Versuche für den Anbau von morgen

Kaum ein Thema sorgt derzeit für mehr Aufmerksamkeit als die Agri-PV über Obstanlagen. Die Doppelnutzung mit Stromproduktion und Obsterzeugung auf derselben Fläche hat ihren Charme. Im Zuge der Modellregion Agri-PV in Baden-Württemberg wurden am KOB bereits vor vier Jahren eine Agri-PV-Anlage über Apfelbäumen errichtet und deren Einflussfaktoren auf die Produktion untersucht. Jetzt wurde eine neue Anlage mit Trackertechnologie über Kirschen, Aprikosen, Zwetschgen und Mirabellen erstellt. „Ein konstant fließendes Einkommen aus der Stromerzeugung wird bei stark schwankenden Marktpreisen für das Obst immer wichtiger“, gewinnt KOB-Geschäftsführer Dr. Manfred Büchele der Doppelnutzung Vorteile ab.

Dass der Erlös aus der Energieerzeugung mit dem Ertrag aus der Obstproduktion durchaus mithalten kann, macht er an einer überschlägigen Rechnung auf. So muss für einen Hektar Agri-PV-Anlage rund eine Million Euro investiert werden. Der Ertrag von 1,2 Millionen kWh mit einem Erlös von derzeit rund 6,5 Cent/kWh erbringt eine Summe von 70.000 bis 80.000 Euro pro Jahr. Dagegen fällt der Umsatz aus der Ernte von einem Hektar Kirschen mit grob 24.000 Euro deutlich kleiner aus. „Das zeigt, dass das Stromgeschäft schon wichtiger ist“, bringt er es auf den Punkt.

Für weniger ausgegoren hält er dagegen die rechtliche Vorgabe für Agri-PV-Anlagen, dass trotz Modulüberdachung mindestens 66 Prozent des vorherigen Ertrags erzielt werden müssen. „66 Prozent von was?“, stelle sich ihm die Frage, die Antwort bleibt offen.

Die Versuchsanlage am KOB mit bifazialen und auf einem kleineren Teil der Versuchsfläche mit semitransparenten Modulen soll zum einen eine flexible Steuerung der Stromproduktion durch die Trackersysteme in den Blick nehmen. So können die Solarmodule, die dem Sonnenverlauf folgen, ihre Neigung aktiv verändern. Das erhöht die Stromproduktion, die im Gegensatz zu starren Systemen zudem stärker auf die Morgen- und Abendstunden verlagert werden kann.

Optimales Lichtmanagement

Parallel dazu wird untersucht, wie ein optimales Lichtmanagement für die Obstbäume aussehen kann. Dies gilt sowohl für ein ausreichendes Lichtangebot bei geringer Sonneneinstrahlung als auch für eine ausreichende Beschattung, wenn die Sonne vom Himmel brennt. So sollen die Effekte der variablen Beschattung auf Mikroklima, Wuchs, Ertrag und Fruchtqualität, aber auch auf den Wasserhaushalt der Anlagen erforscht werden. Bei Letzterem hatte sich in der Pilotanlage über den Apfelbäumen mit fest installierten Solarmodulen gezeigt, dass die Niederschläge am Trauf zu einer höheren Bodenerosion führen können, was aufwendige Wasserableitungssysteme nötig macht. „Beim Zusammenspiel zwischen Licht und Pflanze ist noch zu wenig bekannt, hier könnten auch Versuche mit digitalen Zwillingen weiterhelfen“, verweist Büchele auf einen weiteren möglichen Forschungsansatz.

Eine High-Tech-Anlage ist das neue Forschungsgewächshaus am KOB, das im November vergangenen Jahres in Betrieb genommen wurde. Die 400 m² große und 2,5 Millionen Euro teure Einrichtung verfügt über sechs Klimakammern für standardisierte Versuche. Diese sind mit aufwendiger Installation und umfangreicher Mess- und Regeltechnik ausgestattet, über die die Vegetation nachgeahmt oder Infektionsbedingungen simuliert werden können. „So ist die Photosynthese über Lampen steuerbar und die Luftfeuchte lässt sich über Kühlung, Lüftung und Innenschattierung exakt einstellen“, berichteten Björn Schmidt und Marc-Simon Hans, die für den Betrieb des Forschungsgewächshauses verantwortlich sind.  

Monitoringsystem für Apfelschorf

Mit OnSporPro ist bereits ein erstes Forschungsprojekt angelaufen. Ziel ist eine frühzeitige Prognose der Befallsgefahr durch Apfelschorf und Mehltau, die wichtigsten pilzlichen Erreger im Apfelanbau. Dies soll einen gezielteren Einsatz von Pflanzenschutzmitteln ermöglichen, wie Irina Schiebelbein erklärte. Dabei werden unter den standardisierten Bedingungen in der Klimakammer mit Steuerung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Blattnässe Infektionen an Versuchspflanzen erzeugt und ganzjährig untersucht. Das auf diese Weise gewonnene Sporenmaterial dient der Verbesserung des Messgeräts SwisensPoleno Jupiter. Mit diesem Gerät wird die Sporenbelastung in der Umgebungsluft im Feld erfasst. Ferner wird auf Basis der erfassten Sporen eine Bilddatenbank aufgebaut, die mithilfe von künstlicher Intelligenz zur Erkennung von Pflanzenkrankheiten dienen soll. „Auf diese Weise ist eine Prognose frühzeitiger Pilzinfektionen möglich, um dann gezielt Pflanzenschutzmaßnahmen zu ergreifen. Dabei hat sich bereits gezeigt, dass dieser Prozess besser mit Konidien als mit Ascosporen funktioniert“, informiert die KOB-Mitarbeiterin über eine erste Erkenntnis.

Genutzt werden soll das Forschungsgewächshaus für ein weiteres Pflanzenschutzproblem, das dem Apfelanbau am Bodensee zunehmend zu schaffen macht: den Befall durch Obstbaumkrebs. Dabei handelt es sich um einen pilzlichen Erreger, der auf Wunden als Eintrittspforte angewiesen ist, die durch Schnitt, Blattnarben oder Pflückwunden geschaffen werden. Durch Befall am Stamm oder an den Trieben sind insbesondere Jungbäume gefährdet. Neben dem Holz können auch Früchte befallen werden, die Symptome von Kelch- und Lagerfäule zeigen. „Durch Befall mit Obstbaumkrebs sind sehr viele Sporen in einer Anlage. Mit der Wahl weniger anfälliger Sorten wäre schon viel erreicht“, nennt Sonja Weißhaupt einen Ansatz, das Problem zu entschärfen. Allerdings gibt es keine resistenten Sorten. Daher wäre es bei der Sortenprüfung hilfreich, Neuheiten vorab auf ihre Anfälligkeit für Obstbaumkrebs zu untersuchen. Dies ist nun mit getopften Apfelpflanzen im Gewächshaus möglich.

Obstbaumkrebs sorgt in immer mehr Kernobstanlagen am Bodensee für Probleme. Da es keine resistenten Sorten gibt, wäre es laut Sonja Weißhaupt hilfreich, schon früh in der Sortenprüfung die Anfälligkeit zu bestimmen. Im neuen Forschungsgewächshaus sind solche Tests möglich. © Brigitte Werner-Gnann

Auf Nützlinge bauen

Mithilfe von Nützlingen die Anwendung chemischer Pflanzenschutzmittel zu reduzieren, ist das Ziel eines weiteren Projekts, das derzeit in den Bavendorfer Versuchsanlagen läuft. Unter anderem wird dabei versucht, die Schwarze Kirschblattlaus in Süßkirschen mittels eines Pilzes sowie durch den Einsatz einer Blumenwanze zu bekämpfen, wie Kartik Khera berichtete. Noch ist kein durchschlagender Erfolg mit den Maßnahmen gegen den Schädling zu vermelden. Doch sowohl mit dem Einsatz des Pilzes Beauveria bassiana als auch mit der Blumenwanze Anthocoris nemoralis konnte eine verlangsamte Populationsentwicklung beobachtet werden. „Beide könnten also Bausteine in einer biologischen Bekämpfungsstrategie sein“, schloss der KOB-Mitarbeiter aus den Ergebnissen. Dabei wirkte der räuberische Nützling besser gegen Kirschblattlausnymphen, während der Pilz Beauveria ausgewachsene Kirschblattläuse stärker in Schach hielt.

Neue Erziehungsformen gefragt

Angesichts steigender Mindestlöhne wird es immer wichtiger, Arbeitskraft durch Maschinen zu ersetzen, wo dies möglich ist. Damit Sensoren aber Früchte gut erkennen können, sind andere Baumformen nötig. Nicht mehr die schlanke Spindel, bei der Blattwerk und Äste die Früchte teilweise verdecken, ist dabei das Maß aller Dinge. Gefragt sind in erster Linie Baumformen, die eine zweidimensionale Krone aufweisen, wie Dr. Konni Biegert unterstrich. Dies gilt vor allem mit Blick auf die maschinelle Ernte, sollten Roboter einmal den Durchbruch schaffen. Nur wenn die Früchte außen hängen, können Sensorsysteme diese erkennen und gegebenenfalls mit einem Roboterarm ernten. Außerdem färben die Früchte bei diesen Erziehungsformen besser aus und ermöglichen auch eine gezieltere Applikation beim Pflanzenschutz. 

Experimentiert wird in diesem Zusammenhang mit Multileader- oder Guyotsystemen. Auf der Versuchsfläche, die die Leiterin des Fachbereichs Ertragsphysiologie vorstellte, steht die Spindel im Vergleich mit Bibäumen und mit Mehrachsbäumen mit vier oder sechs hochgezogenen Achsen. „Wichtig für die Wirtschaftlichkeit ist es, dass die Bäume im dritten, spätestens im vierten Standjahr ihre Endhöhe erreichen“, meinte Biegert. Aus diesem Grund wird parallel zu den Erziehungssystemen auch mit neuen Unterlagen experimentiert. Neben M9 sind die G11 und M200 im Versuch angebaut. Welchen Effekt die Unterlagen auf das Baumwachstum haben, soll sich in den nächsten Jahren an der Versuchsanlage mit Kanzi zeigen.

Fruchtwände erlauben den Einsatz maschineller Verfahren, da Früchte nicht versteckt im Bauminneren, sondern an der Außenseite wachsen. Dazu sind neue Erziehungsformen nötig. Eine davon ist ein Bibaum mit quergelegten Hauptstämmen und sechs nach oben erzogenen Achsen. © Brigitte Werner-Gnann

Lagern mit weniger Energie

Stark gestiegene Energiekosten bei der Lagerung zwingen zur Suche nach Einsparmöglichkeiten, ohne Abstriche bei der Fruchtqualität zu machen. Wie sich dies mit intelligenten Lagerungs- und Steuerungskonzepten umsetzen lässt, untersucht Dr. Daniel Neuwald unter Einbindung der Praxis. Dies soll eine schnelle Umsetzung in bestehenden Lagern sichern. Parallel dazu wird in dem Projekt ein digitales Handbuch erstellt, das den Wissenstransfer in die Praxis zur Anpassung vorhandener Lager sichern soll.

Enormes Einsparpotenzial bietet die Temperatur im Lager. „Eine Erhöhung von ein bis zwei Grad führt zu Energieersparnis von 15 bis 20 Prozent“, erklärte der Fachbereichsleiter Nacherntephysiologie. Ein Ansatz ist daher, die DCA-Lagerung mit dynamisch gesteuertem Sauerstoffgehalt je nach Fruchtstoffwechsel mit einem Temperaturmanagement zu verknüpfen. Ergänzend dazu könnte der Betrieb des Kühlsystems flexibilisiert werden, um so Zeiten günstiger Strompreis auszunutzen. Nach bisherigen Erkenntnissen hatte die Strategie, in Zeiten hoher Stromkosten die Lager nicht zu kühlen, laut Neuwald keinen Einfluss auf die Fruchtqualität.

Ein weiterer Ansatz befasst sich mit der verzögerten CO₂-Erhöhung der Lageratmosphäre, um die Adsorberlaufzeit zu verringern. Bei der untersuchten Sorte Gala folgten die Qualitätsparameter Festigkeit und Säure, aber Gewicht und Zuckergehalt keinem einheitlichen Muster. Dies heißt, dass die Qualität im Vergleich zur Kontrolle weder besser noch schlechter war. Bei anderen Sorten kann dies allerdings anders aussehen. Zudem gilt es mögliche Fehlaromen im Blick zu haben.

Über das erst seit wenigen Monaten laufende Projekt „Harvest Time“ informierte Dr. Felix Büchele. Ziel ist, ähnlich wie beim Kernobst, Verfahren zur Reifebeurteilung und damit Hinweise auf den geeigneten Erntezeitpunkt auch bei Steinobst wie Kirschen und Zwetschgen zu etablieren. „Den Anstoß dazu gaben Beschwerden im Lebensmitteleinzelhandel bei Zwetschgen“, erklärte er. Der Reifegrad der Früchte hat maßgeblichen Einfluss auf Geschmack und Aroma, aber auch auf die Haltbarkeit. Überlagert wird dies zusätzlich durch Auswirkungen der Klimawandels mit höheren Temperaturen und heftigen Niederschlägen, die bei der Fruchtentwicklung eine Rolle spielen. Durch Untersuchungen zur Phänologie, Fruchtentwicklung und Reife sollen in dem Projekt die Grundlagen für eine bessere Prognose des Erntetermins geschaffen werden.