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Am JKI-Standort Braunschweig entsteht eine FACE-Anlage

Luftaufnahme der FACE-Anlage am JKI-Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde in Braunschweig. © L. Kottmann/JKI
Luftaufnahme der FACE-Anlage am JKI-Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde in Braunschweig. © L. Kottmann/JKI
Luftaufnahme der FACE-Anlage am JKI-Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde in Braunschweig. © L. Kottmann/JKI
Kabel und Gasleitungen für die FACE-Anlage des JKI-Instituts für Pflanzenbau und Bodenkunde in Braunschweig. © J. Kaufmann/JKI
Das CO2 für die Versuche in der FACE-Anlage des JKI-Instituts für Pflanzenbau und Bodenkunde strömt aus winzigen, lasergefertigten Löchern in den Gasleitungen. © J. Kaufmann/JKI

Die Abkürzung FACE steht für „Free Air Carbon Dioxide Enrichment“ und beschreibt eine Anlage für Freilandversuche, bei der unterschiedliche Kohlendioxid-Konzentrationen gezielt eingestellt werden können. Seit Mitte Juli (2021) ist eine solche Anlage auf dem Versuchsfeld des JKI in der Bundesallee in Braunschweig neu eingerichtet worden. Die Konzentrationen des Treibhausgases ist seit Beginn der Industrialisierung auf aktuell 410 ppm angestiegen und steigt weiter stetig an. Am JKI soll in diesem Zusammenhang erforscht werden, wie Kulturpflanzen auf den prognostizierten CO2-Anstieg reagieren und wie man sie langfristig züchterisch so anpassen kann, um beispielsweise den sogenannten „CO2-Düngeeffekt“ optimal ausnutzen zu können. Züchtungsforscher und Pflanzenzüchter möchten wissen, an welchen genetischen Stellschrauben dazu gedreht werden sollte. Die Anlage wird fachlich vom JKI-Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde betreut. Dr. Lorenz Kottmann hat die Aufbauarbeiten begleitet und wird in dem neuen JKI-internen Verbundprojekt WheatFACE im nächsten Jahr in den regulären Versuchsbetrieb starten.

Am Projekt WheatFACE sind Kolleginnen und Kollegen der Institute für Pflanzenbau und Bodenkunde, Resistenzforschung und Stresstoleranz, sowie Pflanzenschutz in Ackerbau und Grünland beteiligt. Im Rahmen des Versuches sollen verschiedene Genotypen des Winterweizens unterschiedlichen CO2 Konzentrationen ausgesetzt und Parameter zur Photosynthese, ertragsphysiologische und agronomischen Eigenschaften sowie Daten zu den Erregern Braunrost und Ährenfusarium sowie entsprechende Befallsdaten erhoben werden. Die Ergebnisse liefern den Forschenden entsprechende Anhaltspunkte für die Anpassung des Winterweizens an zukünftige Klimaszenarien.

Mit ihrem Durchmesser von 17,5 Metern ist die neue FACE-Anlage am JKI aktuell die größte in Norddeutschland. Die Braunschweiger ist jedoch nicht die einzige in Deutschland. Eine kleinere Anlage steht auf der agrarwissenschaftlichen Versuchsstation der Universität Hohenheim, eine weitere für Fragestellungen im Wein-und Gartenbau an der Hochschule in Geisenheim. Die Universität in Gießen betreibt eine Anlage für Grünlandversuche. Für Ackerbaukulturen, wie sie am JKI erforscht werden, betreibt auch das Forschungszentrum Jülich eine Anlage gleichen Typs. Laut Dr. Kottmann würden sich die Standorte Jülich und Braunschweig gut ergänzen, da der Boden in Braunschweig wesentlich sandiger ist als der in Jülich, könnte man in Braunschweig Trockenstress-Bedingungen simulieren und die Daten mit den Ergebnissen des Vorzugsstandortes Jülich vergleichen.

Wie funktioniert die Feldversuchsanlage: Die Anlage besteht aus insgesamt vier Einheiten (Achtecke) mit Durchmessern von 17,5 m. Innerhalb der achteckigen Konstruktionen wird die CO2–Konzentration der Luft erhöht. Hierfür wird das CO2 aus einer Tankanlage über 500 Meter lange Rohrleitungen auf das Feld geleitet und strömt dort durch außen verlaufende Röhren aus kleinen, mit Laser gebohrten Löchern. Je nach Windrichtung und -geschwindigkeit wird das CO2 aus einer anderen Richtung eingeleitet. Hierfür misst ein Anemometer kontinuierlich Windrichtung und -geschwindigkeit. In der Mitte der Anlage misst ein Sensor den CO2-Gehalt der Luft, eine Steuereinheit reguliert dabei die benötigte Menge an CO2. Innerhalb der Anlage kann die CO2-Konzentration in der Luft auf bis zu 1000 ppm erhöht werden. Im Projekt WheatFACE wird eine Konzentration von ca. 600 ppm angestrebt, was dem geschätzten Kohlendioxid-Anteil der Atmosphäre in 40 bis 50 Jahren entspricht.