Nach einer kurzen Fahrt durch die malerische Landschaft des Südens, wo "Witch's Hair"-Bäume über Sümpfe und dunkle Teiche ragen, taucht plötzlich eine Gruppe von 16 Containerfarmen von AmplifiedAg am Straßenrand auf. Wir sind beim Agricultural Research Service (ARS) des US-Landwirtschaftsministeriums in Charleston, South Carolina, angekommen.
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Umzug nach drinnen, um das Wachstum im Freien zu fördern
Nach einer herzlichen Begrüßung betreten wir das, was der Pflanzenpathologe Dr. Kai-Shu Ling scherzhaft sein "zweites Zuhause" nennt: eine Forschungsplattform, die auf vertikalen Container-Anbausystemen basiert. Der Standort ist Teil einer 2018 gestarteten Forschungsinitiative der Regierung, um besser zu verstehen, welche Rolle die Landwirtschaft in kontrollierter Umgebung für die Zukunft der US-amerikanischen Pflanzenproduktion spielen könnte. "Unser Ziel war es, Kenntnisse über den CEA-Bereich zu gewinnen und zu erforschen, wo diese Systeme sinnvoll sind. Indem wir Forschende aus verschiedenen Standorten im ganzen Land zusammenbringen, können wir die Technologie aus vielen verschiedenen Blickwinkeln untersuchen", sagt er.
Das Programm verbindet Forschende aus 13 ARS-Standorten in den Vereinigten Staaten und konzentriert sich auf Themen, die von Pflanzengenetik und Hydrokultursystemen hin zu Pflanzengesundheit, integriertem Pflanzenschutz und Bestäuberbiologie reichen. Wenn man zwischen den Containern steht, wird klar, warum die Forschungsplattform so konzipiert wurde. Jede Einheit fungiert als eigenständige Anbauumgebung, sodass die Forschenden Variablen kontrollieren und verschiedene Anbaubedingungen nebeneinander testen können. "In einem Gewächshaus oder auf dem Feld gibt es immer externe Faktoren, die die Ergebnisse beeinflussen. Hier können wir jeweils nur einen Parameter ändern und genau beobachten, wie die Pflanzen darauf reagieren", erklärt Kousik Shaker, Forschungsleiter am U.S. Vegetable Laboratory.
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Die USDA-Forscher Kousik Shaker und Dr. Kai-Shu Ling, abgebildet mit David Flynn von Amplified Ag in der Mitte
Ein Container, zwei Anbauzonen
"Der Standort in Charleston besteht aus 16 Containerfarmen, die schrittweise installiert wurden: vier Container in der ersten Phase, weitere vier in der zweiten und acht bei der jüngsten Erweiterung", sagt David Flynn, CEO von AmplifiedAg. "AmplifiedAg ist ein Stakeholder und starker Befürworter der ARS-Forschung zur Containerlandwirtschaft."
Bei einem Rundgang durch die Anlage wird deutlich, wie jeder Container als Forschungseinheit konfiguriert ist. Im Inneren ist die Anbaufläche in zwei Zonen unterteilt, die jeweils über ein eigenes Fertigation-System verfügen. "Eine Seite dient als Kontrollgruppe, die andere Seite wird unter denselben Umweltbedingungen für die Behandlung genutzt. So können wir die Pflanzenleistung unter zwei verschiedenen Nährstoff-Fertigation-Bedingungen direkt vergleichen. Wir können verschiedene Lichtspektren, Nährstoffe oder genetische Merkmale leicht isolieren, was eine sehr effiziente und spannende Art ist, Experimente durchzuführen."
© Rebekka Boekhout | FreshPlaza.deDr. Kai an einem der F&E-Container
Technik für kontrollierte Umgebungen
Ursprünglich auf die kommerzielle Produktion ausgerichtet, hat AmplifiedAg auch eine wachsende Zahl von Containerfarmen für Forschung und Entwicklung bereitgestellt und unterstützt damit Versuche mit neuen, bestehenden und aufstrebenden Kulturpflanzen. Warum? "Unsere Container sind Plug-and-play", sagt David. "Wir waren Erzeuger, bevor wir Technologieentwickler wurden. Wenn wir also eine Containerfarm entwerfen, denken wir darüber nach, wie das System im Alltag tatsächlich funktioniert. Mit unseren Farmen können alle zu Erzeugern werden. Wenn etwas ausgetauscht werden muss, ist man nicht auf proprietäre Teile angewiesen. Alles lässt sich mit Standardausrüstung warten. Diese Flexibilität ist wichtig", sagt David. "Forscher müssen das System je nach den Anforderungen des Experiments anpassen können."
Diese Denkweise der Erzeuger hat auch die Konstruktion der Systeme beeinflusst. Die Komponenten im Inneren des Containers basieren auf lokal verfügbarer Hardware, sodass Erzeuger bei Wartungsbedarf problemlos Ersatzteile beschaffen können. Im Inneren der Einheiten sorgen Ventilatoren für die Luftzirkulation im Anbauraum, während ein 3-in-1-HLK-System Heizung, Kühlung und Entfeuchtung steuert. Mit der AmpEDGE-Software können Erzeuger die Farmen aus der Ferne überwachen und steuern und so den gesamten Produktionsprozess von der Aussaat bis zur Ernte verwalten.
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Voller Salatkopf
"Die Umgebung muss extrem stabil sein. Wenn man zuverlässige Forschungsergebnisse will, benötigt man konstante Bedingungen. Die Container sind nach R25-R28 isoliert, was dabei hilft, die Innentemperaturen aufrechtzuerhalten und gleichzeitig den Energieverbrauch zu senken. Modularität ist ein weiteres Schlüsselelement. Die Paneele lassen sich leicht montieren, während bewegliche Bewässerungsleitungen die Reinigung und Wartung vereinfachen", erklärt David. "Wir haben diese Systeme so konzipiert, dass die Technologie niemals zum Engpass wird. Fernüberwachung, Standardteile, einfacher Zugang für Wartungsarbeiten – das Ziel ist immer, dass sich die Erzeuger oder Forschenden auf ihre Arbeit konzentrieren können, nicht auf die Ausrüstung."
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Süßkartoffel-Jungpflanze
Oh, süße, süße Kartoffel
Süßkartoffeln gehören zu den eher unkonventionellen Kulturen, die untersucht werden. "Zunächst sind die Leute überrascht, Süßkartoffeln in einem vertikalen Anbausystem zu sehen", sagt Dr. Ling lächelnd; allerdings "konzentrieren wir uns nicht auf die Knollenproduktion." Wir können also nicht damit rechnen, dass in nächster Zeit eine Nebenproduktion von Pommes frites entsteht. Stattdessen testen die ARS-Forschenden, ob vertikale Farmen als Vermehrungszentren dienen könnten, um in einer schnellen Baumschule sauberes Pflanzgut für den Feldanbau zu produzieren. "Wir verfolgen den gesamten Produktionszyklus. Von der Vermehrung bis zur Ernte auf dem Feld."
Der Vermehrungsprozess beginnt mit der Gewebekultur, wodurch schädlingsfreie, saubere Pflanzen entstehen. Nach einigen Wochen der Vermehrung im Behälter werden die Jungpflanzen ins Freie umgepflanzt. Stolz präsentiert Dr. Ling seine Auswahl an Süßkartoffeln. Die Pflanzen werden in Systemen auf Kokosfaserbasis angebaut, wobei Folienabdeckungen zum Schutz der Bewässerungskanäle und zur Verhinderung von Algenwachstum eingesetzt werden. "Wir wollen sehen, wie sich die Pflanzen von Anfang an bis zum Feld entwickeln. Das hilft, Verschmutzungen und Wartungsaufwand zu reduzieren." Für Erzeuger im Freiland könnten Indoor-Farmen letztlich die Zeit verkürzen, die für die Produktion von gesundem und kräftigem 'Pflanzgut' benötigt wird.
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Süßkartoffel-Setzling
Erforschung von genetischem Screening und Vermehrungsmaterial
"Ein wesentlicher Teil unserer Forschung konzentriert sich darauf, Pflanzensorten zu identifizieren, die in kontrollierten Umgebungen gut abschneiden. Durch das Screening von Genbanksammlungen können wir erkennen, welche Merkmale in Innenräumen am besten funktionieren", erklärt Dr. Ling. Die Forschenden bewerten Eigenschaften wie Stresstoleranz und Pflanzenarchitektur. "Diese Merkmale gewinnen deutlich an Bedeutung, wenn Pflanzen auf engstem Raum angebaut werden."
Über die Pflanzenforschung hinaus dienen die Container auch als Testfeld für Agtech im Allgemeinen. Ein Beispiel ist das Nitrowater-System, das Stickstoff aus der Luft gewinnt und dem Bewässerungswasser zusetzt. "Die Idee ist, den Düngemitteleinsatz zu reduzieren und gleichzeitig die Pflanzenernährung aufrechtzuerhalten." Ein weiterer Container wird derzeit von Zaru Systems gemietet, um die Produktion von Microgreens zu testen, bevor das Unternehmen seinen Betrieb in North Carolina ausweitet. "Diese Kooperationen ermöglichen es uns, Technologien unter realen Anbaubedingungen zu testen und gleichzeitig unser Portfolio zu erweitern." Mehrere andere Container sind weiterhin ausschließlich der Forschung und Entwicklung gewidmet. "AmplifiedAg arbeitet in jeder Phase eng mit Forschern und Erzeugern zusammen, vom ersten Konzept bis zum Vollbetrieb. Das Ziel ist immer, die Erzeuger vor der Skalierung auf Erfolgskurs zu bringen, nicht danach."
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Eine der F&E-Containerfarmen
"Hand in Hand"
Nach einem Rundgang über das Gelände wird das Ziel klar. Die kontrollierte Landwirtschaft, betonen die Forschenden, soll die traditionelle Landwirtschaft nicht ersetzen. Indem das Team Pflanzen in Innenräumen untersucht und sie anschließend in Feldversuchen bewertet, hofft es, Strategien zu entwickeln, die beide Produktionsmethoden unterstützen. "Es gibt noch viel zu lernen, aber Einrichtungen wie diese geben uns die Werkzeuge an die Hand, um die unendlichen Möglichkeiten zu erkunden", sagt Dr. Ling. Und mit 13 Forschungsstandorten, die in den gesamten Vereinigten Staaten zusammenarbeiten, könnten die Container in Charleston Erkenntnisse liefern, die weit über dieses ruhige Fleckchen Land in South Carolina hinausreichen.
Für AmplifiedAg zeigen Projekte wie dieses am ARS-Forschungsstandort, wie containerbasierte Systeme weit mehr als nur die kommerzielle Produktion von Blattgemüse unterstützen können. "Forschungseinrichtungen wie diese ermöglichen es Erzeugern, Forschenden und Technologieentwicklern, Ideen zu testen, bevor sie in großem Maßstab umgesetzt werden", bekräftigt David.
"Was uns an dieser Zusammenarbeit am meisten begeistert, ist, dass wir gerade erst am Anfang stehen. Wenn weitere Container in Betrieb genommen werden und das Forschungsprogramm expandiert, werden wir Erkenntnisse gewinnen, von denen Erzeuger auf jeder Ebene profitieren, egal ob sie eine Containerfarm, ein Gewächshaus oder einen Freilandbetrieb betreiben. Genau diese Art des sektorübergreifenden Lernens ist es, was die Branche derzeit braucht."
Dieser Artikel stellt keine Empfehlung von AmplifiedAg-Produkten durch das USDA dar.
Weitere Informationen:
AmplifiedAg
David Flynn, CEO
[email protected]
www.amplifiedaginc.com
Landwirtschaftlicher Forschungsdienst des U.S. Landwirtschaftsministeriums (ARS)
Dr. Kai-Shu Ling, Pflanzenpathologe
Kousik Shaker, Forschungsleiter
+1 202 720 2791
[email protected]
www.ars.usda.gov
