Saatgutbehandlung und Pflanzenbau

Die Anwendung von nicht-thermischen Plasmen für die Behandlung von Saatgut und in der Kultivierung von Nutzpflanzen eröffnet neue Möglichkeiten für die Produktion und Verarbeitung landwirtschaftlicher Produkte. Zum einen kann deren desinfizierende Wirkung genutzt werden, um Agrochemikalien zu ersetzen. Zum anderen können Stoffwechselprozesse angeregt werden, die eine bessere Anpassung bzw. Resilienz gegenüber sehr unterschiedlichen Witterungsbedingungen erlauben, wie sie v. a. im Zusammenhang mit sich ändernden klimatischen Voraussetzungen immer wichtiger werden. Zusammen tragen diese Potentiale zur Ertragssicherung und möglicherweise -steigerung im Anbau von Nutzpflanzen bei.

Die Untersuchung der Grundlagen der entsprechenden Prozesse, aber auch deren Umsetzung in technische Lösungen für den Anwender, ist Ziel der Bestrebungen des Forschungsschwerpunkts. Im Mittelpunkt stehen dabei die Erzeugung von mit Luft oder Wasser im Plasma gebildeter reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies. Dabei werden direkte Behandlungsmethoden, bei denen das Plasma unmittelbar zur Wirkung kommt, von den indirekten Methoden unterschieden, bei denen mit Plasma behandelte Luft oder Wasser eingesetzt wird.

Für die direkte Behandlung konnte im Rahmen des vom BMBF geförderten WIR!-Vorhabens „Physics for Food“ Plasma als möglicher Ersatz zur chemischen Beize von Saatgut bereits etabliert werden. Die Verwendung von plasma­behandelter Luft eignet sich dagegen insbesondere zur Minderung von Verlusten während der Lagerung, z. B. durch Schimmelpilze oder Insekten.

Mit plasma­behandeltem Wasser können verschiedene Ziele verfolgt werden. Dazu gehört ebenfalls die Abtötung schädlicher Mikroorganismen. Zudem können die im Wasser angereicherten Stickstoffverbindungen gezielt zur Düngung und damit verbunden zu einem Verzicht auf mineralische Dünger genutzt werden. Besonders vielversprechend ist aber v. a. die Manipulation von Stoffwechselprozessen, die sich bisher in einem stärkeren Wurzelwachstum zeigt und eine bessere Stressanpassung andeutet.