Die Form des Stickstoffangebotes übt einen nachhaltigen Einfluss auf Wachstum und Produktivität der meisten Kulturpflanzen aus. Hierfür werden verschiedene Prozesse verantwortlich gemacht. Ammoniumernährung übt einen nachhaltigen Einfluss auf die Quantität und Qualität der Gehalte an Aminosäuren, organischen Säuren und Zucker aus. Da alle diese Inhaltsstoffe die ernährungsphysiologische und sensorische Qualität der pflanzlichen Erzeugnisse stark beeinflussen, ist davon auszugehen, dass die Form der N-Ernährung einen größeren Einfluss auf die Qualität ausübt, als dies gemeinhin angenommen wird. Eine solche Vermutung wird noch dadurch unterstützt, dass durch Ammoniumernährung i.d.R. die Kaliumgehalte stark vermindert werden, was wiederum nicht ohne Auswirkungen auf die Qualität bleibt. Im Rahmen des vorliegenden Projektes sollen die physiologischen Auswirkungen der Form der N-Ernährung auf die Wassernutzungseffizienz, die Resistenz gegenüber Wasser- und Salzstress sowie auf qualitätsbestimmende Inhaltsstoffe untersucht werden. In einer anschließenden Phase sollen die Ergebnisse genutzt werden, um die Ernährungssituation der Pflanze in diesen Stressstituationen, die sowohl in Israel als auch in Palästina verbreitet auftreten, gezielt zu verbessern.
Auf Basis biogener Rohstoffe stehen Bausteine wie Zucker, Aminosäuren oder Lipide in großen Mengen zur Verfügung. Aus diesen Intermediaten sollen neue 'High-Performance' Produkte synthetisiert werden, um den Anteil nachwachsender Rohstoffe in der heimischen Spezialchemie zu erhöhen und die Wertschöpfung nachwachsender Rohstoffe zu verbessern. Ziel ist es maßgeschneiderte amphiphile Moleküle mit einem breiten Anwendungspotential als Lösungsvermittler, Tenside oder Emulgatoren bereitzustellen. Über kombinierte chemische und biokatalytische Synthesewege sind neue Moleküle in einer breiten Strukturvariation zugänglich, die analytisch und physikochemisch hinsichtlich ihres Anwendungspotentials charakterisiert und selektiert werden sollen.
Die Sorptionsstärke organischer Moleküle an Mineralien und die Stabilität von Aggregaten, die organische Substrate schützen, gehören zu den Randbedingungen, die „die Energie- und Stoffdynamik der Bodenbiota prägen“ (Gesamthypothese C des SPP 2322). Obwohl die Stabilisierung organischer Substanz gegen mikrobielle Nutzung und Mineralisierung im Boden mit Sorption in Verbindung gebracht wurde, ist ihr Zusammenhang mit der Thermodynamik von Sorptionsprozessen weiterhin Gegenstand laufender Forschung. In der ersten Förderphase fanden wir heraus, dass die Sorptionsenergie von Carbonsäuren an Eisenoxidoberflächen wahrscheinlich ein dominierender Faktor für die mikrobielle Verarbeitung und damit die Bindung von Kohlenstoff ist. Bei Zuckern und Aminosäuren überlagerten biochemische Kreisläufe und andere Randbedingungen wie Nährstoffverfügbarkeit, Feuchtigkeitsgehalt oder pH-Wert die Effekte der Sorption und beeinflussten das Verhältnis mineralisierter/assimilierter Substrate (Kohlenstoffnutzungseffizienz). Um die Reaktion auf komplexe Randbedingungen zu analysieren, die die Energie- und Stoffnutzung beeinflussen, da sie von der Sorptionsthermodynamik abhängen, werden wir die folgenden Hypothesen testen: (HI) Die Gibbs-Freienergie der Sorption kleiner organischer Säuren und die thermodynamische Hysterese steigen mit der Nichtkristallinität des Minerals und den Hydroxylgruppen an der Oberfläche der sorbierenden Oxidmineralien. (HII) Die Kohlenstoffnutzungseffizienz (CUE) wird hauptsächlich durch Assimilation bestimmt und durch eine komplexe Kombination von Randbedingungen (Desorbierbarkeit, Nährstoffverfügbarkeit, Feuchtigkeit und pH-Wert) und nicht durch die Sorptionsstärke allein gesteuert. (HIII) Die mikrobielle Nutzung sorbierter Substrate steigt mit zunehmender funktioneller Vielfalt und Komplexität der mikrobiellen Gemeinschaft des Bodens bei konstanter N-, P- und Energieverfügbarkeit. Und (HIV) die Stabilität mineralischer Aggregate steigt mit sinkendem osmotischem Potenzial und Mikroben produzieren extrazelluläre polymere Substanzen, wodurch die Zugänglichkeit von Substanzen zur mikrobiellen Verarbeitung in wasserstabilen Aggregaten sinkt. Wir werden diese Hypothesen in sechs Arbeitspaketen (AP) anhand gespiegelter mineral- und aggregatbasierter Ansätze in Bochum/Gießen und Freiburg testen. Der mineralbasierte Ansatz skaliert von Oberflächen-Molekül-Interaktionen bis hin zur mikrobiellen Nutzung von an Mineralen sorbierten Substraten mit zunehmender Komplexität der Mineraloberflächen (Anzahl der OH-Gruppen, Kristallinität). Der aggregatbasierte Ansatz skaliert vom Wasserpotenzial von Bodensäulen bis hin zu einzelnen wasserstabilen Aggregaten, die aus komplexen Wechselwirkungen zwischen Wasser, Wärme und Mikroorganismen entstehen. Beide verwenden einen gemeinsamen Satz von Mineralen und Substraten: Goethit, Gibbsit, Kaolinit, Glucose*, Zitronensäure und teilweise Phenol* (*C6-Verbindungen aus dem Kernexperiment). Das Bodenmaterial stammt aus Thyrow (Projektstandard) sowie einer Auswahl der Zeitschritte und aller Bodenmischungen aus den jeweiligen gemeinsamen Batterie- und Komplexitätsexperimenten des SPP. Durch die Kombination der erwarteten Ergebnisse aus komplexen Randbedingungen wird unser Projekt wesentliche Erkenntnisse für die Integration thermodynamischer Konzepte in die Funktionsweise von Bodenökosystemen liefern.
Der Apfelwickler ist ein bedeutender Schädling am Apfel, da er nicht nur durch das Anstechen der Frucht und die nachfolgende Fraßtätigkeit der Larven schädigt, sondern so auch Eintrittspforten für andere Schaderreger, wie u.a. Monilia Fruchtfäule schafft. Geeignete Gegenmaßnahmen sind nur erfolgreich, wenn sie zum richtigen Zeitpunkt erfolgen. Dazu gilt es die Flugzeiten des Schmetterlings zu ermitteln. Die Überwachung des Flugverlaufes erfolgt seit 2005 mit Hilfe von Pheromonfallen in Gärten an unterschiedlichen Standorten im Stadtgebiet. Der Einfluss der jeweiligen Witterung im Flugzeitraum ist für ein mehr oder weniger starkes Auftreten des Wicklers und somit für die Schädigung der Frucht verantwortlich. Monitoring Flugverlauf Lebensweise Gegenmaßnahmen Die Apfelwickler sind wärmeliebende Schmetterlinge und der Flugverlauf ist stark abhängig vom Wetter des jeweiligen Jahres. Die höchsten Fangzahlen wurden im sehr warmen und trockenen Jahr 2006 ermittelt. Im Vergleich der Mittelwerte 2005 bis 2024 liegt das Jahr 2024 im unteren Bereich. In den Pheromonfallen wurden ab Mitte Mai beginnend die 1. Apfelwicklergeneration gefangen. Anfang/Mitte Juli entwickelte sich die 2. Generation, die den höchsten Anstieg seit Beginn unseres Schaderregermonitorings im Jahr 2005 hatte. Der lange Flug endete gegen Ende August. Lockstoff-Fallen (Pheromonfallen) dienen nur zur “Flugüberwachung” bzw. Ermittlung der Flugdichte und damit der Schwellenwerte für die Bekämpfung. Eigene Erfahrungen zeigen, dass bei 10 gefangenen Faltern in der Woche bzw. stark ansteigenden Fangzahlen Gegenmaßnahmen empfehlenswert sind. Raupenfanggürtel (Ringe aus Wellpappe) können ab Ende Juli als ergänzende Maßnahme an den Stämmen angebracht werden. Sie bieten den abwandernden Raupen künstliche Verstecke. Um einen Schlupf der Wickler auch aus diesen Fanggürteln zu verhindern, sollten sie noch vor dem Winter von den Bäumen entfernt werden, spätestens jedoch im zeitigen Frühjahr noch vor dem Gehölzaustrieb. Der Einsatz von Leimringen zur Reduktion der Apfelwicklerpopulation ist ungeeignet . Auch der Einsatz von nützlichen Trichogramma-Schlupfwespen ist möglich. In der Praxis haben sich allerdings keine auffälligen Effekte bei der Reduzierung des Apfelwicklers gezeigt. Wer dennoch diesen Einsatz plant, sollte in jedem Fall im Vorfeld auf die Verwendung chemischer Präparate am Baum verzichten. Eine Anwendung von Nematoden (biologischer Pflanzenschutz) im Herbst findet vorwiegend im Profi-Apfelanbau statt. Bei der Bekämpfung haben sich vor allem die Apfelwickler-Granulosevirus-Präparate bewährt. Diese wirken als reine Fraßgifte über den Verdauungstrakt der Larven. Die Mittel haben nur eine Wirkungsdauer von etwa 6 bis 8 Sonnentagen. Danach ist der Wirkstoff abgebaut und eine erneute Behandlung sollte erfolgen. Besonders gut wirken sie, wenn der Spritzbrühe geringe Mengen Zucker beigemischt werden. Ein negativer Einfluss auf eine Reihe von Nützlingen, wie z.B. auf Florfliegen, Erzwespen, Spinnen und nützliche Wanzen, kann bei sachgerechter Anwendung beider Wirkstoffe ausgeschlossen werden. Bienen und Hummeln werden ebenfalls nicht geschädigt.
In Kooperation mit dem Verein Yeşil Çember wurden in 2023 interaktive Veranstaltungen bei Großwohnanlagen durchgeführt, mit einem facettenreichen Aufklärungsprogramm zu den Themen Biogut und Abfalltrennung. Speziell für Kinder wurde unter anderem ein faszinierendes Biogas-Experiment vorgeführt: In einer transparenten Plastikflasche wurden Biomüllreste mit Zucker, Gemüsebrühe und Erde kombiniert. Durch das entstehende Biogas blähte sich ein darauf befestigter Luftballon auf, um den Kreislauf von der Entsorgung des Biomülls bis zur Erzeugung von Biogas in einer Biogasanlage anschaulich zu machen. Die Kinder und Jugendlichen staunten, als sie erfuhren, dass das gewonnene Biogas sogar dazu verwendet werden kann, BSR-Müllfahrzeuge zu betanken und zu betreiben. Für Erwachsene wurden umfassende Informationsmaterialien zur Verfügung gestellt und ein Bioabfall-Quiz angeboten. Im Vordergrund stand dabei die Information, dass keine Fremdstoffe wie Plastik in die Biotonne geworfen werden dürfen. Zur besseren Bioabfallsammlung wurde den Besucherinnen und Besuchern eine bedruckte Bioabfall-Papiertüte und bei besonderem Interesse ein Vorsortierer für die Küche geschenkt. Es wurde außerdem gezeigt, wie man mit Zeitungspapier selbst Bioabfalltüten falten kann. Einzelne Termine wurden in besonderen Formaten durchgeführt, zum Beispiel als müllfreies Picknick mit anschließendem Clean-Up, ein gemeinsames Frühstück für den intensiven Austausch oder als Teil einer größeren Recycling-Rallye.