Technologiezentrum Phänotypisierung in Merkendorf

Am Standort Merkendorf werden nachhaltige, ressourceneffiziente Hochtechnologien (weiter-)entwickelt, die die Landwirtschaft bei ihren Transformationsprozessen hin zu einer Steigerung von Resilienz gegenüber Krisenereignissen in der regionalen Lebensmittelproduktion und somit bei einer ansteigenden Wertschöpfung in der Landwirtschaft unterstützen sollen.

Der Fokus liegt insbesondere auf Pflanzen, die für die regionale Landwirtschaft und Lebensmittelversorgung eine hohe Relevanz aufzeigen, beispielsweise Reis, Kartoffeln oder Weizen.

Am Technologiezentrum für Phänotypisierung legen wir den Schwerpunkt speziell auf die Entwicklung und Erprobung von Technologien, die für die Phänotypisierung von Pflanzen und somit für die objektive Bewertung besonderer Pflanzenmerkmale und die Qualitätskontrolle eingesetzt werden können.

Pflanzensorten werden analysiert, um ihre Reaktionen auf verschiedene Umwelteinflüsse zu verstehen und Pflanzen zu identifizieren, die trotz veränderter Bedingungen ausreichend Ertrag liefern. Mithilfe von Computertomographie-Anwendungen des Fraunhofer-Entwicklungszentrums Röntgentechnik (EZRT) können Pflanzen nicht nur oberflächlich, sondern auch hinsichtlich der Qualität von Saatgut und unterirdischen Wurzelstrukturen untersucht werden. Bei der Züchtung neuer Pflanzen liegt der Schwerpunkt auf resilienten Sorten, die den veränderten Umwelteinflüssen standhalten, qualitativ hochwertige Inhaltsstoffe bieten und höhere Ernteerträge erzielen. Angesichts der wachsenden Bevölkerung, der Folgen des Klimawandels und des Wandels zu nachhaltiger Landwirtschaft ist eine Beschleunigung der Züchtung ein Schlüsselfaktor. Das Projekt fokussiert sich auf für die regionale Landwirtschaft und Lebensmittelversorgung relevante Pflanzen, die exemplarisch ausgewählt und untersucht werden.

»Phäno Valley« am Standort Merkendorf

  • Entwicklung multimodaler Sensor- und Aktorsysteme
    • In kontrollierter Umgebung am Standort Merkendorf
    • Auf dem Feld im Schulterschluss mit der Triesdorf Familie
  • Aufbau einer öffentlich zugänglichen Infrastruktur zur Pflanzenphänotypisierung
    • Etablierung von Datenübertragungssystemen, Datenmanagement und Lokalisierung 
    • Einsatz zur Lösung von Fragestellungen aus der Agrarindustrie (Pathogendetektion, Hitzestress, Trockenstress etc.)
    • Evaluationsmöglichkeit für Sensorhersteller
  • Netzwerkarbeit: Austausch mit nationalen und internationalen Stakeholdern

Komplette Wertschöpfung: Vom Saatgut über die Keimlingsanalytik, die Pflanzen Phänotypisierung, den Feldaufgang bis hin zur Ernte.

© Bezvershenko - stock.adobe.com/ BearbeitungFraunhofer IIS
Komplette Wertschöpfung: Vom Saatgut über die Keimlingsanalytik, die Pflanzen Phänotypisierung, den Feldaufgang bis hin zur Ernte.

© Fraunhofer IIS
  • Röntgentechnik
  • RGB-Kamera
  • Hyperspektral-Kamera
  • Laserlichtschnitt
  • LiDAR  
  • NIR

Durch den Einsatz von Röntgentechnik ist es möglich, auch die Strukturen einer Pflanze optisch darzustellen, die ansonsten unzugänglich wären. So kann beispielsweise die Wurzellänge einer Pflanze gemessen werden, ohne diese aus ihrer Umgebung (z. B. Pflanzentopf) zu entfernen.

© Fraunhofer IIS

Kontinuierliche Verfolgung eines Wachstumsprozesses bei Variation von

  • Wasser
  • Temperatur  
  • Stress

Automatisierte und objektive Bestimmung von Parametern  

  • Größen/Längen/Volumen
  • Datensatz für Modelle/Simulation

Analyse von optisch unzugänglichen Pflanzenteilen

  • Unterirdisches Wachstum
  • »verstecktes« oberirdisches Wachstum

Hochauflösende 3D Strukturanalyse

  • Anzahl von Zellen
  • Durchmesser von Xylemen

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Infrastruktur zur Phänotypisierung

  • 2x 100 Pflanzen Klimakammer
  • 1x 200 Pflanzen Klimakammer
  • 1x manuelle Klimakammer
  • Topfgröße: 17cm und 22cm Durchmesser, Höhe bis 40cm
  • Pflanzenhöhe: max. 2,4m inkl. Topf
  • Pflanzendurchmesser max. 1m
  • Temperaturbereich 5°C bis 30°C
  • CO2 - und Luftfeuchteregulation
  • Automatische Bewässerung (Gewicht/Volumen/Düngung)
  • Pflanzentransport über ein Werkstückträgersystem
  • Röntgentechnik (2D/3D)
  • 3D-Laserlichtschnitt Sensorik
  • 2D/3D-RGB Sensorik
  • Zukünfig: Multi- und Hyperspektrale Sensorik
  • Station für automatische zerstörende Probenentnahme
  • Kammer für Dunkeladaption (Chlorophyllfluoreszenzmessung)

Sensorsysteme

  •  Röntgentechnik (2D/3D)
  •  3D-Laserlichtschnitt Messungen  2D-RGB Messungen + NIR
  •  Station für automatische zerstörende Probenentnahme

  • Komplettes Pflanzenhandling mit Aufzucht
  • Saatgut- und Keimlingsanalytik (u.a. mit Röntgentechnik und RGB-Sensorik)
  • Bodenqualitätsprüfung
  • Chemieanalytiklabore für
    • Mikrobiologie
    • Biochemie
    • Verfahrenstechnik
  • Technikum für
    • Verfahrenstechnik
    • Erneuerbare Energien
    • Wassertechnik
    • Agritechnikum
    • Thermodynamik
    • Lebensmittel

Das Innovationscampus-Netzwerk

Die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) ist eine renommierte Hochschule für angewandte Wissenschaften in Bayern, die sich auf die Bereiche Umwelt, Landwirtschaft, Ernährung, Biotechnologie, Landschaftsarchitektur und nachhaltige Entwicklung spezialisiert hat und in diesen Bereichen eine praxisorientierte Ausbildung und Forschung anbietet.

Triesdorf ist vor allem für seine landwirtschaftlichen Lehranstalten, die eng mit der Hochschule verbunden sind, bekannt.

Durch ihre praxisorientierte Arbeit spielt die Hochschule eine zentrale Rolle in der Ausbildung von Fachkräften, die für die Bewältigung globaler Herausforderungen wie Klimawandel, Ernährungssicherung und Ressourcenschutz benötigt werden. Mit ihrem Fokus auf Nachhaltigkeit und innovative Technologien leistet die HSWT einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung von Landwirtschaft, Umwelt und Gesellschaft.

Studienangebot:

Die HSWT bietet eine breite Palette an Bachelor- und Masterstudiengängen in verschiedenen Themenbereichen:

  • Agrarwissenschaften
  • Digitalisierung & Technik
  • Ernährung & Lebensmittel
  • Ökologie & Umweltplanung 
  • Klima- & Umweltschutz
  • Wirtschaft & Management

Forschungsbereiche:

Die Hochschule ist stark in der angewandten Forschung engagiert und arbeitet an praxisnahen Projekten, die direkt zur Lösung aktueller Herausforderungen beitragen. Wichtige Forschungsschwerpunkte sind:

  •  Landnutzung, Ernährung & Gesundheit
  •  Klimawandel, Biodiversität & Umweltvorsorge
  •  Nachwachsende Rohstoffe, Erneuerbare Energien & Energieeffizienz

Praxisorientierung:

Ein Markenzeichen der HSWT ist die enge Verzahnung von Theorie und Praxis. Die Hochschule unterhält eigene Versuchsbetriebe, Forschungseinrichtungen und Labore, in denen Studierende praxisnah ausgebildet werden. Außerdem bestehen zahlreiche Kooperationen mit Unternehmen, Behörden und anderen Forschungseinrichtungen, die den Studierenden wertvolle Praxiserfahrungen ermöglichen.

Der Innovationscampus der HSWT ist ein strategisches Projekt, das darauf abzielt, Forschung, Lehre und Praxis in den Bereichen Umwelt, Land- und Forstwirtschaft, Ernährung, Biotechnologie und nachhaltige Entwicklung enger miteinander zu verknüpfen. Die HSWT, eine renommierte Hochschule für angewandte Wissenschaften in Bayern, hat den Innovationscampus ins Leben gerufen, um gezielt Innovationen voranzutreiben und den Austausch zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft zu fördern.

Der Innovationscampus dient als Plattform für interdisziplinäre Forschungsprojekte und bietet Raum für Startups, Unternehmen und Forschungsgruppen, um gemeinsam an zukunftsweisenden Lösungen zu arbeiten. Der Campus fördert somit die Entwicklung von neuen Technologien und Methoden, die für eine nachhaltige Nutzung von natürlichen Ressourcen und eine umweltfreundliche Wirtschaftsweise entscheidend sind.

Ein zentraler Bestandteil des Innovationscampus ist die enge Zusammenarbeit mit regionalen und internationalen Partnern, um Forschungsergebnisse schnell in die Praxis umzusetzen. Darüber hinaus unterstützt der Campus die Ausbildung von Fachkräften, indem er innovative Lehr- und Lernformate anbietet, die Studierende auf die Herausforderungen der Zukunft vorbereiten.

Insgesamt zielt der Innovationscampus darauf ab, die Wettbewerbsfähigkeit der Region zu stärken, nachhaltige Innovationen zu fördern und einen Beitrag zur Bewältigung globaler Herausforderungen wie dem Klimawandel und der Ernährungssicherung zu leisten.

Das Kompetenzzentrum für Digitale Agrarwirtschaft (KoDA) der HSWT ist eine Einrichtung, die sich auf die Forschung, Entwicklung und Implementierung digitaler Technologien in der Landwirtschaft spezialisiert hat. Das Ziel des Kompetenzzentrums ist es, die Landwirtschaft durch den Einsatz moderner Technologien effizienter, nachhaltiger und zukunftsfähiger zu gestalten.

Hauptziele und Schwerpunkte des Kompetenzzentrums:

  • Forschung und Entwicklung: KoDA beschäftigt sich mit der Erforschung neuer digitaler Technologien, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden können. Dazu gehören unter anderem Präzisionslandwirtschaft, Smart Farming, Sensorik, Drohnentechnologie, Datenmanagement und Künstliche Intelligenz (KI).
  • Praxisnahe Anwendungen: Ein wesentlicher Aspekt von KoDA ist die Entwicklung praxisnaher Lösungen, die direkt auf landwirtschaftlichen Betrieben angewendet werden können. Dazu gehört die Optimierung von Anbauverfahren, die Verbesserung des Tiermanagements und die effizientere Nutzung von Ressourcen wie Wasser und Düngemitteln.
  • Wissenstransfer und Ausbildung: KoDA bietet Schulungen, Workshops und Weiterbildungsprogramme an, um Landwirtinnen und Landwirte Studierende und Fachkräfte auf die Anforderungen der digitalen Landwirtschaft vorzubereiten. Ziel ist es, das notwendige Wissen zu vermitteln, um digitale Technologien effektiv einzusetzen und so die Produktivität und Nachhaltigkeit der Betriebe zu erhöhen.
  • Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Das Kompetenzzentrum arbeitet eng mit anderen Forschungsinstituten, Unternehmen und landwirtschaftlichen Betrieben zusammen, um eine breite Anwendung und Weiterentwicklung der Technologien zu gewährleisten. Diese interdisziplinäre Zusammenarbeit stellt sicher, dass die entwickelten Lösungen auf die tatsächlichen Bedürfnisse der Landwirtschaft abgestimmt sind.
  • Förderung der nachhaltigen Landwirtschaft: Durch den Einsatz digitaler Technologien sollen landwirtschaftliche Prozesse nicht nur effizienter, sondern auch umweltfreundlicher gestaltet werden. KoDA konzentriert sich daher auch auf die Entwicklung von Lösungen, die zur Reduktion von Umweltbelastungen und zur Schonung von natürlichen Ressourcen beitragen.

Bedeutung des Kompetenzzentrums:

Das Kompetenzzentrum für Digitale Agrarwirtschaft spielt eine zentrale Rolle bei der Digitalisierung der Landwirtschaft in Bayern und darüber hinaus. Es trägt dazu bei, die Wettbewerbsfähigkeit der landwirtschaftlichen Betriebe zu stärken, indem es innovative Technologien zugänglich macht und deren Einsatz in der Praxis fördert. Gleichzeitig leistet KoDA einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung der Landwirtschaft, indem es Lösungen entwickelt, die ökologische und ökonomische Aspekte miteinander in Einklang bringen.

Das Biomasse-Institut ist eine gemeinsame Einrichtung der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) und der Hochschule Ansbach. Es widmet sich der Erforschung, Entwicklung und Anwendung von Technologien und Konzepten rund um die Erzeugung und Nutzung von Biomasse.

Insgesamt dient das Biomasse-Institut als Brücke zwischen Wissenschaft, Unternehmen und Gesellschaft, um die nachhaltige Erzeugung und Nutzung von Biomasse voranzutreiben und zur Reduzierung fossiler Ressourcen beizutragen.

Hauptziele und Schwerpunkte des Biomasse-Instituts:

  • Forschung und Entwicklung: Im Bereich der Biomasse-Erzeugung stehen Ressourceneffizienz, Auswirkungen des Klimawandels, digitale Lösungen in der Produktionstechnik und Biodiversität verknüpft mit Fragestellungen der gesellschaftlichen Akzeptanz im Fokus der Forschung. Weiterhin forscht das Biomasse-Institut an innovativen Methoden zur Nutzung von Biomasse für die Energieerzeugung, beispielsweise durch Biogasproduktion und an Verfahren zur Nutzung von Biomasse als Rohstoff für biobasierte Materialien und Chemikalien sowie der Schaffung von Stoffkreisläufen.
  • Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz: Ein zentraler Fokus liegt auf der Entwicklung nachhaltiger Konzepte, die im Idealfall die gesamte Wertschöpfungskette von der Erzeugung der Biomasse über die energetische oder stoffliche Nutzung bis hin zur Verwertung von Nebenprodukten und Reststoffen abbilden. Ziel ist die nachhaltige Entwicklung der Landwirtschaft und angeschlossener Wirtschaftszweige, mit Lösungen, die ökologische und ökonomische Aspekte miteinander in Einklang bringen.
  • Praxisorientierte Projekte: Das Institut arbeitet eng mit landwirtschaftlichen Praxisbetrieben, Unternehmen und anderen Forschungseinrichtungen zusammen, um praxisrelevante Lösungen zu entwickeln. Dies schließt Pilotprojekte ein, bei denen neue Technologien unter praxisrelevanten Bedingungen getestet und optimiert werden.
  • Bildung und Wissenstransfer: Die Ergebnisse aktueller Forschungsvorhaben fließen zum einen in die Studiengänge der beiden Hochschulen ein. Zum anderen bietet das Biomasse-Institut Weiterbildungsangebote und Workshops an, um Studierende und Fachkräfte in den relevanten Bereichen auszubilden und den Wissenstransfer in die Praxis zu fördern.
  • Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Das Institut verbindet verschiedene Disziplinen, darunter Ingenieurwissenschaften, Agrarwissenschaften, Umweltwissenschaften und Wirtschaftswissenschaften, um ganzheitliche und innovative Lösungen für die Erzeugung und Nutzung von Biomasse zu entwickeln.

Die Landwirtschaftlichen Lehranstalten Triesdorf bilden das Herzstück des Bildungszentrums. Sie sind Bindeglied zwischen Praxis, Lehre und Forschung. Gemeinsam werden Innovationen auf deren Anwendbarkeit und Übertragbarkeit geprüft. In Triesdorf werden 330 ha Ackerland – davon 112 ha ökologisch in Kooperation mit der JVA Lichtenau – für die Versorgung der Tierbestände und des Marktfruchtanbaus genutzt. Den Bildungseinrichtungen stehen neben den Versuchsflächen auch die Stallungen sowie die Technik am Fachzentrum für Energie und Landtechnik zur Verfügung.

Die Fachbereiche teilen sich wie folgt auf:

  • Fachzentrum für Energie und Landtechnik
  • Tierhaltung mit Tierhaltungsschule
  • Pflanzenbau und Versuchswesen
  • Ernährung und Hauswirtschaft

Darüber hinaus sorgt die LLA für die Verpflegung und Unterbringung der Kurs- und Seminarteilnehmenden sowie der Schülerinnen und Schüler und Studierenden. Um dieses Spektrum abzudecken sind bei den Landwirtschaftlichen Lehranstalten rund 160 Arbeitskräfte beschäftigt.

Die Landwirtschaftlichen Lehranstalten sind eine Einrichtung des Bezirks Mittelfranken.

Das Bildungszentrum Triesdorf ist in der Zusammenstellung der Bildungsangebote einzigartig in Deutschland. Es deckt eine Vielzahl an Ausbildungsmöglichkeiten im Bereich Agrarwirtschaft, Ernährungs- und Lebensmittelwirtschaft sowie Umweltsicherung ab. Mehr als 3.000 Schülerinnen und Schüler sowie Studierende aus dem In- und Ausland nutzen das Angebot der zehn Schulen und der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf. Durch die Konzentration dieser Bildungseinrichtungen und deren intensive Zusammenarbeit werden Ressourcen optimal ausgeschöpft und besondere Kompetenzen geschaffen. Damit kann ein Höchstmaß an Fachwissen in der Lehre angeboten werden. Der Kontakt zwischen Auszubildenden, Schülerinnen und Schülern und den Studierenden erweitert deren Horizont und Wissen und erleichtert ihnen die Entscheidung für ihren weiteren Ausbildungsweg.

Mittelpunkt des Bildungszentrums sind die Landwirtschaftlichen Lehranstalten (LLA). Sie stellen den Bildungseinrichtungen eine breit angelegte Infrastruktur für eine fundierte praktische Ausbildung zur Verfügung. Zudem werden auch für Externe eine Vielzahl von Fort- und Weiterbildungen angeboten. 

ANs WERK ist eine gemeinsame Initiative der Hochschule Ansbach und HSWT. Das Projekt zielt darauf ab, die Gründungskultur an beiden Hochschulen zu stärken und Studierende sowie Mitarbeitende auf ihrem Weg zur Unternehmensgründung zu unterstützen.

Ziele von ANs WERK:

  • Förderung von Unternehmergeist: ANs WERK möchte den Unternehmergeist bei Studierenden und Mitarbeitenden fördern, indem es ihnen die notwendigen Kenntnisse und Fähigkeiten vermittelt, um eigene Geschäftsideen zu entwickeln und erfolgreich umzusetzen.
  • Unterstützung bei der Gründung: Das Programm bietet umfassende Unterstützung für angehende Gründerinnen und Gründer. Dazu gehören Beratungsangebote, Workshops, Mentoring und Zugang zu Netzwerken und Ressourcen, die für den Start eines Unternehmens wichtig sind.
  • Praxisnahe Bildung: ANs WERK legt großen Wert auf praxisorientierte Lernformate. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer können durch reale Projekte, Praxisphasen und den direkten Austausch mit erfahrenen Unternehmerinnen und Expertinnen und Experten lernen.
  • Netzwerkbildung: Ein weiteres Ziel ist der Aufbau und die Pflege eines starken Netzwerks aus Wirtschaft, Wissenschaft und öffentlichen Institutionen. Dieses Netzwerk soll Gründerinnen und Gründern helfen, wertvolle Kontakte zu knüpfen, die sie bei der Entwicklung und Skalierung ihrer Geschäftsideen unterstützen.
  • Innovationsförderung: ANs WERK dient als Inkubator für innovative Ideen und fördert Projekte, die zur Lösung aktueller gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Herausforderungen beitragen.

Bedeutung für die Hochschulen und die Region:

ANs WERK trägt zur Stärkung der Gründungslandschaft in der Region bei und fördert die Entwicklung von innovativen Startups, die langfristig zur wirtschaftlichen Entwicklung beitragen können. Zudem wird durch die enge Verbindung von Forschung, Lehre und Praxis die Innovationskraft der Hochschulen gestärkt.

Das Projekt spielt eine wichtige Rolle dabei, die Hochschule Ansbach und die HSWT als Zentren für Innovation und Unternehmensgründung zu etablieren.