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Quinoa ist eine der ältesten Nutzpflanzen der Welt. Doch sie war lange Zeit in Vergessenheit geraten. Die aus den Hochanden stammende Kulturpflanze wurde schon von den Inkas vor 5000 Jahren angebaut. Der hohe Proteingehalt ihrer reisähnlichen Körner machte die Kulturpflanze einst zum Hauptnahrungsmittel in der Andenregion. Seit einigen Jahren rückt die Kulturpflanze in den in den Fokus der Öffentlichkeit.

Anspruchsloser Proteinlieferant

Als gesunde Kost wird sie inzwischen in Bioläden auch hierzulande angeboten. Doch auch die Forschung hat die von den Inkas als „Muttergetreide“ bezeichnete Pflanze inzwischen im Visier. Der Grund: Quinoa hat das Talent, selbst bei Trockenheit und auf salzigem Boden zu überleben. Damit ist die anspruchslose und gleichzeitig eiweißreiche Nutzpflanze zu einem Hoffungsträger im Kampf gegen den Hunger auf der Welt geworden. Der einstige UN-Generalsekretär Ban Ki-Moon erklärte daher das Jahr 2013 zum Jahr der Quinoa.

Mit der Entzifferung des Genoms der alten Kulturpflanze haben Forscher nun den Weg für die Züchtung neuer, robuster Quinoa-Sorten geebnet. Verantwortlich dafür zeichnet ein internationales Forscherkonsortium, das von Mark Tester von der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie in Djiddah (Saudi-Arabien) geleitet wurde. An dem Projekt waren insgesamt 33 Forscher aus vier Kontinenten beteiligt, darunter auch von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Die Forscher berichten im Fachjournal „Nature“.

Zielgerichtete Züchtung möglich

„Quinoa war eine Hauptkulturart der alten Anden-Zivilisationen, aber nach der Eroberung durch die Spanier verlor sie stark an Bedeutung. Das bedeutet, dass Quinoa nie vollständig domestiziert wurde und ihr genetisches Potenzial trotz des ausgewogenen Verhältnisses an positiven Inhaltsstoffen bis heute nicht ausgeschöpft wurde”, sagt Studienleiter Mark Tester. Für die Sequenzierung des Quinoa-Genoms nutzen die Forscher nun eine neuartige Methode, mit deren Hilfe sehr große DNA-Fragmente sequenziert werden konnten. Die hohe Qualität dieser Sequenz machte es wiederum möglich, für die Züchtung bedeutende Gene zu identifizieren und zu charakterisieren.  „Dies wird eine zielgerichtete Züchtung zur Verbesserung des genetischen Potenzials stark beschleunigen“, erklärt Pflanzenzüchter Christian Jung von Kieler Universität, der gemeinsam mit Nadine Dally an dem Forschungsprojekt beteiligt war.

You need to have a great deal of stamina and specialised knowledge to study biodiversity on agricultural land. The 'Jena Experiment' is a prime example of biodiversity research in a field laboratory. It was initiated in 2002 by the Max Planck Institute for Biogeochemistry and the Friedrich Schiller University Jena (FSU). It is not only the longest-running biodiversity experiment in Europe, but also the largest. Beginning on 7 February, the two-day symposium in Jena celebrated the 15-year anniversary of the experiment.

Plant diversity on former farmland

The plot, of almost 10 hectares, on the floodplain of the river Saale, was formerly used as arable land. Today, on over 600 experimental plots, herbs, grasses and legumes grow among flowers, that attract insects, worms, birds and other small creatures each summer. "We aim to discover how plant diversity and composition affects the element cycles in soil or species coexistence, explains Anne Ebeling, the Scientific Co-ordinator of the 'Jena Experiment' at the FSU.

For the past 15 years, the Friedrich Schiller University Jena has led scientific investigations of plant diversity and its effects on species diversity, element cycles and ecosystem processes. Scientists from diverse research groups collaborate to farm a field; analysing diverse topics – such as pollination, interactions between soil organisms and above-ground plant parts, and nitrogen and oxygen cycles.

Long-term data produces new findings

The gathering of long-term data was central to the 'Jena Experiment'. This can provide answers to fundamental questions regarding the role of biodiversity and its purpose for ecosystems. In recent years, almost 200 scientific publications have been issued to show how biodiversity protects ecosystems from climate extremes, that diverse grasslands grow better following flooding and that plant diversity increases micro-organism activity and carbon savings in the soil.

Research secured until 2018

Biodiversity research in Europe's largest field laboratory is guaranteed until May 2018. Last year, the Deutsche Forschungsgemeinschaft [German research community] was granted further funding totalling more than 4 million euros. More than 100 researchers from Germany, the Netherlands, Switzerland, France, Austria and the USA are involved in the 'Jena Experiment'. The German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv) is participating in the study, alongside the FSU, Leipzig University, Munich Technical University and the Max Planck Institute for Biogeochemistry in Jena.

They are found in cosmetics, pharmaceuticals, cleaning agents, on seeds and even in fire extinguishers: surfactants. These substances reduce the surface tension of a liquid or the interfacial tension between two liquid phases. Surfactants can be used to mix generally immiscible liquids together or separate them from each other in a controlled manner.
In mid-December, Biotensidon GmbH, a Karlsruhe-based subsidiary of the Swiss firm Biotensidon International AG, announced a breakthrough in the mass production of rhamnolipid surfactants.

Rhamnolipids are a type of bio-surfactant, that is, surfactants produced from renewable raw materials that in most cases are biodegradable, too. Alongside processes to manufacture these substances from rapeseed or palm oil, their microbial production in bioreactors is becoming increasingly important. According to Rolf Hartmann, a board member of the Swiss company, the breakthrough did not come as the result of a single achievement. After first acquiring the highly productive but nonetheless non-pathogenic strain Pseudomonas aeruginosa, over the past few months Biotensidon identified the correct nutrient and processing technology suitable for the industrial manufacture of rhamnolipids based on this single-cell micro-organism. Upcoming plans include forming a joint venture with a company from the pharmaceutical, cosmetics or animal feed sectors.

Growing bio-surfactant market

At 370,000 tonnes, bio-surfactants make up only a minor share of the 18 million tonnes of surfactants manufactured each year. The lion's share is produced from petroleum. Yet the biosurfactant market is growing by more than 4% per annum (further info in German: Branchen-Überblick Konsumgüter). According to market research company Fractovia, rhamnolipids are the most lucrative area, accounting for more than 8% of the biosurfactant market. Chemical giant Henkel has also been using biosurfactants for a number of years — in glass-cleaning agents, for example. "Rhamnolipids are an important class of biosurfactants and, after sophorolipids, have been studied the most. We haven't used rhamnolipids to date, but together with our external partners we're keeping an eye on applied research in the area," explains a Henkel spokesperson. Evonik, a specialist chemical group, have taken this a step further: they're currently developing a pilot plant for rhamnolipid production in Slovakia.

Multi-million investment in rhamnolipid production

Biotensidon's backer — described by Hartmann as "a private investor active in another sector" — has subscribed further capital in the tens of millions for the scaling-up of production now on the cards. "That will allow us to implement the two initial production phases in Germany and achieve annual rhamnolipid production of 200 tonnes in 2017", says Hartmann. "We are searching for a suitable production site to commence full production in 2019." Hartmann estimates that a contribution in the hundreds of millions will be required for the two-step increase in annual production capacity to 2,000 tonnes and 5,000 tonnes respectively.

With a 2% share of the 300 billion tonnes plastics market and a turnover of €13bn compared to €11bn in 2015, the bioplastics market, however, still remains a niche market. Nova forecasts production to increase from the current volume to 8.5 million tonnes by 2021.

While aligning to the growth rate of the plastics market, the bio-based polymer market performed poorly in contrast to the 10% annual growth observed between 2012 and 2014. Nova points to low oil prices, a lack of  political support and a slower than expected growth of the capacity utilisation rate as possible reasons.

Support for biodegradable bioplastics, which make up approximately 25% of the bioplastics market, is not homogeneous across the EU, nova stressed. French and Italian governments push for biodegradables such as polyhydroxyalkanoates (PHA), polylactic acid (PLA) and starch blends for replacing non-degradable PE bags, which are to be banned by EU law to prevent marine littering. There, the sector for biodegradable packaging showed double digit growth. PHA production capacity was still small in 2016 but is projected to almost triple by 2021.

According to figures published by the industry association European Bioplastics, one quarter of the current production covers biodegradable plastics. Most part is bio-based, non-degradable drop-in polymers, that is plastics with the same features as today’s plastics but made by biomass instead of fossil resources. While bio-PET and polyurethane cover almost two thirds of current production, so-called performance polymers – bioplastics that outperform their fossil-based counterparts – such as PEF are still in infancy.

According to figures from nova-institute, the second most dynamic development is foreseen for polyamides (PA), whose production capacity is expected to almost double by 2021. Bio-based drop-in PET and new bio-based polymer PLA are showing approximately 10% annual growth rates.

In addition to bio-based polymers, the nova market report studies seventeen bio-based building blocks as precursor of bio-based polymers. The total production capacity of the bio-based building blocks reviewed in the report was 2.4 million tonnes in 2016 and is expected to reach 3.5 million tonnes in 2021, which means an annual growth of 8%.

According to the study, the building block market shows a more vivid development than the bio-based polymer market. The bio-based building block annual capacity growth rate is twice as high. The most dynamic developments are spearheaded by succinic acid and 1,4-BDO, with monoethylene glycol (MEG) as a distant runner-up. Bio-based MEG, L-lactic acid (L-LA), ethylene and epichlorohydrin are relatively well established on the market. In 2016, Asia took the lead in investment and outperformed Europe, and the US with regard to access to feedstock and political backing.

Der Umsatz mit biobasierten Polymeren ist 2016 von 11 Milliarden Euro im Jahr 2014 auf rund 13 Milliarden Euro gestiegen.

Nachzulesen sind diese und weitere Ergebnisse in der Marktanalyse des nova-Instituts.
Die Studie gibt einen Überblick über den Weltmarkt biobasierter Polymere, mit aktuellen Daten zu Kapazitäten und Anwendungen und enthält außerdem Marktdaten für 2016 sowie eine Prognose bis zum Jahr 2021.

The turnover with bio-based polymers increased from €11 billion in 2014 to nearly €13 million in 2016.
These and more results are available in nova-Institute’s market study “Bio-based Building Blocks and Polymers – Global Capacities and Trends 2016 – 2021”. The study gives an overview of the biobased world market with latest data on capacities and applications. Additionally it shows real data for 2016 and a forecast for 2021.

Die Asiatische Tigermücke (Aedes albopictus) - ein potenzieller Überträger von Gelbfieber oder Zika- ist mittlerweile auch in Süddeutschland präsent. Das Grauhörnchen stammt eigentlich aus Nordamerika, ist aber inzwischen in vielen anderen Ländern der Welt wie in Großbritannien zuhause. Die vielblättrige Lupine (Lupinus polyphyllus), die ursprünglich in Europa als Futter- und Zierpflanze angebaut wurde, hat ebenfalls längst auch andere Kontinente erobert. Drei Beispiele, die zeigen, wie sich in den vergangenen Jahrhunderten weltweit gebietsfremde Arten kontinuierlich einbürgern. Zu diesem Ergebnis kommt ein Team von 45 Experten, das unter der Leitung von Senckenberg-Wissenschaftlern sowie Forschern der Universität Wien, in den vergangenen Jahren die globale Bioinvasion untersucht hat und nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Communications“ vorstellt.

Datenbank mit eingewanderten Tier- und Pflanzenarten

Im Rahmen der Studie erstellten die Forscher eine Datenbank, die Angaben zum Erstfund einer gebietsfremden Art außerhalb ihres Heimatgebiets beinhaltet. Darin sind über 45.000 Erstfunde von über 16.000 Arten aufgelistet. „Die Anzahl gebietsfremder Arten hat in den letzten 200 Jahren bei allen Organismengruppen kontinuierlich zugenommen. Die Rate der Einführung ist gegenwärtig in vielen Fällen sogar am höchsten. Mit Ausnahme von Säugetieren und Fischen gibt es keine Hinweise auf eine Abschwächung des Trends“, erklärt Hanno Seebens vom Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F) in Frankfurt.

585 Neuankömmlinge pro Jahr

Danach wurden 37 Prozent aller Erstfunde erst in jüngster Vergangenheit- nämlich von 1970 bis 2014 entdeckt. Weltweit wurden somit bis zu 585 gebietsfremde Arten jährlich registriert. Das sind weltweit mehr als 1,5 neue Arten pro Tag. „In vielen Fällen ist aber nicht bekannt, wann genau eine gebietsfremde Art zum ersten Mal aufgetaucht ist. Diese Zahl unterschätzt daher die tatsächliche Tragweite der Bioinvasion deutlich“, erklärt Franz Essl von der Universität Wien.

Klimawandel begünstigt Anpassung

Einig sind sich die Forscher, dass eine Trendwende bei der Invasion von Pflanzen und Tieren nicht absehbar ist. Im Gegenteil: Die Studie zeigt: meist ist es der Mensch, der fremdartigen Pflanzen- und Tierarten einschleppt. „Wir beobachten, dass die Erstfunde bei Gefäßpflanzen bereits im 19. Jahrhundert zunahmen, was vermutlich auf den damaligen Boom im Gartenbau zurückgeht. Organismen wie Insekten, Muscheln oder Algen hingegen wurden vor allem seit 1950 in zunehmendem Maße außerhalb ihrer Heimatregion registriert. Das hängt sehr wahrscheinlich mit der Globalisierung zusammen“, erklärt Seebens,

Im Laufe der Zeit haben sich die Neuankömmlinge an die veränderten Umwelt- und Klimabedingungen angepasst und sich so angesiedelt. Der Konstanzer Ökologe Mark van Kleunen, der als Co-Autoren an der Studie mitwirkte, erwartet in Folge des Klimawandels daher auch für die nahe Zukunft einen globalen Anstieg gebietsfremder Arten.  

Regionale Unterschiede verschwimmen

Der enorme Anstieg der globalen Bioinvasion ist keinesfalls unproblematisch. So wie das Grauhörnchen in Großbritannien das heimische Eichhörnchen zu weiten teilen bereits verdrängt hat, sind auch andere Organismengruppen von gebietsfremde Arten bedroht und können so das gesamte Ökosystem verändern. Hinzu kommt, dass sich pflanzliche und tierische Artengemeinschaften weltweit so immer mehr angleichen, so dass regionale Unterschiede verloren gehen.

Neue Maßnahmen zur Eindämmung der Artenwanderung gefordert

Bereits im vorigen Jahr hatten Forscher aus Oldenburg und Frankfurt am Main vor den Folgen einer Invasion durch fremde Tier- und Pflanzenarten gewarnt, die als blinde Passagiere in Frachtschiffen einwandern. Bemühungen per Gesetz die Ausbreitung gebietsfremder Arten einzudämmen, greifen offenbar noch zu kurz. „Unsere Studie zeigt, dass diese Anstrengungen nicht weitreichend genug waren, um mit dem Anstieg neuer Arten aufgrund der fortschreitenden Globalisierung Schritt zu halten. Es ist daher dringend notwendig, effektivere Maßnahmen zur Eindämmung auf allen Ebenen zu implementieren“, appelliert Essl.

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Pflanzen sind die maßgebliche nachwachsende Ressource für die Bioökonomie. Um Pflanzen in ihrer Umwelt besser zu verstehen und landwirtschaftlich nutzen zu können, setzen Forscher auf neue grundlegende Erkenntnisse und innovative Technologien. Angesichts der Bedeutung der Nutzpflanzen für den Strukturwandel hin zu einer biobasierten Wirtschaft haben die Bundesministerien für Bildung und Forschung (BMBF) und für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) ihre Förderinstrumente gebündelt und eine gemeinsame Förderinitiative zur Pflanzenzüchtungsforschung gestartet.

Pflanzenzüchtungsforschung in verschiedenen Facetten

Das BMEL unterstützt mit der Initiative „Förderung von Innovationen zur Verbesserung der Ressourceneffizienz und der Qualität von Kulturpflanzen durch Pflanzenzüchtung“ insbesondere anwendungs- bzw. produktorientierte Projekte im vorwettbewerblichen Bereich.

Die Förderinitiative des BMBF mit dem Titel „Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie“ zielt auf Verbundprojekte ab, die stärker grundlagenorientiert und dennoch anwendungsnah sind. Insgesamt wurden im Rahmen der Ausschreibung nun 22 Verbundprojekte ausgewählt. Sie werden vom BMBF mit rund 37,5 Mio. Euro unterstützt. Beim Status-Seminar von PLANT 2030 vom 20. bis 22. Februar in Potsdam stellten sich die neuen BMBF-Projekte vor.

Neue Forschungsprojekte sind gestartet

Zu den öffentlichen Fördermitteln von rund 37,5 Mio. Euro kommen 2,2 Mio. Euro private Mittel, die von der Wirtschaft beigesteuert werden. Public-Private-Partnerships, also Verbünde, in denen Pflanzenzüchtungsbetriebe und akademische Forschung kooperieren, sind in der ersten Förderphase gewünscht und später obligatorisch. Denn nur eine enge Verzahnung von Wissenschaft und Praxis treibt die Entwicklung neuer angepasster Sorten voran.

The Asian tiger mosquito Aedes albopictus is an invasive species that is present in pioneering populations in Southern Germany. The eastern grey squirrel, originally from North America, was introduced to various locations worldwide, including the UK, where it has largely displaced the native red squirrel. The many-leaved lupine (Lupinus polyphyllus) is extensively used in mountain hay meadows in the The Katzbach Mountains in Poland. In Europe, this species has been planted as a fodder crop and as an ornamental, and is now widely naturalized. The number of alien species is continuously increasing, and does not show any sign of saturation at a global level. This fact is described by an international team of 45 researchers in the journal "Nature Communications".

Uprise instead of slow-down

"It had remained unclear whether or not the accumulation of alien species has already reached a point of slow-down", says Hanno Seebens from the Senckenberg Biodiversity and Climate Research Centre (BiK-F) in Frankfurt, Germany. The first author of the study, has an answer now: “For all groups of organisms on all continents, the number of alien species has increased continuously during the last 200 years. For most groups, even the rate of introduction is highest recently. Barring mammals and fishes, there are no signs of a slow-down and we have to expect more new invasions in the near future.” Mark van Kleunen, professor of ecology at the University of Konstanz and one of the co-authors of the study, expects that the number of alien species will increase further in the near future – "as a consequence of climate change, which makes it possible for many alien plants in our gardens to jump the fence and settle in the wild".

37 % of invaders introduced in the last decades

In the joint research project the researchers established a database of the date an alien species was first detected in a region outside the species’ native range. Using more than 45.000 of these first records of more than 16.000 alien species, they analysed the development of alien species accumulation during the last centuries. The researchers found that 37% of all recorded alien species have been introduced in the last few decades between 1970-2014. At its peak, 585 new species were recorded within one year. This corresponds to more than 1.5 new alien species per day globally. "As the date of first record is not available for most alien species, these numbers are clearly underestimating the full extent of alien species introductions", says Franz Essl from the University of Vienna, senior author of the study.

Rise in bioinvasion comes along human activities

The trends of increase vary among taxonomic groups, which can be attributed to human activities. “We observe a distinct increase in first record rates of vascular plants in the 19th century, probably as a result of the intensification of horticulture. The rates of new introductions of other organisms such as algae, molluscs or insects increased steeply after 1950. This is most likely a consequence of the ongoing globalisation of trade,” explains Seebens.

The unprecedented increase in alien species numbers can have extremely negative impacts on native ecosystems, as native plants might be eliminated and entire ecosystems change. Floras and faunas worldwide assimilate more and more, resulting in a loss of regional variety. Therefore various legislations are currently in force globally attempting to mitigate the introduction of new alien species. "However, our results show that the past efforts have not been effective enough to keep up with ongoing globalisation. There is an urgent need to implement more effective prevention policies at all scales", concludes Essl.

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The Chitosan is mixed with an industrial polyester producing a hybrid fibre that combines the biologically qualities of Chitosan with the mechanical strength of the synthetic polymer. The new fibre is particularly suitable for medical applications such as implants or surgical yarns.

Sea creatures such as crabs or shrimps are not only tasty, but because of the high chitin content in their shells, they are extremely sought after. However, huge quantities of these shells still end up as waste in the bin. Because of its structure-building properties, in addition to cellulose, chitin belongs to the most widespread polysaccharides and is the starting material for the technical production of Chitosan. The biopolymer is again an important raw material for the production of fibres, foams or foils, and because of its biocompatible properties is especially well-suited for medical products.

Utilising waste products

“To find such a great use for a waste product, is a great thing,” enthuses Rolf-Dieter Hund, research group leader at the Institute of Textile Chemistry Textile Machinery and High Performance Materials (ITM) at the TU Dresden. In cooperation with the Halle-based company Heppe Medical Chitosam GmbH, which supplies the world’s pharmaceutical companies with Chitosan, the Dresden research group has now developed a thread that is made of 100 percent Chitosan.

A lot of yarn from a small amount of powder

Using the wet spinning process, the white powder, which was obtained in cleanroom conditions, was then processed into garn by Rolf-Dieter Hund in the laboratory. To do achieve this, the white powder was first dissolved, filtered, freed of air bubbles and then forced through a nozzle with 600 individual holes, each hole 90-microns in diameter. This is how the wafer thin fibres originated for medicine. Lastly, they are washed, dried and provided with a protective layer. The system can spin between 30 and 40 metres of thread per minute. According to Hund, around one and a half kilos of Chitosan powder are needed to produce 7,000 metres of yarn.

Chitosan is bio-compatible but expensive

According to the researchers, the natural spun material from the shells of crustaceans is biocompatible and non-allergenic, and is broken down in the body by the body’s normal enzymes. In light of the above, the range of applications is large. The organic yarn is suitable for wound dressings, surgical sutures or artificial skin or as bone implants, transporters for active ingredients, or as a nutrient medium for stem cell research. The bio-yarn is still considerably more expensive than conventional textile yarn, and until it has become standard for biomedical applications, further tests are necessary.

Creative minds often lack funds to turn their ideas into reality. Among start-ups, crowdfunding has now established itself as an alternative method of investment, complementing more traditional sources of funding. Specialist platforms such as Aescuvest and Medifundo have been set up in the life sciences sector to provide support to companies wishing to secure capital via crowd funding. Since the end of October 2014, Ecocrowd, has, in turn, strongly promoted the issue of sustainability. Well-known supporters of sustainability such as the Deutsche Umweltstiftung and the Umweltsbundesamt [Federal Environmental Agency] are behind the platform. Meanwhile, the larger crowdfunding platforms such as Seedmatch and Companisto continue to back a diverse range of projects.

GLS made history at the end of January by becoming the first bank to provide a crowd-investing platform. Just as with its traditional banking business, it plans to use it to focus on sustainable ideas in Germany. The online portal GLS Crowd will be operated by GLS Crowdfunding GmbH, a wholly owned subsidiary of CrowdDesk GmbH. "We're delighted, together with GLS bank, to have reached a new milestone in the digitalisation of traditional banking while also being able to contribute towards sustainability,” explains CrowdDesk Director Johannes Laub.

Industrie 4.0 ist auch in der Landwirtschaft angekommen. Hochmoderne Landmaschinen, Handy-Apps oder Satellitenaufnahmen bieten dem Landwirt bereits heute eine Fülle an Informationen zu Bodenbeschaffenheit, Pflanzenwachstum oder Umweltbedingungen. Insbesondere Satellitendaten werden von Agrarforschern seit langem genutzt, um Fragestellungen nach Vegetations- und Bodeneigenschaften zu beantworten. Denn bei der Planung auf einem Pflanzen produzierenden Betrieb müssen die Landwirte möglichst genau wissen, welcher Ertrag an welchem Standort zu erwarten ist. Daran orientieren sich beispielsweise die Fruchtfolge, die Arten- und Sortenwahl, die Intensität der Bodenbearbeitung und die Zufuhr von Nährstoffen.

Vorreiter in der Nutzung digitaler Daten sind die Großkonzerne. Auch hier kommen immer mehr Beobachtungsdaten aus dem All zum Einsatz.  So hat die Agrarsparte des Chemiekonzerns BASF erst kürzlich mit der Europäischen Raumfahrtorganisation (ESA) eine Allianz geschlossen, um mithilfe ihrer Daten neue digitale Anwendungen zu entwickeln, mit denen Landwirte die tägliche Arbeit genauer planen können.

Datenfülle bündeln für bessere Ertragsvorhersage

Das enorme Potenzial, dass in dieser Datenfülle steckt, zukünftig noch besser zu nutzen, ist Anliegen eines im Februar gestarteten Verbundvorhabens. Unter dem Titel „AgriFusion“ haben sich Forscher vom Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) mit der Hochschule für angewandte Wissenschaften Weihenstephan-Triesdorf sowie der Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG in Aying und der GID GeoInformationsDienst GmbH in Rosdorf zusammengetan, um Daten aus verschiedenen Quellen möglichst effizient zu einer qualitativ hochwertigen Ernteprognose zusammenzuführen. „Die einzelnen Daten sind in der Regel verfügbar, aber sie wurden noch nicht in der erforderlichen Breite zusammengebracht, um zuverlässige Ertragspotenziale zu liefern“, sagt Daniel Spengler vom Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ.

Das Verbundvorhaben wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) mit insgesamt 943.500 Euro geförderten Projekt. Bei den Daten, die zusammengeführt werden sollen, handelt es sich sowohl um standortbezogene bodenkundliche und klimatische Messgrößen, als auch um aus Bodenproben und Karten gewonnene Ertragszahlen der Vergangenheit sowie Bilder und Daten, die von Satelliten, wie dem ESA Erdbeobachtungssatelliten „Sentinel-2“ bereitgestellt werden. „Erst diese Verknüpfung bringt einen wirklichen Mehrwert für die Landwirtschaft“, betont Spengler.

Realitäts-Check für Prognosen

Das entstehende Webmodul „AgriFusion“ soll die Geobasisdaten nicht nur verarbeiten und speichern, es soll auch notwendige Parameter des Betriebs über eine Schnittstelle zu den Managementdaten importieren. Daraus wird dann die gewünschte Ertragserwartungskarte erzeugt. Die Ergebnisse der Dateninterpretation und –fusion können von den Landwirten direkt genutzt und in betriebliche Datenstrukturen integriert werden. Über eine Eingabemaske können zudem Expertenwissen und Erfahrungswerte einfließen und bei der Berechnung der Ertragserwartungskarte berücksichtigt werden. 

Die Verknüpfung soll mithilfe des sogenannten Algorithmus "Transferable Belief Model" (TBM) gelingen. Dieser liefert für jedes Pixel, dessen Größe zwischen 10 und 30 Metern liegt, eine konkrete Ertragserwartung. Die Prognose ist zugleich mit einer Information verknüpft, die angibt, wie vertrauensvoll die Werte sind. „Je größer die Qualität der Eingangsdaten ist, desto größer ist auch die Aussagekraft der Resultate“, erläutert Spengler. Jede Prognose soll zudem in einem Realtitäts-Check unterzogen werden. Dafür haben die Verbundpartner sogenannte Referenzregionen in den Bundesländern Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern und Bayern ausgewählt.

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