Boden ist weit mehr als Wachstumssubstrat, er ist gleichzeitig Lebensraum für Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen, Regulator für Wasser-, Luft-, Nährstoff- und Schadstoffflüsse durch Filter-, Puffer- und Speicherfunktionen, und Grundlage der Produktion von Nahrungs-, Futter- und nachwachsenden Rohstoffen. Am JKI wird diese gesamte Funktionsbreite erforscht: von Wurzel-Mikrobiom-Interaktionen, Bodenstruktur und Nährstoffkreisläufen über Treibhausgasemissionen und Humusaufbau bis zu bodenbürtigen Schaderregern und funktioneller Biodiversität. Beteiligt sind Arbeitsgruppen unterschiedlichster Fachinstitute, die gemeinsam zu einem ganzheitlichen Verständnis von Bodengesundheit und Ertragsfähigkeit beitragen.

Die Wahl der Kulturen, der Sorten und des Anbausystems entscheidet maßgeblich darüber, wie produktiv, robust und umweltschonend ein Ackerbaubetrieb arbeitet. Am JKI wird erforscht, wie sich diversifizierte gegenüber eng spezialisierten Fruchtfolgen auf Erträge, Nährstoffkreisläufe und Schaderregerdruck auswirken. Ebenso wird untersucht, wie neue Sorten mit verbesserter Resistenz und Stresstoleranz entstehen und wie sich die Biodiversität produktionsintegriert fördern lässt, etwa durch Mischanbau, Streifenanbau oder Agroforstsysteme. Ziel ist es, Anbausysteme zu entwickeln, die auch unter sich wandelnden Bedingungen stabile Erträge sichern und zugleich die Vielfalt auf und um die Ackerfläche stärken.

Düngung und Pflanzenschutz sind zentrale Stellschrauben dafür, wie produktiv und umweltschonend der Ackerbau wirtschaftet. Zu hoher oder falsch platzierter Einsatz schadet Klima, Gewässern und Biodiversität, zu wenig gefährdet den Ertrag. Am JKI wird erforscht, wie sich Düngemittel effizienter und bedarfsgerechter einsetzen lassen, wie sich Schaderreger im Ackerbau frühzeitig erkennen und eindämmen lassen und welche biologischen und technischen Alternativen den Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel reduzieren können. Ebenso im Fokus steht die Ausbreitung neuer oder invasiver Schaderreger unter sich ändernden klimatischen Bedingungen sowie die nationale und internationale Pflanzengesundheit. Ziel ist ein wirksamer, aber ressourcenschonender Einsatz von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln, der Ertragssicherheit und Umweltschutz miteinander verbindet.

Trockenheit, Hitze und steigende CO₂-Konzentrationen verändern Wachstum, Ertragsbildung und Gesundheit von Kulturpflanzen bereits heute. Am JKI wird mit Freilandanlagen wie der Free Air Carbon dioxide Enrichment (FACE)-Technologie untersucht, wie Pflanzen auf die klimatischen Bedingungen der Zukunft reagieren und welche physiologischen Anpassungsmechanismen ihre Stresstoleranz erhöhen können. Gleichzeitig werden konkrete Maßnahmen erforscht, mit denen der Ackerbau selbst aktiv zum Klimaschutz beitragen kann - etwa durch die direkte Verminderung von Treibhausgasen oder der Kohlenstoffspeicherung in landwirtschaftlichen Böden. So entsteht ein doppelter Beitrag: Anpassung an den Klimawandel und aktiver Schutz vor dessen weiterer Verschärfung.

Satellitenbilder, Sensordaten und digitale Modelle liefern heute Informationen über Ackerflächen in einer räumlichen und zeitlichen Auflösung, die mit der klassischen Datenerhebung im Feld nicht zu erreichen ist. Am JKI wird erforscht, wie sich Fernerkundung und Sensorik nutzen lassen, um die kleinräumige Variabilität von Boden und Beständen sichtbar zu machen. Ebenso wird untersucht, wie Modelle die Auswirkungen von Witterung, Klimawandel oder Bewirtschaftungsmaßnahmen prognostizieren können und wie aus diesen Daten praxistaugliche Entscheidungsunterstützungssysteme für Landwirtinnen und Landwirte sowie für die Politikberatung entstehen. Ziel ist es, digitale Werkzeuge so weiterzuentwickeln, dass sie fundierte, zeitnahe Entscheidungen im Ackerbau erleichtern.