Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
Multifunktionale Saatgutbeschichtung zur Ertragssicherung und -steigerung bei Kulturpflanzen durch Schutz und Versorgung des Keimlings
Vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung und komplexer Herausforderungen wie Klimawandel und teilweisem Verbot von Herbiziden können hochwertige Ernteerträge künftig nur durch Optimierung bestehender und/oder Entwicklung völlig neuer Anbaumethoden sichergestellt werden.
Um ertragreiche Pflanzenbestände zu etablieren, muss das keimende Saatgut in der Auflaufphase mit ausreichend Wasser versorgt und vor standortkonkurrierenden Unkräutern geschützt werden. Basierend auf ökologisch unbedenklichen Materialien zielt das Fraunhofer PREPARE Projekt SeedPlus auf die Entwicklung komplexer Saatgutbeschichtungen, die ein inhärentes Wasser- und Pflanzenschutzmanagement aufweisen und so den effektiven Feldaufgang auch unter schwierigen Umweltbedingungen ermöglichen. Erreicht werden soll dies durch die Beschichtung des Saatgutes mit einer funktionalen Schicht zum verbesserten Wassermanagement (Wasseraufnahme, -speicherung und -zuführung; Stützfunktion) und einer selektiven Barriere zum Schutz des Keimlings vor den eingesetzten Herbiziden (Schutzfunktion). Zugleich wird die im Bodenschutz bestehende regulatorische Lücke für derartige Materialien durch die Entwicklung einer Test- und Bewertungsstrategie geschlossen.
Eine kombinierte Beschichtung mit Schutz- und Stützfunktion ermöglicht nicht nur einen geringeren Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, sondern verbessert auch den landwirtschaftlichen Anbau in Trockenperioden und per se niederschlagsarmen Regionen. Derzeit handelsübliche Saatgutpillen wurden vor allem zum Schutz des heranwachsenden Keimlings vor Pflanzenschädlingen durch Wirkstoffbeimischung und zur automatisierten Aussaat (einheitliche Form) entwickelt. Durch integrierte Füllstoffe bieten sie auch die Möglichkeit, Wasser zu absorbieren und damit die Keimphase zu unterstützen, wenn auch die Wasseraufnahmefähigkeit stark eingeschränkt ist. Erschwerend kommt hinzu, dass die wasserspeichernden Polymerschichten oftmals auf hochvernetzten, potenziell umweltgefährdenden, synthetischen Polymeren basieren.
Das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM entwickelt gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT und dem Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME eine kombinierte, multifunktionale Beschichtung aus ökologisch unbedenklichen Formulierungen in einem skalierbaren Prozess, so dass gleichzeitig die Beschichtung den Anforderungen der Saat entsprechend angepasst werden kann. Durch Vereinigung zweier gegenläufiger Beschichtungseigenschaften (Wassermanagement bei gleichzeitiger Absorption hydrophober Schadsubstanzen) und die Verwendung neuer Materialien in technisch skalierbaren Prozessen wird eine Technologiebasis geschaffen. Diese erlaubt es, individuelle Beschichtungen für eine Vielfalt an Kulturpflanzen an zu passen, die Verkapselungstechnologie für eine agrar-industrielle Erprobung unmittelbar bereit zu stellen und die entwickelte Beschichtungsstruktur durch ergänzende Funktionen fortlaufend optimieren zu können. Die durch das Fraunhofer Konsortium entwickelte Technologie ermöglicht hierbei die nachfolgende Integration und Kombination mit nachhaltigeren chemischen und biologischen Pflanzenschutzmitteln, sowie den gezielten Einsatz pflanzenfördernder Biostimulanzien.