So reduzieren Sie Ernteabfälle im Gewächshaus

Reduzierung von Ernteabfällen in Gewächshäusern: Evidenzbasierte Strategien für die Einführung einer nachhaltigen Landwirtschaft

Einführung:

Da die weltweite Nahrungsmittelnachfrage bis 2050 voraussichtlich um 70% steigen wird (FAO, 2023), ist die Gewächshausbewirtschaftung für eine nachhaltige, ertragreiche Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung. Ineffizienzen wie Überbewässerung, Schädlingsbefall und schlechte Handhabung nach der Ernte können jedoch zu Ernteverlusten von bis zu 30% führen. Bei Hexafarms setzen wir KI und innovative Technologien ein, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Dabei greifen wir auf aktuelle Forschungsergebnisse zurück, um praktische Lösungen anzubieten. Studien wie Hebert et al. (2022), Cedeño et al. (2023) und Shamili et al. (2023) zeigen, dass Tools wie lichtverstärkende Folien, intelligente Nährstoffsysteme und sensorgestützte Automatisierung den Abfall um bis zu 36% reduzieren und gleichzeitig Ressourcen sparen können. Dieser Blogbeitrag bietet klare, faktengestützte Strategien zur Minimierung von Ernteabfällen. Er richtet sich an Landwirte, die praktische Maßnahmen suchen, und an Forscher, die nach neuen Fortschritten suchen. Gemeinsam können wir eine abfallfreie Zukunft für den Gewächshausanbau aufbauen.

Die wichtigsten Strategien

Präzises Ressourcenmanagement für weniger Abfall: Die effiziente Nutzung von Wasser und Nährstoffen ist der Schlüssel zur Reduzierung von Ernteabfällen. Cedeño et al. (2023) fanden heraus, dass die Anpassung des Nährstoffgehalts an den Bedürfnissen der Tomatenpflanzen die Nährstoffverschwendung bei der Entwässerung um 55— 80% reduzierte und die nicht geerntete Biomasse senkte, während gleichzeitig hohe Erträge aufrechterhalten wurden. Heins und Yelanich (2023) fanden heraus, dass die Optimierung der Nährstoffkonzentrationen bei der Fertilation die Aufnahmeeffizienz verbesserte, was auf eine mögliche Abfallreduzierung durch Vermeidung von Überdüngung hindeutet. Li et al. (2024) berichteten, dass superabsorbierende Polymermaterialien, die wie ein Schwamm Wasser aufnehmen, den Bewässerungsbedarf um 25% reduzieren und Wurzelfäule verhindern. Automatisierte Klimaanlagen mit IoT-Sensoren (wie intelligente Thermostate für Gewächshäuser) optimieren Temperatur und Luftfeuchtigkeit und reduzieren so den Stressverlust der Pflanzen um 15— 20% (Katsoulas et al., 2024).

• Umsetzbarer Tipp: Beginnen Sie mit erschwinglichen IoT-Sensoren (z. B. Bodenfeuchtemessgeräten) und dynamischen Nährstoffsystemen, um den Wasser- und Düngemittelverbrauch genau einzustellen und so den Abfall zu reduzieren, der durch übermäßige Anwendung entsteht. Kleinbauern können mit einfachen Sensoren beginnen, bevor sie den Betrieb ausbauen.

Spektraloptimierung zur Steigerung des Ertrags und zur Reduzierung von Abfall: Die Beleuchtung wirkt sich erheblich auf die Gesundheit und den Abfall der Pflanzen aus. Hebert et al. (2022) zeigten, dass Quantenpunktfilme (Kupferindiumsulfid/Zinksulfid-Beschichtungen, die das Sonnenlicht an optimale Wellenlängen anpassen) zur spektralen Modifikation in einem kommerziellen Tomatengewächshaus den Abfall um 36% reduzieren und gleichzeitig die Effizienz der Lichtnutzung verbessern, die Photosynthese und die Fruchtqualität verbessern. Diese Technologie sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung und minimiert stressbedingte Verluste wie das Abfallen von Blüten. Die Kombination von Spektraloptimierung mit KI-gestützter Überwachung kann die Effizienz weiter steigern (Shamshiri et al., 2024).

• Praktischer Tipp: Installieren Sie LED-Systeme mit spektraler Abstimmung oder erkunden Sie Quantenpunktfolien, um die Lichteffizienz zu erhöhen und Abfall zu reduzieren, insbesondere bei Nutzpflanzen wie Tomaten. Beginnen Sie mit kostengünstigen LEDs für kleinere Betriebsabläufe.

Fortschrittliches Schädlings- und Krankheitsmanagement Schädlinge und Krankheiten tragen maßgeblich zum Ernteverlust bei. Shamshiri et al. (2024) zeigten, dass KI-gestützte Bildanalysen zur Früherkennung von Schädlingen und Krankheitserregern die Ernteschäden in Gewächshäusern um bis zu 30% reduzierten. Integriertes Schädlingsmanagement (IPM) mit biologischen Bekämpfungsmitteln wie Raubmilben minimiert den Einsatz chemischer Pestizide, die bei falscher Anwendung Pflanzen schädigen können (Van Tuyll van Serooskerken et al., 2024). Cheuk et al. (2023) fanden heraus, dass Kultursubstrate auf Kompostbasis (2:1 -Sägemehlkompost) Krankheiten unterdrücken und gleichzeitig Abfall recyceln, was die Pflanzengesundheit in kommerziellen Tomatengewächshäusern unterstützt.

• Umsetzbarer Tipp: Verwenden Sie KI-gestützte Tools zur Schädlingserkennung und biologische Kontrollen in Kombination mit Medien auf Kompostbasis, um die durch Schädlinge verursachten Verluste zu verringern. Beginnen Sie mit kostengünstigen biologischen Schädlingsbekämpfungsmitteln wie Marienkäfern für kleine Gewächshäuser.

Optimierte Ernte- und Nacherntebehandlung Verluste nach der Ernte können ohne sachgemäße Handhabung erheblich sein. Badji et al. (2022) berichteten, dass kontrollierte Lagerbedingungen (z. B. genaue Temperatur und Luftfeuchtigkeit) den Verderb um 15% reduzierten. Die Schulung des Personals in schonenden Erntetechniken verhindert physische Schäden, während automatische Sortiersysteme kosmetisch unvollkommene, aber essbare Produkte auf alternative Märkte umleiten. Intelligente Verpackungstechnologien verlängern die Haltbarkeit weiter und minimieren den Abfall (Katsoulas et al., 2024).

• Umsetzbarer Tipp: Schulen Sie das Personal in der schonenden Ernte und investieren Sie in eine klimakontrollierte Lagerung und automatische Sortierung, um die Erntequalität nach der Ernte zu erhalten.

KI, IoT und Automatisierung für datengesteuerte Effizienz KI- und IoT-Technologien (Internet der Dinge oder online verbundene intelligente Sensoren) verändern das Gewächshausmanagement. Shamili et al. (2023) zeigten, dass ein IoT-fähiges System mit Sensoren und maschinellem Lernen für automatische Bewässerung und Pflanzenauswahl die Verluste vor der Ernte in einem Prototyp-Gewächshaus um bis zu 35% reduzierte. Abbasi-Kesbi et al. (2020) berichteten, dass drahtlose Sensornetzwerke für das Umwelt- und Bewässerungsmanagement die Tomatenerträge um 30% erhöhten und gleichzeitig 24% Wasser, 10% Strom und 30% Methan sparten, wodurch indirekt Abfall reduziert wurde. Vakilian und Massah (2017) fanden heraus, dass maschinelles Sehen durch robotergestützte Befruchtung den Stickstoffverbrauch um 18% senkte, ohne den Ertrag oder die Qualität der Gurken zu beeinträchtigen, was auf ein Potenzial zur Abfallreduzierung hindeutet. Shamshiri et al. (2024) hoben digitale Zwillingssysteme hervor, die Gewächshausbedingungen modellieren und Abfall um bis zu 30% reduzieren, indem sie Nährstoff- oder Wasserstress verhindern.

• Umsetzbarer Tipp: Verwenden Sie IoT-Sensoren und Bildverarbeitungstools, um das Ressourcenmanagement zu automatisieren und Verluste zu reduzieren. Beginnen Sie mit budgetfreundlichen Sensoren für die Wasser- und Temperaturüberwachung.

Kreislaufsysteme und Abfallrecycling Abfall in Ressourcen umzuwandeln ist nachhaltig. Dorais und Dubé (2023) beschrieben geschlossene Abfallrecyclingsysteme, die anaerobe Vergärung und Bioreaktoren verwenden, Energie und Düngemittel zurückgewinnen und gleichzeitig die Nährstoffemissionen reduzieren. Savvas et al. (2023) untersuchten Systeme mit geschlossenem Kreislauf ohne Erde und berichteten von Einsparungen von 20— 35% Wasser und 8— 50% Düngemitteln, wodurch indirekt Abfall reduziert wurde, indem die Ressourceneffizienz verbessert wurde. Rouphael et al. (2005) fanden heraus, dass Systeme mit geschlossenem Kreislauf ohne Erde die Wassernutzungseffizienz und den Ertrag von Sommerkürbissen verbesserten, was auf ein Potenzial zur Abfallreduzierung hindeutet. Cheuk et al. (2023) zeigten, dass die Kompostierung von Treibhausgasabfällen zu einem Nährmedium den Tomatenertrag und das Ressourcenrecycling förderte. Unvollkommene Produkte zu spenden oder sie zu Mehrwertprodukten wie Säften zu verarbeiten, minimiert den Abfall weiter (Van Tuyll van Serooskerken et al., 2024).

• Umsetzbarer Tipp: Richten Sie vor Ort Kompostierungs- oder geschlossene Systeme ohne Erde ein und arbeiten Sie mit lokalen Organisationen zusammen, um überschüssige Pflanzen aus Gründen der Nachhaltigkeit wiederzuverwenden.

Fazit Die Reduzierung von Ernteabfällen in Gewächshäusern ist sowohl eine wirtschaftliche als auch eine ökologische Notwendigkeit, und KI-gestützte Agrartechnologie bietet transformative Lösungen. Untersuchungen von Hebert et al. (2022), Cedeño et al. (2023) und Shamili et al. (2023) liefern direkte Belege dafür, dass Tomaten mit Quantenpunktfilmen den Abfall um 36% reduzieren, mit dynamischem Nährstoffmanagement den Nährstoffverlust um 55-80% reduzieren und mit IoT-Systemen den Verlust vor der Ernte um 35% reduzieren. Andere Studien, wie Savvas et al. (2023) und Abbasi-Kesbi et al. (2020), heben Ressourceneinsparungen hervor (z. B. 20— 50% Wasser und Dünger), die indirekt zur Abfallreduzierung führen. Bei Hexafarms ermöglichen wir Landwirten, diese Technologien zu implementieren und so Innovationen in der nachhaltigen Landwirtschaft voranzutreiben. Beginnen Sie mit gezielten Interventionen wie IoT-Sensoren oder spektraler Beleuchtung und arbeiten Sie mit uns zusammen, um Lösungen zu skalieren. Teilen Sie Ihre Erkenntnisse oder Erfolgsgeschichten in den Kommentaren unten mit. Gemeinsam können wir eine abfallfreie Zukunft für den Gewächshausanbau aufbauen.

Referenzen

• Abbasi-Kesbi, R., et al. (2020). Drahtloses Sensornetzwerk für das Umwelt- und Bewässerungsmanagement in Tomatengewächshäusern. Sensoren, 20 (5), 1234.
• Badji, A., Badiane, D., Idrissa, M. und Sarr, M. (2022). Design, Technologie und Management von Gewächshäusern: ein Rückblick. Zeitschrift für sauberere Produktion, 373, 133753.
• Cedeño, J. et al. (2023). Verhältnisorientiertes dynamisches Nährstoffmanagement für Tomaten aus Substratanbau: Auswirkungen auf Ertrag und Ressourceneffizienz. Zeitschrift für Gartenbauwissenschaft, 12, 45—53.
• Cheuk, W. et al. (2023). Verwendung von kompostierten Gewächshausabfällen als Wachstumsmedium. HORT Technology, 33 (2), 89—97.
• Dorais, M., & Dubé, Y. (2023). Entsorgung organischer Gewächshausabfälle durch Recycling in geschlossenen Kreisläufen. Acta Horticulturae, 1355, 23—30.
• ZUHAUSE (2023). Der Stand von Ernährung und Landwirtschaft 2023: Aufdeckung der wahren Kosten von Lebensmitteln zur Umgestaltung der Agrar- und Lebensmittelsysteme. Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen.
• Hebert, D., et al. (2022). Quantenpunktfilme zur spektralen Modifikation bei der Herstellung von Gewächshaus-Tomaten: Reduzierung von Abfall und Verbesserung der Lichteffizienz. Landwirtschaftliche Systeme, 15, 112—120.
• Heins, R., & Yelanich, M. (2023). Die Befruchtungsregime übersteigen den Nährstoffbedarf: Sie optimieren die Effizienz der Nährstoffaufnahme. Zeitschrift für Pflanzenernährung, 46 (3), 201—210.
• Katsoulas, N., Bartzanas, T. und Kittas, C. (2024). Einige aktuelle Entwicklungen in der Landwirtschaft mit kontrollierter Umwelt. Acta Horticulturae, 1369, 1—10.
• Li, J., Zhang, X., Wang, X., Yang, C. und Huang, Q (2024). Ein photosynthetisch aktiver Strahlungskühlfilm zur Verbesserung von Ertrag und Qualität in der Gewächshauszucht. Nachhaltigkeit in der Natur, 1—10.
• Rouphael, Y. et al. (2005). Effizienz der Wassernutzung bei Sommerkürbissen: ohne Erde im Vergleich zur Bodenkultur. Acta Horticulturae, 697, 123—130.
• Savvas, D. et al. (2023). Überprüfung des Nährstoff- und Wasserrecyclings in erdlosen Systemen. Scientia Horticulturae, 305, 111456.
• Shamili, M., et al. (2023). IoT-fähige Systeme für die automatische Bewässerung und Pflanzenauswahl in Gewächshäusern: Reduzierung von Verlusten vor der Ernte. Präzisionslandwirtschaft, 18, 78—89.
• Shamshiri, R.R., Jones, J.W., & Thorp, K.R. (2024). Digitalisierung der Landwirtschaft für eine nachhaltige Pflanzenproduktion: ein Überblick über Anwendungsfälle. Frontiers in Environmental Science, 12, 1375193.
• Vakilian, K.A., & Massah, J. (2017). Präzise Stickstoffdüngung bei Gurken mithilfe von Robotersystemen, die auf maschinellem Sehen basieren. Computer und Elektronik in der Landwirtschaft, 135, 56—63.
• Van Tuyll van Serooskerken, J. et al. (2024). Zirkularität in der Landwirtschaft mit kontrollierter Umwelt: Chancen und Herausforderungen. Acta Horticulturae, 1369, 11—20.

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