Thorsten Rocksch

• Dr. rer. agr.
• full professor at Berliner Hochschule für Technik

The authors would like to make the following corrections to the published paper [...]

Featured Application The algorithms provided in this work can be applied in most scenarios where fluids and water-soluble substances, e.g., salts, are mixed to meet certain requirements. Examples include hydroponics and aquaponics. Abstract Controlled environment agriculture is a promising alternative to conventional production methods, as it is l...

Poster 027 - EIP-Projekt MoPlaSa: Modulbasierte Bekämpfungsstrategie gegen die Sanddornfruchtfliege Rhagoletis batava Her. – ein Fazit Ulrike Meyer1*, Sandra Lerche1, Sabine Altmann2, Thorsten Rocksch2, Bart Vandenbossche3 1 Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V., Programmbereich 1 „Landschaftsprozesse“, Müncheberg 2Humboldt-Un...

Source-separated, nitrified, and decontaminated human urine constitutes a promising plant fertilizer that contains a large share of the nitrogen and phosphorus in household wastewater, and other plant nutrients. However, human urine contains high levels of sodium and chloride that can affect salt-sensitive greenhouse crops. Replacing mineral fertil...

abstract: Since 2013, a considerable damaging effect of the sea buckthorn fruit fly Rhagoletis batava HER. has been detected in individual sea buckthorn cultivation sites in Brandenburg, which in some cases led to high yield losses. In the following years, cross-state work was carried out to precisely record the extent of the problem and to find su...

In Germany, considerable damage of the sea buckthorn fly Rhagoletis batava Hering 1958 in fruits of sea buckthorn Hippophae rhamnoides L. is fairly new. Up to 100% of the harvest can be lost and methods available for controlling the pest are limited both in organic and in integrated production systems. In response to this, growers, institutions, co...

Consumer and trade organisations demand year-round healthy diets including fresh, high quality vegetables from local producers. However, greenhouse gas emissions (GHG) of heating high-tech greenhouses in northern countries are higher than transporting vegetables produced in southern Europe in unheated tunnels. The aim of this work was to assess GHG...

Artificial neural networks (ANN) have been successfully used for modelling climate and plant signals in greenhouses. This work shows the combination of two ANN models, built and trained separately, and then coupled together. Both models were trained using a data set consisting of 3 complete cultivation periods (2011 until 2013) of 2 venlo-type gree...

Closed fertilisation systems improve the water use efficiency of greenhouse crop production, which reduces groundwater pollution considerably. However, the uptake ratio of water and the individual nutrients is not constant over the cultivation period of most crops. This may result in ion imbalances in the nutrient solution if the composition of the...

Artificial neural networks (ANN) have been successfully used for modelling climate and plant signals in greenhouses. This work shows the combination of two ANN models, built and trained separately, and then coupled together. Both models were trained using a data set consisting of 3 complete cultivation periods (2011 until 2013) of 2 venlo-type gree...

Die Genauigkeit der Nmin-Analyse hängt wesentlich von der Anzahl der Einstiche zur Herstellung der Mischprobe ab. Empfohlen werden bei einer Flächengröße von einem Hektar 16 Einstiche, allerdings wird hierbei von einer Bodenprobenahme vor Kulturbeginn im zeitigen Frühjahr ausgegangen. Im Rahmen der novellierten Düngeverordnung (DüV) ist auch eine...

Im Jahr 2012 trat in Deutschland erstmals die auf Sanddorn spezialisierte Sanddornfruchtfliege (Rhagoletis batava Her.) mit Fruchtschäden in Produktionsanlagen in Erscheinung. Bereits 2013 gab es lokal schwere Schäden, die in den letzten Jahren deutlich zunahmen. In Osteuropa und Asien zählt Rh. batava zu den Hauptschädlingen bei Sanddorn. Da in De...

The integration of agricultural production systems into urban areas is a challenge for the coming decades. Because of increasing greenhouse gas emission and rising resource consumption as well as costs in animal husbandry, the dietary habits of people in the 21st century have to focus on herbal foods. Intensive plant cultivation systems in large ci...

Controlled regulation of plant growth is a general prerequisite for the production of marketable ornamental plants. Consumers as well as retailers prefer stronger, more compact plants with greener leaves as these not only better meet a certain desired visual quality but also allow for a maximization of production per unit area as well as facilitati...

Ionenselektive Elektroden (ISE) werden meist in Laboren zur potentiometrischen Bestimmung der Aktivität eines bestimmten Ions in einer Lösung mit verschiedenen Ionen verwendet. Für die Pflanzenernährung relevante Elektroden sind unter anderem für NO3-, K+, Ca2+, Na+ und Cl—Ionen verfügbar. Der Einsatz von ISE in der gartenbaulichen Praxis scheitert...

Im Rahmen eines mehrjährigen Verbundvorhabens wurden Möglichkeiten der Optimierung geschlossener Wasser- und Nährstoffkreisläufe für Gewächshauskulturen untersucht. Dazu ist eine Anlage zur ionenspezifischen Steuerung der Nährlösung entwickelt worden, bei der einerseits Modelle der Wasser- und Nährstoffaufnahme integriert wurden und andererseits di...

An increasing amount of greenhouse vegetables is produced using hydroponic systems. The used mineral fertilizers are often generated in energy consuming processes (esp. nitrate in Haber-Bosch) or gained from finite resources (esp. phosphate rock). Recovering the respective nutrients from waste streams is a promising option to make crop production m...

The trend in greenhouse automation systems is to listen to plant signals while trying to minimize the ecological footprint of the vegetable production. In this work,we present a model based on artificial neural networks (ANN), which can be used to support the measuring of plant signals and help to improve the reliability of the data collected. This...

The permanent control of drain solution in closed nutrient cycle allows a suitable nutrient dosing. The frequent adaptation of the nutrient solution composition resulted in significant increase of the yield and a lower incidence of blossom-end-rot in tomatoes.

The use of ion-selective electrodes in closed irrigation systems is possible, but the environmental conditions must be adapted. Feeding the samples to the ISE-measuring system enables automated calibration and control of ISE. Also the lifetime of ISE is increased if these are not permanently in liquids. Changes in the ion concentrations of nutrient...

In the present experiment, the fruit growth is to be recorded using a modified smart phone camera. Firstly, the project aims at correct sizing of round fruits like e.g. tomatoes, as precisely as possible. Reference areas are used to determine the size. The masks with defined dimensions can be attached to the observation objects and enable an exact...

Zusammenfassung: Im vorliegenden Versuchsansatz soll das Fruchtwachstums mithilfe einer modifizierten Smartphone-Kamera erfasst werden. Als Projektziel steht zunächst eine möglichst exakte Größenbestimmung runder Früchte wie z.B. Tomaten. Zur Größenbestimmung werden Referenzflächen genutzt. Die Masken mit definierten Abmessungen können an die Beoba...

Seit über 70 Jahren werden am Lisavenko-Institut Barnaul Züchtungsarbeiten an Sanddorn geleistet. Aktuelle Sorten zeichnen sich durch sehr große Früchte mit hohem Öl- und Carotinoidgehalten aus. Darüber hinaus sind die Sträucher nur sehr schwach bedornt. In der Vergangenheit hat sich jedoch gezeigt, dass russische Sanddornsorten beim Anbau in Mitte...

Net photosynthetic rate per unit leaf area(PN) is regarded as a standard parameter indicating the maximum photosynthetic activity of leaves under the measurement environmental conditions, which can be measured non-destructive and in real time by gas exchange instruments, e.g., using BERMONIS. However, it is not quite clear if it is possible to calc...

Mit geschlossenen Düngungs-und Bewässerungssystemen können die Wassernutzungseffizienz von Gewächshauskulturen verbessert und Nährstoffausträge in die Umwelt verhindert werden. Allerdings ändert sich das Nährstoffaufnahmeverhalten im Kulturverlauf, zum Beispiel durch veränderte Klimabedingungen und zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien. Dies kan...

Im ZINEG-Projekt wurden an mehreren Standorten Zukunftskonzepte für Unterglaskulturen entwickelt mit dem Ziel, den Energieverbrauch wesentlich zu senken und CO2-Emissionen zu reduzieren. An den Standorten Berlin, Hannover, Schifferstadt und Osnabrück entstanden Projekte mit unterschiedlichen Konzepten aber gleichgerichteter Zielsetzung. Die Pflanze...

The determination of leaf area is essential to understand the interaction between plant development and prevailing environmental factors during the growing season. In particular, the precise estimation of the leaf area index (LAI) is a prerequisite for modelling of canopy energy and mass fluxes, especially of canopy transpiration. Therefore, variou...

This study evaluated if an Artificial Intelligence climate forecasting model can be considered as a useful tool for saving energy in semi-closed greenhouses. Preliminary results are presented on the 5-Minutes prediction of the internal air temperature and humidity modeled with Artificial Neural Networks (ANN). Since the final goal of the simulation...

This study evaluated if an Artificial Intelligence climate forecasting model can be considered as a useful tool for saving energy in semi-closed greenhouses. Preliminary results are presented on the 5-Minutes prediction of the internal air temperature and humidity modeled with Artificial Neural Networks (ANN). Since the final goal of the simulation...

The water and carbon footprint of the presented dried tomato value chain is compared to the conventional process. The coupling of pre- and post-harvest processes, namely growing and drying respectively, is analyzed for resource consumption optimization. The growing system of tomatoes (Solanum lycopersicon L. cv, Pannovy) in an energy efficient gree...

Seit vielen Jahren wird das Konzept semigeschlossenes Gewächshaus für den Gemüsebau weiterentwickelt. Ziel ist es, den Heizenergiebedarf zu senken, die durch Verwendung fossiler Brennstoffe entstehenden CO2-Emissionen drastisch zu vermindern und höhere Erträge durch länger zu realisierende CO2-Anreicherung am Tage zu erzielen. Für die Wirtschaftlic...

In den vergangenen 3 Jahren konnte nachgewiesen werden, dass durch Vibrationen eine Wuchshemmung bei verschiedenen Zierpflanzen erreicht wird. Die Wirkung ist abhängig von der Einwirkzeit, der Frequenz und der Amplitude der Schwingungen. Zur technischen Umsetzung der Versuche wurden spezielle Tische entwickelt, bei denen an verstärkten Tischplatten...

Ethylen (Ethen, C2H4) zählt zu den endogenen organischen Verbindungen der Wachstumsregulatoren, welche auf biochemischen Weg die Entwicklung und das Wachstum der höheren Pflanzen koordinieren. Die Bildung und Freisetzung erfolgt in allen Geweben und entsteht in Abhängigkeit zu Seneszenzprozessen (u.a. Fruchtreife) und als Reaktion auf abiotische un...

We present an application of time-series prediction to the climate inside a greenhouse. We use an Artificial Neural Network (ANN) model to predict the air temperature and relative humidity inside the greenhouse 5 minutes in advance. Such a model generates a One Step Prediction (OSP). We iterate this OSP to get Long-Term Predictions (LTP), thus gene...

2009 to 2014, the joint research program ZINEG is carried out in Germany. Its main aim is to reduce the consumption of fossil fuels and hence the CO2 emissions up to 90% for production in greenhouses. At Humboldt University the research is focused on using a greenhouse system as solar thermal collector with above-ground heat storage. During the tom...

An advanced prototype of a phytomonitor was developed at Humboldt University in the frame of the national ZINEG project for low energy greenhouses (www.zineg.de). Ten leaf cuvettes were allocated to different tomato leaves in the canopy to get a representative average of the gas exchange of younger and older leaves under shaded and non-shaded condi...

Die Entwicklung im Unterglasanbau zeigt, dass heutzutage Gemüse auf hohem Niveau produziert wird. Combined Farming spiegelt dabei nur einen Sektor wider, der in der Vergangenheit mit der Kombination aus intensivem Gemüseanbau und der Fischproduktion oder der Algenproduktion in Verbindung gebracht wurde. Zukunftsorientiert wird eine weitere Form die...

Die Klimaregelung in Gewächshäusern erfolgt meist nach fest eingestellten Sollwerten (z.B. für Tag-/Nacht-Temperatur, maximale Luftfeuchte, CO 2 -Begasung und Zusatzbelichtung). Die Festlegung der Sollwerte erfolgt dabei häufig nach Erfahrungswerten zur Kulturführung und ökonomischen Kennzahlen, die individuell an die aktuellen Rahmenbedingungen an...

Angesichts wachsender Energiekosten und Umweltbelastungen durch fossile Brennstoffe ist die Steigerung der Energieeffizienz bei Gewächshäusern von großer Bedeutung. Daher wurde die ZukunftsInitiative NiedrigEnergieGewächshaus (ZINEG) initiiert. Das Gesamtziel der von 2009 bis 2014 durchgeführten nationalen Verbundforschung war es, den fossilen Wärm...

Ziel des Berliner Teils der ZINEG war die Weiterentwicklung des Konzeptes zur Nutzung von Gewächshäusern als Sonnenkollektoren zur Verminderung des Einsatzes von fossilen Brennstoffen. Solarkollektorgewächshäuser sind Anlagen, bei denen die einfallende Solarenergie zur Pflanzenproduktion und Beheizung des Gewächshauses selbst dient, sowie im Übersc...

Die Klima- und Prozesssteuerung in Gewächshäusern erfolgt überwiegend nach Innenklima- und Wettermessdaten. Bezüge zu pflanzenphysiologischen Prozessen werden dabei nicht hergestellt. Im Rahmen des ZINEG-Verbundvorhabens wurde das Bermonis-System zur Erfassung von Phytosignalen entwickelt, die zur Steuerung von Gewächshausprozessen genutzt werden k...

Das technische Konzept des Berliner semi-geschlossenen Gewächshauses unterscheidet sich von anderen Ansätzen in 3 Komponenten: 1. flexibler Betrieb der Wärmepumpe, 2. Nutzung von oberflächigen Wasserreservoirs für die Wärmespeicherung, 3. stille Kühlung mit Rippenrohrwärmetauscher unter dem Dach.

Ein kompakter Wuchs ist bei der Kultivierung von Zierpflanzen ein angestrebtes Ziel. Hierbei spielt der Einsatz von chemischen Wachstumsregulatoren auch heute noch eine tragende Rol-le. Gerade in der Produktion von Bio-Zierpflanzen besteht ein zwingender Handlungsbedarf, hier dürfen keine chemischen Wachstumsregulatoren verwendet werden. Obwohl kul...

Werden Gewächshäuser geschlossen betrieben, kommt es zu einer Akkumulation von Wasserdampf im Inneren. Dies kann phytosanitäre Probleme verursachen oder physiologische Funktionen wie die Fruchtbildung beeinflussen. Hierzu gibt es differente Aussagen. So konnte bei Versuchen am IGZ ein Zusammenhang zwischen hoher relativer Luftfeuchte und vermindert...

Um Gewächshäuser als Sonnenkollektoren zu nutzen, müssen Kühleinrichtungen im Inneren eingesetzt werden, um die überschüssige Wärme bei hohen solaren Einstrahlungsraten entziehen zu können. Aus physikalischer Sichtweise ist der Dachraum der geeignete Ort dafür, da warme und feuchte Luft infolge des Dichteunterschiedes aufsteigen. Deshalb wurden im...

Im Versuchsjahr 2011 wurden die Ergebnisse aus 2010 zur energetischen Bewertung des Kollektorsystems bestätigt. So konnte auch im zweiten Versuchsjahr nahezu die Hälfte der eingestrahlten Solarwärme aus dem Kollektorgewächshaus gewonnen werden. Dabei entstanden ca. 44.000 Liter Kondensationswasser (144 l/m²) an den Kühlrohren im Dachbereich. Diese...

Special monitoring systems, which measure phytosignals under production conditions, are used to obtain and transfer plant information online in a non-destructive manner. These gas change monitoring systems are suitable for continuous measurements of transpiration and photosynthesis of greenhouse cultures. At Humboldt-Universität zu Berlin one such...

The conventional method for calculating the heat demand in greenhouses uses the difference of inside and outside air temperature as well as heat consumption coefficients (Ucs-values). These values give an indication of the sensible heat loss at a temperature difference of 1 K on 1 m2 covering material. However, greenhouses also lose latent heat by...

Due to the climate change and increasing prices for fossil fuels, a new climate strategy for closed greenhouses was developed at the Humboldt-Universität zu Berlin and compared to a conventional climate strategy. One of the main objectives of this study was to investigate the effects of climate conditions in a closed greenhouse on plant growth, fru...

Closed and semiclosed greenhouses are used to collect thermal solar energy and for cooling technology. Other than the problem of long-term energy storage in closed greenhouses, the assembly and capacity of cooling and heating systems and the operational control of the microclimate and energy management system are the focus of research and developme...

Climate change will lead to an excessive change in climate conditions in greenhouses, particularly during the summer. Therefore, a new climate strategy for greenhouses was developed to avoid plant damages. In this context, interactions between changing microclimatic conditions depending on different climate strategies and plant growth, fruit yield...

Gewächshäuser ähneln mit ihrer strahlungsdurchlässigen Konstruktion den Solarkollektoren. Daher bietet sich eine parallele Nutzung als gärtnerische Produktionsstätte und thermischer Solarkollektor an. Hierzu wurde an der HU Berlin eine moderne Versuchsanlage errichtet.

To save energy in greenhouses ore harvest energy from closed systems a lot of equipment is available for better isolation and heat extraction inside the greenhouse. Some of this equipment like multi-layer screen systems ore heat exchangers for cooling and dehumification has to be attached above the canopy in the roof zone of the greenhouse. However...

For the description of interactions between light and net photosynthesis, gas exchange measuring systems are available to measure CO2 gas exchange on single leafs. Most of these systems are working with hand held instruments with integrated PAR sensors to describe the light conditions while measurement. Since these measurements are selective on sin...

Zusammenfassung: Ein automatisiert arbeitendes Steuerungssystem soll den Einsatz einer standort-und kul-turangepassten Tropfbewässerung erleichtern. Bodenfeuchtesensoren in verschiedenen Tiefen messen die Feuchtedynamik in Folge eines Bewässerungsereignisses. Diese wird bewertet und das folgende Bewässe-rungsintervall selbstlernend dem Standort und...

Closed greenhouses are operating for simultaneous solar energy collecting and plant production. For this, a compromise has to be made between climate control in order to withdraw a maximum of heat energy and optimal growth condition. The coefficient of performance of a solar heat system increases with low temperature differences between heat source...

Da Gewächshäuser mit ihrer strahlungsdurchlässigen Konstruktion prinzipiell thermischen Solarkollektoren ähneln, bietet sich eine bivalente Nutzung als Produktionsstätte für Pflanzen und thermischer Solarkollektor an. Das Berliner Teilprojekt im Forschungsverbund ZINEG untersucht mit einem veränderten technischen Konzept der Kühlung und Wärmespeich...

Da Gewächshäuser mit ihrer strahlungsdurchlässigen Konstruktion thermischen Solarkollektoren ähneln, bietet sich eine parallele Nutzung als gärtnerische Produktionsstätte und thermischer Solarkollektor an. Hierzu entstand innerhalb des Forschungsverbundes ZINEG an der Humboldt-Universität zu Berlin ein modernes Solarkollektorgewächshaus als Venloba...

Dado que los invernaderos semejan colectores de energía solar gracias a su estructura transparente, es factible usarlos para el doble propósito de cultivar plantas y obtener energía térmica solar. El proyecto de cooperación ZINEG tiene una estación experimental en Berlín, la cual se dedica a la investigación de un sistema técnico de enfriamiento ad...

Alle Zineg-Versuche erfolgen mit dem Ziel, den Verbrauch fossiler Energieträger, sowie den Ausstoß von fossilem CO2 so weit wie möglich zu reduzieren. Die Realisierung der angestrebten Energieeinsparung soll durch einen systemorientierten Ansatz erfolgen, bei dem sowohl technische Innovationen als auch pflanzenbauliche Maßnahmen in Kombination zum...

Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) is cultivated in Germany frequently on border areas of agronomic use. The yield depends thereby strongly on the cultivation methods and the used cultivars. About the two 2006 certificated cultivars ´Sirola´ and ´Habego´ so far no comparative cultivation experiences are present. The effects of differentiated c...

Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) is cultivated in Germany frequently on border areas of agronomic utilization. Growth and yield strongly depend on the cultivation methods and used cultivars. So far, no comparative studies are available for the new cultivars´Sirola´and ´Habego´. The effects of differentiated cultivation methods on the yield h...

see poster..

Gas exchange within the root zone could strongly affect the growth of cultivated plants. In particular, compressed substrates with high moisture levels have low air content. A reduction in oxygen and an increase in carbon dioxide concentration, caused by the microbial activity and root respiration, can also be observed. Currently there is little in...

The objective of this study was to investigate how irrigation affected the gas (CO2 and O2) composition in air space of different substrates and how the changes in the substrate air composition influenced some plant physiological and growth parameters. In the first investigation, Ficus benjamini L. was cultivated in two different peat substrates (A...

A two-stage experiment was performed to determine the influence of a high-pressure fog system on the CO2 concentration and gas exchange efficiency (GEE) in greenhouses with CO2 enrichment. The experiments were carried out with tomatoes (Lycopersicon esculentum). Photosynthetic GEE was introduced as a new evaluative quantity to represent the short-t...

See poster...

Gas exchange within the root zone could strongly affect the growth of cultivated plants. In particular, compressed substrates with high moisture levels have low air content. A reduction in oxygen and an increase in carbon dioxide concentration, caused by the microbial activity and root respiration, can also be observed. Currently, there is little i...

An experiment was performed to compare a new control strategy for coupled cooling and CO2 enrichment purposes. Tomatoes were grown in a hydroponic system. Sensor information's about plant responses were integrated into the new control. The core idea for the new cooling method is a changing in the priority of the technical systems. If cooling is req...

One of the most effective naturally occurring insecticide powders is diatomaceous earth (DE), which contains above 96 % of silica (silicon dioxide SiO2). In recent days, the possibility to use new improved DE formulations for plant protection in horticulture has been the focus of research. For aphids and other under-leaf insects only insecticides d...

Sanddorn (Hippophae rhamnoides L.), ein Ölweidengewächs mit weiträumigen natürlichen Vorkommen in Asien und Europa, wird bereits seit langer Zeit vor allem in Sibirien und der Mongolei als Heilpflanze verwendet. In Europa sind Sanddornprodukte überwiegend als natürlicher Vitamin-C-Spender bekannt. Aufgrund einer Reihe wertvoller Fruchtinhaltsstoffe...

Due to their high fruit content, wild-fruits are used in the production of foodstuffs, cosmetics and phyto-pharmaceuticals. The mechanised harvest of wild-fruits has however, proved itself to be problematic, the low fruit mass in combination with the force required to remove the fruit has led to an impasse in berry harvesting technology. Added to t...