ReGenFarm

ReGenFarm: Regenerative Landwirtschaft für eine nachhaltige Zukunft

ReGenFarm widmet sich drängenden landwirtschaftlichen und ökologischen Herausforderungen, indem es Methoden des sog. Carbon-Farmings (=Konzept zur Kohlenstoffanreicherung in landwirtschaftlichen Böden) nutzt, um die Bodenfruchtbarkeit zu stärken, die Resilienz von Ökosystemen zu erhöhen und atmosphärischen Kohlenstoff zu binden. Durch die Reduzierung von Treibhausgasemissionen und die Wiederherstellung der Bodenqualität trägt das Projekt dazu bei, Umwelt- und Ernährungssicherheit sowie eine nachhaltige landwirtschaftliche Produktivität zu gewährleisten.

Das Ziel von ReGenFarm ist es, praxisnahe Werkzeuge und Erkenntnisse zu entwickeln, die innovative Anbaumethoden fördern und Geschäftsmodelle transformieren. Dazu gehören die Entwicklung eines digitalen Zwillings für die Landwirtschaft, fortschrittliche Pflanzenzüchtung zur verbesserten Kohlenstoffspeicherung und neuartige Basismethoden zur Überwachung der Bodengesundheit. Damit soll der Weg zu einer widerstandsfähigeren, produktiveren und nachhaltigeren Landwirtschaft geebnet werden.

Gemeinsam mit Bayer Crop Science arbeitet das Institut für Bio- und Geowissenschaften des Forschungszentrums Jülich in fünf Handlungsfeldern (AFs), um die wissenschaftlichen Grundlagen für die Weiterentwicklung der regenerativen Landwirtschaft zu schaffen.

Handlungsfelder (AFs)

AF1: Entwicklung eines digitalen Zwillings für regenerative Landwirtschaft
Ein digitaler Zwilling für die Bayer ForwardFarm „Damianshof“ wird entwickelt, um regenerative landwirtschaftliche Praktiken voranzutreiben und die Kohlenstoffspeicherung im Boden zu fördern. Mithilfe des Agroökosystemmodells AgroC wird ein räumlich detailliertes Abbild des landwirtschaftlichen Betriebs erstellt, das umfassende Boden- und Pflanzendaten integriert. Dieser digitale Zwilling simuliert und analysiert verschiedene Bewirtschaftungsoptionen, einschließlich Maßnahmen zur Erhöhung des Kohlenstoffeintrags in tiefere Bodenschichten. Er dient als wichtiges Instrument zur Bewertung der Auswirkungen globaler Veränderungen auf die Kohlenstoffspeicherung sowie auf weitere Ökosystemleistungen wie Ertragssteigerung und Stickstoffrückhaltung.

AF2: Screening von Pflanzen für eine optimierte Kohlenstoffspeicherung
Um Pflanzengenotypen zu identifizieren, die stabile Erträge bei gleichzeitig erhöhter Kohlenstoffspeicherung über die Wurzeln ermöglichen, wird eine neuartige Screening-Plattform entwickelt. Diese kombiniert tiefgehende Magnetresonanztomographie, hochdurchsatzfähiges Wurzel-Phänotyping und robotergestützte Analysen. Im Fokus stehen niedrigwüchsiger Mais und Zwischenfrüchte, die als vielversprechende Kandidaten für eine verbesserte Kohlenstoffspeicherung gelten. Die gewonnenen Erkenntnisse werden mit dem digitalen Zwilling aus AF1 verknüpft, um das Kohlenstoffpotenzial der Pflanzen während ihres gesamten Lebenszyklus besser zu verstehen.

AF3: Auswirkungen steigender CO₂-Konzentrationen auf das Kohlenstoff-Farming
Da steigende atmosphärische CO₂-Konzentrationen die landwirtschaftliche Kohlenstoffspeicherung beeinflussen, ist eine genaue Bewertung der Wurzel-Kohlenstoffverteilung und der Persistenz pflanzlicher Kohlenstoffverbindungen im Boden entscheidend. Feldstudien an der BreedFACE-Anlage analysieren, wie sich erhöhte CO₂-Werte auf Fotosynthese, Biomasseentwicklung und die chemische Zusammensetzung der Wurzeln auswirken, insbesondere bei den in AF2 identifizierten Pflanzen.

AF4: Molekulare Grundlagen der Kohlenstoffspeicherung im Boden
Ein tiefes Verständnis der molekularen Mechanismen, die zur Kohlenstoffspeicherung im Boden beitragen, ist essenziell. Durch eine umfassende Charakterisierung der Böden werden physikalisch-strukturelle Eigenschaften mit chemischen und biochemischen Analysen auf molekularer Ebene verknüpft. Ziel ist es, organische „Klebstoff“-Verbindungen zu identifizieren, die die Bodenaggregation fördern. Diese Daten werden mit genetischen Pfaden von Mikroorganismen korreliert, um ein funktionales Referenzsystem für die Kohlenstoffspeicherung im Boden zu schaffen und mikrobielles Potenzial für spezifische Böden und Klimazonen zu erschließen.

AF5: Umsetzung wissenschaftlicher Erkenntnisse in praxisnahe Lösungen
Eine proaktive Strategie, getragen durch die enge Zusammenarbeit zwischen dem Forschungszentrum Jülich und Bayer Crop Science, bildet die Grundlage, um die Fortschritte aus den Handlungsfeldern AF1 bis AF4 in praxisnahe Geschäftsmodelle zu überführen. Der direkte Austausch mit Stakeholdern stellt sicher, dass die entwickelten Lösungen den praktischen Anforderungen gerecht werden und eine hohe Anwendbarkeit in der Praxis bieten.

Zukunftsperspektiven

Das ReGenFarm-Projekt legt den Grundstein für die Weiterentwicklung der regenerativen Landwirtschaft und eröffnet vielfältige Möglichkeiten in den Bereichen kommerzielle Anwendungen, Pflanzenzüchtung, integriertes Bodenmanagement und klimaintelligente Landwirtschaft. Durch die Zusammenarbeit mit Bayer Crop Science soll das Projekt nicht nur Innovationen vorantreiben, sondern auch Unternehmertum fördern, Investoren anziehen und einen umfassenden Fortschritt in der nachhaltigen Landwirtschaft ermöglichen.

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