In Merkendorf werden die Pflanzen der Zukunft gesucht | FLZ.de | Stage

Roboter für das Feld, Drohnen, Klimakabinen und Hunderte Pflanzen, die geröntgt werden: Am Standort Merkendorf des Fraunhofer-Instituts für integrierte Schaltungen (IIS) ist in den vergangenen Monaten ein Labor entstanden, das seinesgleichen sucht. Hier im südlichen Landkreis Ansbach wird an der Zukunft der Landwirtschaft geforscht.

In einer Bauzeit von rund einem Jahr wurde im Merkendorfer Energiepark auf 2000 Quadratmetern aus einer ehemaligen Industrie-Lagerhalle ein Standort für Spitzenforschung. Das neu entwickelte „SEPP“-System (englisch Sensor Evaluation for Plant Phenotyping) ist das Herzstück des Technologiezentrums.

Die Ergebnisse und Erkenntnisse sollen in Zusammenarbeit mit der nahe gelegenen Hochschule Weihenstephan-Triesdorf und den Landwirtschaftlichen Lehranstalten dann auch ganz praktisch auf den Feldern Westmittelfrankens Anwendung finden.

„Angewandte Forschung ist hier garantiert“, freute sich daher auch Tobias Gotthardt, Staatssekretär des bayerischen Wirtschaftsministeriums, der zur offiziellen Einweihung samt Live-Vorführung gekommen war. Forschung im Bereich „Agritech“ bezeichnete Gotthardt aufgrund der Auswirkungen des Klimawandels als ein ganz entscheidendes Feld in den nächsten Jahren.

Die Forschungsinitiative „Biogene Wertschöpfung und Smart Farming“ der Fraunhofer-Gesellschaft verteilt sich auf insgesamt fünf Standorte in Bayern und Mecklenburg-Vorpommern, einer davon ist Merkendorf. Das Gesamtprojekt ist 80 Millionen Euro schwer, 20 Millionen Euro Förderung kommen dabei vom Bund, noch einmal 20 Millionen vom Land Bayern, erklärte der Staatssekretär.

Doch was genau wird nun in Merkendorf untersucht? Im Grunde dreht sich alles um die Phänotypisierung, also die objektive Erfassung von verschiedenen Pflanzenmerkmalen, wie es Projektleiter Dr. Stefan Gerth erläuterte. Die Forscherinnen und Forscher befassen sich mit der Frage, wie Pflanzen auf unterschiedliche Umstände reagieren. Dies sei, so Gerth, ein entscheidendes Werkzeug im Kampf gegen die „rasanten Auswirkungen“ des Klimawandels.

Die Wissenschaftler wollen herausfinden, welche Pflanzentypen wie reagieren, wenn sie zum Beispiel Hitzestress oder Trockenstress erleben. So will man „einen Beitrag leisten zur Züchtung von neuen Pflanzensorten“, verdeutlichte Prof. Dr. Albert Heuberger, der Leiter des IIS. Zusammen mit den Triesdorfer Einrichtungen schlage hier „das Herz der Landwirtschaftsforschung in Bayern“. Die besondere Nähe von Forschungseinrichtung und Anwendung in der Praxis hob auch Gruppenleiter Dr. Thomas Malzer hervor: „Es gibt weltweit fast nichts Vergleichbares zu dieser Infrastruktur.“

In den Klimakabinen können die Pflanzen Temperaturen zwischen 5 und 30 Grad, unterschiedlichen Lichtverhältnissen oder verschieden starker Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Dort kann man die Pflanzen auch mit künstlichen Erregern in Berührung bringen, um zu sehen, wie sie auf bestimmte Krankheiten reagieren. Durch 2D- und 3D-Erfassung mit Lasern können in der Laborhalle detaillierte Aufnahmen von Saatgut und Pflanzen angefertigt werden. In den vier optischen Kabinen dauert eine Messung weniger als eine Minute. Die 3D-Modelle werden mit zwölf Kameras und der Unterstützung von KI erstellt. Insgesamt können hier bis zu 400 Pflanzen gleichzeitig untersucht werden.

Aktuell läuft bereits ein erster großangelegter Versuch in Zusammenarbeit mit der Saatgut-Firma Strube D&S. Dabei werden 100 verschiedene Zuckerrüben-Genotypen unter verschiedenen Bewässerungsszenarien untersucht. Sämtliche Pflanzen werden dabei täglich in 2D und 3D abgebildet. Mit Hilfe einer künstlichen Intelligenz sollen so die Pflanzentypen gefunden werden, die am besten mit Trockenheit umgehen können. Mit diesen erfolgt dann der Real-Test auf den Feldern. „Der große Vorteil hier ist, dass wir auf den Aufnahmen auch die Wurzeln und das Innere der Rüben sehen können“, erklärte Dr. Bettina Müller von der Saatgut-Firma.

Durch die Hightech-Wurzelanalyse mittels Röntgentechnik werden deren genaue Länge und Verteilung sichtbar. Eine Messung dauert sieben bis 15 Minuten, anschließend liegen 16 bis 32 Gigabyte Daten vor. Zum Vergleich: Mit einer Datenmenge von 15 Gigabyte kann man rund 300 Stunden Musik oder Podcasts hören, 75 Stunden per Video telefonieren oder rund zehn Stunden Online-Serien schauen.

Als Beispiel für eine direkte Unterstützung in der Praxis diente während des Rundgangs ein Phänotypisierungsroboter für den Feldanbau. Er kann das Hacken von Unkraut, etwa auf einem Zuckerrübenfeld, übernehmen. Dies sei von großer Bedeutung, denn es werde immer schwieriger, Erntehelfer-Personal zu finden. Laut Fraunhofer-Institut ermöglicht der Roboter eine Reduzierung des Zeitaufwands um 80 Prozent. Allerdings fehle derzeit noch weitestgehend die Akzeptanz der Landwirte für derlei Technik. Im Merkendorfer Labor sind sie ihrer Zeit momentan wohl noch etwas voraus. Gerüstet für die landwirtschaftlichen Fragen der Zukunft sind sie aber allemal.