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14. 06. 2022
Verfasst von: Ana Callau-Beyer, Martin Mungai Mburu, Caspar-Friedich Weßler, Hartmut Stützel

Alles Gute kommt von unten – autonomes Nährstoffmanagement

Der Wissenschaftler hat ein Loch in einem Rotkohl-Beet ausgehoben. © Universität Hannover
Doktorand Martin Mburu von der Leibniz Universität Hannover untersucht die Wurzelverteilung verschiedener Pflanzen im Boden.

Unsere intensive Landwirtschaft ist derzeit wenig nachhaltig: Davon zeugen steigende Nitratgehalte im Trinkwasser, klimaschädliche Lachgasemissionen aus landwirtschaftlichen Böden und hohe Stickstoffverluste. Gartenbau-Forscherinnen und Forscher der Leibniz Universität Hannover bearbeiten aktuell Aspekte des Designs und der Steuerung einer gezielten Nährstoffversorgung. Grundlegende pflanzenphysiologische Themen umfassen die Anpassung der Wurzel, die Wasseraufnahmekapazität und die Erkennung von Pflanzenzuständen als Steuerungsgrößen.

Dünger direkt an den Pflanzenwurzeln verabreichen

Hauptgrund für die Stickstoff-Bilanzüberschüsse von rund 90 Kilogramm pro Hektar und Jahr ist die geringe Steuerbarkeit dieses wichtigen Pflanzennährstoffs. Das liegt zum einen an der unkontrollierten Freisetzung von Nitrat aus organischen Verbindungen wie Gülle oder Stallmist. Zum anderen ist die Distanz zwischen Bodenoberfläche und Wurzeln sehr groß: Nur mit Hilfe von Wasser kann der Dünger von der Bodenoberfläche zu den Wurzeln gelangen; in Trockenperioden findet dieser Transport nicht statt. Daher muss eine nachhaltige Nährstoffversorgung das Nitrat aus dem Dünger direkt in Wasser gelöst an die Pflanzenwurzel applizieren, und zwar zeitlich so gesteuert, wie der Bedarf der Pflanze dies erfordert.

Die Grafik zeigt Komponenten der Wasser- und Nährstoffversorgung einer Pflanze. © Universität Hannover
Im Modell werden Pflanzen über im Boden verlegte Tropfschläuche mit Wasser und Nährstoffen versorgt. Sensoren und Algorithmen steuern das Managementsystem für die intensive Pflanzenproduktion.

Insbesondere in den USA findet seit einiger Zeit eine wassersparende Bewässerungstechnologie, die Unterflur-Tropfbewässerung, zunehmend Verbreitung. Hierzu werden unterhalb des Bearbeitungsbereichs im Boden Tropfschläuche verlegt, die dort viele Jahre liegen können und den Wurzelbereich mit Wasser versorgen, ohne bei der Bodenbearbeitung zu stören. Diese Technologie wendet das Institut für Gartenbauliche Produktionssysteme der Leibniz Universität Hannover an, um in Wasser gelöste Nährstoffe sensorgesteuert zur Pflanzenwurzel zu bringen. Für solche Unterflur-Tropfsysteme eignen sich nicht nur Mineraldünger, sondern auch Nährstoffe, die durch Aufbereitung von Gülle gewonnen werden. Diese nachhaltige Düngung hat die Vorteile, dass sich dadurch auch die Klimaresilienz unserer Pflanzenproduktion erhöht und der Kreislauf zwischen Tier- und Pflanzenproduktion besser geschlossen werden kann.

Schematische Darstellung der Nährstoffflüsse zwischen intensiver Tier- und Pflanzenproduktion © Universität Hannover
Über automatisierte Bewässerungs- und Düngesysteme kann der Kreislauf zwischen Tier- und Pflanzenproduktion besser geschlossen werden.

 

Redaktioneller Hinweis: Dieser Text steht unter der CC BY 3.0 DE-Lizenz.

Prof. Dr. Hartmut Stützel
Adresse
Institut für Gartenbauliche Produktionssysteme
Leibniz Universität Hannover
Prof. Dr. Hartmut Stützel
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Institut für Gartenbauliche Produktionssysteme
Leibniz Universität Hannover
Leibniz Universität Hannover, uni transfer
Adresse
Brühlstraße 27
30169 Hannover
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