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Combined Farming - Ingenieurtechnische Lösungen für Gewächshaussysteme zur nachhaltigen Lebensmittelproduktion

Authors:

Abstract

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 dieser Innovationen im Gewächshausanbau etabliert werden, bei der der intensive Gemüseanbau und die Solarenergiegewinnung miteinander gekoppelt sind. Bei diesem neuartigen Produkti-onssystem müssen jedoch neue dynamische Sollwerte für eine präzise Klimaführung im Gewächshaus angewendet werden, um eine hohe Energieausbeute zu realisieren, ohne dass die Pflanzenproduktion negativ beeinflusst wird. Da vermutet wurde, dass sich die klimatischen Bedingungen in solchen Gewächshaussystemen verändern, standen die Auswirkungen dieser auf das Pflanzenwachstum, den Ertrag und die Qualität von Tomaten im Fokus der Untersu-chungen. Basierend auf der reduzierten Lüftungsfrequenz in dem erwähnten Energy-Harvesting-System (EHS) erhöhte sich die mittlere Temperatur, die relative Feuchte und der CO 2 -Gehalt der Um-gebungsluft gegenüber herkömmlichen Gewächshäusern. Obwohl die Lichtinterzeption in dem EHS um 11 % gegenüber einem konventionellen Gewächshaus erhöht war, resultierten diese mikroklimatischen Veränderungen in höhere Photosyntheseraten und einem damit verbundenen schnelleren Pflanzenwachstum. Am Ende der Versuche führten diese pflanzenphysiologischen Reaktionen zu 1,5 m längeren Pflanzen, die maßgeblich für eine Erhöhung des Ertrags um 21,4 % in Relation zur konventionellen Produktionsweise verantwortlich waren. Weiterhin ist als vorteilhaft zu bewerten, dass eine Verbesserung des ernährungsphysiologischen Wertes der Tomaten unter den Produktionsbedingungen im EHS erzielt werden konnte. Im Vergleich zu konventionell behandelten Tomaten förderte die neue mikroklimatische Umgebung im EHS die Akkumulation von primären und sekundären Metaboliten in Tomaten, wie z.B. die lösliche Trockensubstanz (um 9 %), Lycopin (um 22 %), ß-Carotin (um 21 %), Gesamtphenole (um 8 %) und Vitamin C (um 26 %). Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass ein EHS zur nachhaltigen Produktion von Tomaten eingesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang führten die mikroklimatischen Veränderungen im EHS zu einer Abnahme der Pflanzentranspirationsraten, wodurch die Bewässerungstakte und somit die Bewässerungsmenge drastisch reduziert werden konnte. Ba-sierend auf diese Gegebenheit, auf die Wiederverwendung der gespeicherten Energie und den erwähnten höheren Erträgen konnte die Wassernutzungs-und die Energienutzungseffizienz im EHS um 71 % und 43 % entsprechend verbessert werden.
VORTRÄGE / SESSION 3 / ZUSAMMENHANG VON PFLANZENREAKTIONEN UND
UMGEBUNGSBEDINGUNGEN IM NIEDRIG-ENERGIE-GEWÄCHSHAUS
Combined Farming - Ingenieurtechnische Lösungen für Gewächshaussysteme
zur nachhaltigen Lebensmittelproduktion
1
Dannehl, D.,
2
Huyskens-Keil, S.,
1
Rocksch, T.,
1
Schuch, I. und
1
Schmidt, U.
Humboldt-Universität zu Berlin, LGF,
1
FG Biosystemtechnik und
2
Urbane
Pflanzenökophysiologie, 14195 Berlin.
Dennis.Dannehl@agrar.hu-berlin.de
Die Entwicklung im Unterglasanbau zeigt, dass heutzutage Gemüse auf hohem Niveau pro-
duziert wird. Combined Farming spiegelt dabei nur einen Sektor wider, der in der Vergan-
genheit mit der Kombination aus intensivem Gemüseanbau und der Fischproduktion oder der
Algenproduktion in Verbindung gebracht wurde. Zukunftsorientiert wird eine weitere Form die-
ser Innovationen im Gewächshausanbau etabliert werden, bei der der intensive Gemüseanbau
und die Solarenergiegewinnung miteinander gekoppelt sind. Bei diesem neuartigen Produkti-
onssystem müssen jedoch neue dynamische Sollwerte für eine präzise Klimaführung im Ge-
wächshaus angewendet werden, um eine hohe Energieausbeute zu realisieren, ohne dass die
Pflanzenproduktion negativ beeinflusst wird. Da vermutet wurde, dass sich die klimatischen
Bedingungen in solchen Gewächshaussystemen verändern, standen die Auswirkungen dieser
auf das Pflanzenwachstum, den Ertrag und die Qualität von Tomaten im Fokus der Untersu-
chungen.
Basierend auf der reduzierten Lüftungsfrequenz in dem erwähnten Energy-Harvesting-System
(EHS) erhöhte sich die mittlere Temperatur, die relative Feuchte und der CO
2
-Gehalt der Um-
gebungsluft gegenüber herkömmlichen Gewächshäusern. Obwohl die Lichtinterzeption in dem
EHS um 11 % gegenüber einem konventionellen Gewächshaus erhöht war, resultierten diese
mikroklimatischen Veränderungen in höhere Photosyntheseraten und einem damit verbunde-
nen schnelleren Pflanzenwachstum. Am Ende der Versuche führten diese pflanzenphysiologi-
schen Reaktionen zu 1,5 m längeren Pflanzen, die maßgeblich für eine Erhöhung des Ertrags
um 21,4 % in Relation zur konventionellen Produktionsweise verantwortlich waren. Weiterhin
ist als vorteilhaft zu bewerten, dass eine Verbesserung des ernährungsphysiologischen Wertes
der Tomaten unter den Produktionsbedingungen im EHS erzielt werden konnte. Im Vergleich
zu konventionell behandelten Tomaten förderte die neue mikroklimatische Umgebung im EHS
die Akkumulation von primären und sekundären Metaboliten in Tomaten, wie z.B. die lösliche
Trockensubstanz (um 9 %), Lycopin (um 22 %), ß-Carotin (um 21 %), Gesamtphenole (um 8
%) und Vitamin C (um 26 %).
Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass ein EHS zur nachhaltigen Produktion von
Tomaten eingesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang führten die mikroklimatischen
Veränderungen im EHS zu einer Abnahme der Pflanzentranspirationsraten, wodurch die Be-
wässerungstakte und somit die Bewässerungsmenge drastisch reduziert werden konnte. Ba-
sierend auf diese Gegebenheit, auf die Wiederverwendung der gespeicherten Energie und den
erwähnten höheren Erträgen konnte die Wassernutzungs- und die Energienutzungseffizienz im
EHS um 71 % und 43 % entsprechend verbessert werden.
14 BHGL-Tagungsband 30/2014
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