller Prozesse zu gewinnen. Rebound-Effekte werden analysiert.

Sprecher*in des Programmbereichs

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