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Bioenergie 2021: Leistungspotenzial Winterrübe

  • Status: abgeschlossen
  • Mitarbeiter/in: Jens Loel
  • Betreuer/in: Christa Hoffmann
  • Kategorie: Winterrüben, Erneuerbare Energien
Donnerstag, 20 November 2014 00:00

Das Projekt "Mechanismen der Winterhärte und Leistungspotenzial von Winterrüben" ist Teil des Verbundprojektes Bioenergie 2021. Dieses Verbundprojekt wird gefördert vom BMBF/PTJ im Rahmen von "Bioenergie 2021 - Forschung für die Nutzung von Biomasse", Förderkennzeichen 0315465A.

In den Verbund sind sowohl Forschungsinstitute als auch Wirtschaftspartner einbezogen. Der Verbund fokussiert auf eine ganzheitliche Betrachtung entlang der Wertschöpfungskette unter Berücksichtigung des Klimaschutzes. Von der Züchtung als vorgelagertem Bereich über den Anbau von Winterrüben bis zur Verwertung des Rüben- und Sprossmaterials als Rohstoff zur Energiegewinnung sind alle Aspekte einbezogen.

Die Aufklärung der Genetik des Schossverhaltens sowie deren züchterische Umsetzung sollen in einem Projekt bearbeitet werden. Für eine genetische Verbesserung der Winterhärte ist die Kenntnis der physiologischen Mechanismen der Winterhärte Voraussetzung. Es ist bisher vollkommen unbekannt, wie sich Rübe und Spross von schossenden Zuckerrüben nach Winter entwickeln und welches Leistungspotenzial zu erwarten ist. Ertragsphysiologische Untersuchungen werden dabei um Untersuchungen zur Ausbildung der spezifischen Qualität von Winterrüben ergänzt. Für die Erzeugung von Biogas sind die Anforderungen an die Qualität bisher wenig beschrieben. Es sind systematische Untersuchungen an Rüben- und Sprossmaterial erforderlich, ferner ist zu untersuchen, wie eine ganzjährige Verfügbarkeit des Rohstoffs zur Nutzung als Biogas durch Konservierungsverfahren ermöglicht werden kann. Für die Biogasgewinnung ist weiter zu prüfen, wie das neu zu schaffende Produktionssystem im Hinblick auf den verwendeten Genotyp, dessen Winterhärte und eine hohe Ertragsleistung zu gestalten ist.

Mit Hilfe der Modellierung von Wachstumsprozessen werden ertragsphysiologische Aspekte des Anbaus vorausgeschätzt. Schließlich ist eine Abschätzung der Technikfolgen notwendig, in der verfahrenstechnische, makro- und mikroökonomische Kalkulationen der gesamten Wertschöpfungskette für die unterschiedlichen Nutzungsrichtungen einschließlich umweltpolitischer Aspekte, insbesondere des Klimaschutzes, vorgenommen werden.

Die Projekte Leistungspotenzial, Produktionssystem und Technikfolgenabschätzung werden im IfZ bearbeitet, die anderen Projekte an der Christian-Albrecht-Universität zu Kiel.

Bioenergie 2021

WinterhärteVWinterhärteoraussetzung für den Anbau von Winterrüben ist, dass diese Pflanzen eine ausreichende Winterhärte aufweisen. Es ist anzunehmen, dass eine genotypische Variabilität in der Winterhärte bei Zuckerrüben besteht, allerdings ist nicht bekannt, worauf diese beruhen könnte. In diesem Projekt werden die physiologischen Prozesse und Mechanismen erfasst, die es den Pflanzen ermöglichen, Frostereignisse im Winter ohne größere Verluste zu tolerieren. So kann die Anreicherung von verschiedenen Substanzen dazu führen, dass der Gefrierpunkt in der Zelllösung erniedrigt wird. Daher werden bei verschiedenen Genotypen die Gehalte an löslichen Substanzen in Rübe und Blatt mit der Überlebensrate und Vitalität nach Winter in Abhängigkeit von der Temperatur korreliert.

Ferner ist es notwendig, das Leistungspotenzial von Winterrüben aufzuzeigen, wenn Winterrüben als Energiepflanze etabliert werden sollen. Bei schossenden Winterrüben können neben den Rüben die Schosser einbezogen werden, so dass ein maximaler Energieertrag pro Flächeneinheit zu erzielen ist. Die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe in der Rübe verspricht eine schnelle Vergärbarkeit und damit eine effiziente Konversion der Biomasse in Biogas. Die Einbeziehung der Sprossmasse führt zu einem Anstieg der Menge an verfügbarer Biomasse, während die stoffliche Zusammensetzung des Sprosses eine Stabilisierung des Gärprozesses bewirken könnte.

Unterschiede zwischen Genotypen sowie die zugrundeliegenden Mechanismen können Möglichkeiten zu weiteren züchterischen Verbesserungen aufzeigen.

Voraussetzung für den Anbau von Winterrüben ist eine hinreichende Winterhärte der Rübenpflanze sowie eine hohe Ertragsleistung. Die Entwicklung und Optimierung des Anbauverfahrens 'Schossende Winterrübe' im Rahmen des Vorhabens umfasst 2 Teilziele:

  • Erfassung genotypischer Variabilität der Merkmale Winterhärte und Wiederaustrieb nach Winter (Schossverhalten, Massenwachstum) an heutigen Zuckerrübensorten mit dem Ziel, optimale Merkmalskombinationen für das zu entwickelnde Produktionssystem zu identifizieren.
  • Untersuchung des Einflusses der Einzelpflanzengröße auf Winterhärte und Ertragsbildung von Zuckerrüben mit dem Ziel der Identifikation optimaler phänotypischer Eigenschaften, die als Grundlage für die Definition neuer Zuchtziele und die Gestaltung des Produktionssystems dienen können

Eine Technikfolgenabschätzung für den Winterrübenanbau dient dazu, für die Beteiligten der Wertschöpfungskette im Vorfeld einer praktischen Umsetzung eine Einschätzung zu ermöglichen, wie erfolgreich das neue Konzept sein kann. In der Technikfolgenabschätzung wird der Anbau von Winterrüben ökologisch und ökonomisch im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung bewertet.

Bei der Analyse der Technikfolgen des Winterrübenanbaus dienen Ergebnisse aus den Projekten Leistungspotenzial, Produktionssystem und Nutzung Biogas als Grundlage, ergänzt um Daten aus der Modellierung des Wachstums von Winterrüben.

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