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Bodenfunktionen

<p> <p>Der Boden erfüllt zahlreiche Funktionen. Diese Dienstleistungen sind frei Haus, sehr leistungsstark und machen den eigentlichen Wert des Bodens aus. Neben den Pflanzen und Tieren profitiert in erster Linie der Mensch davon. Sauberes Wasser und gesunde Lebensmittel sind nur mit gut funktionierenden Böden zu haben. Böden sind zwar wahre Multitalente, wollen aber gepflegt sein.</p> </p><p>Der Boden erfüllt zahlreiche Funktionen. Diese Dienstleistungen sind frei Haus, sehr leistungsstark und machen den eigentlichen Wert des Bodens aus. Neben den Pflanzen und Tieren profitiert in erster Linie der Mensch davon. Sauberes Wasser und gesunde Lebensmittel sind nur mit gut funktionierenden Böden zu haben. Böden sind zwar wahre Multitalente, wollen aber gepflegt sein.</p><p> Neuer Bericht zur Bewertung der Bodenfunktionen veröffentlicht <p>Die <a href="https://www.labo-deutschland.de/">Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO)</a> zeigt in einem Bericht zur bundesweiten, länderübergreifenden Bodenfunktionsbewertung eine Möglichkeit zur zusammenfassenden Bewertungsmethodik für den Bodenschutz auf. Der Bericht richtet sich primär an die Planung, um damit Entscheidungen zu harmonisieren. Bei Planungen und anderen die Bodenfunktionen beeinträchtigenden Vorhaben lassen sich nun mit einer mathematischen Formel mit einem verallgemeinernden Mittelwert auf Grundlage der blattschnittfreien <a href="https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Boden/Projekte/Flaechen_Rauminformationen_Boden/BUEK250/BUEK250.html">Bodenübersichtskarte 1:250.000 (BÜK 250)</a> Bewertungskonzepte bundeseinheitlich festlegen und definieren. Auch das Erweitern durch zusätzliche Kriterien oder ein Anpassen an neue Fragestellungen ist bei der neu vorgeschlagenen Methodik möglich.&nbsp;</p> Gezieltes <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> einzelner Bodenfunktionen <p>Dr. Florian Stange von der <a href="https://www.bgr.bund.de/DE/Home/homepage_node.html">Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)</a>, der die Arbeitsgruppe geleitet hat, sieht darin auch die Möglichkeit für „ein gezieltes Monitoring einzelner Bodenfunktionen, um zu erkennen, wie gut ein Boden seine vielfältigen Aufgaben erfüllt und wo er geschützt oder verbessert werden muss“. Gerade beim Leitungsbau von Erdkabeln und anderen länderübergreifenden Planungen hatten sich Defizite gezeigt. Bodeninformationen und Bewertungsverfahren werden auf unterschiedlichen Ebenen benötigt, doch enden bodenkundliche Datengrundlagen und Bewertungen derzeit meist an Landesgrenzen. Um eine einheitliche Bewertungsgrundlage der natürlichen Bodenfunktionen und der Archivfunktion nach Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) zu erhalten, erfordert dies eine Methodenanpassung.&nbsp;</p> Bericht der LABO/BLA-GEO Arbeitsgruppe ist online abrufbar <p>Der Bericht vom 27. August 2025, den die von der LABO und dem <a href="https://www.infogeo.de/Infogeo/DE/Gremien/BLA_GEO/bla_geo_node.html">Bund/Länder-Ausschuss Bodenforschung (BLA-GEO)</a> eingesetzten Arbeitsgruppe zuvor erarbeitet hatte, ist nach Billigung durch die <a href="https://www.umweltministerkonferenz.de/">Umweltministerkonferenz (UMK)</a> seit Ende Dezember 2025 online abrufbar. Neben der Ausweisung einheitlicher Bewertungsmethoden für Bodenfunktionen empfiehlt er für die zusammenfassende Bewertung eine Mittelwertbildung mithilfe des sogenannten Hölder-Mittels. Dieses transparente Verfahren kommt den vielfach in den Bundesländern verwendeten Entscheidungsbäumen nahe – hierbei kommt eine 5-stufige Klassifizierung und die Verwendung eines p-Wert von 4 infrage. Zu den Herausforderungen bei der Erarbeitung des Berichts zählten die Suche nach einem Vereinheitlichungsverfahren zu den positiven Entwicklungen in den unterschiedlichen Ländern, die bereits im Vollzug etablierten landesweiten Bewertungen sowie unterschiedliche Datenbestände und verwendete Zusatzdaten. Thematisch komplex zeigte sich auch das länderübergreifende Prüfen der Empfindlichkeit von Böden und die Empfindlichkeit der Bodenfunktionen. Die Kenntnis der Bodenempfindlichkeit ist schließlich entscheidend für eine nachhaltige Bodennutzung und den Schutz vor Degradation, also der Verschlechterung der Bodenqualität.&nbsp;</p> Aspekte für eine Weiterbearbeitung verbleiben <p>Der Bericht zeigt auch auf, dass weitere Arbeiten nötig sein werden: Einerseits das Erweitern um die Klimafunktion des Bodens inklusive einer stärkeren Berücksichtigung von Klimadaten, Geländemodellen und Nutzungsdaten. Andererseits ein stärkeres Berücksichtigen der Funktion des Bodens als Lebensgrundlage und Lebensraum für Tiere und Bodenorganismen. Diese Aspekte zu integrieren, wird die Aufgabe einer neu zu konstituierenden Arbeitsgruppe sein. Doch zunächst sollen auf der Basis des Berichts in Kürze nun auch kartenbasierte Anwendungen für das neue Bewertungsverfahren entwickelt und in einem Geoportal wie infogeo.de oder geoportal.de allgemein verfügbar werden.</p> <p>Näheres: <a href="https://www.labo-deutschland.de/Veroeffentlichungen-Vorsorgender-Bodenschutz.html">https://www.labo-deutschland.de/Veroeffentlichungen-Vorsorgender-Bodenschutz.html</a> ; <a href="https://www.bgr.bund.de/SharedDocs/Meldungen/DE/Allgemeines/2026/2026-01-08_bodenfunktionen.html">https://www.bgr.bund.de/SharedDocs/Meldungen/DE/Allgemeines/2026/2026-01-08_bodenfunktionen.html</a></p> </p><p> Böden sichern unsere Ernährung <p>Unser täglich Brot und ein reichhaltiges Angebot an gesunden Lebensmitteln sind für mitteleuropäische Verbraucher selbstverständlich. Garant dafür sind intakte Böden. Etwa die Hälfte der Fläche Deutschlands wird landwirtschaftlich genutzt. Sei es für den Anbau von Pflanzen und den direkten Verzehr oder für die Tiermast. Im Schnitt werden in Deutschland je nach <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/witterung">Witterung</a> mehr als 40 Millionen Tonnen Getreide oder zehn Millionen Tonnen Kartoffeln geerntet. In jüngster Zeit werden auf immer mehr Ackerflächen Energiepflanzen angebaut, die national und international in Konkurrenz zum Anbau von Lebensmitteln treten.</p> <p>Ackerbaulich genutzte Böden existieren vor allem dort, wo die Böden von Natur aus sehr ertragreich sind. Die weniger guten Böden befinden sich unter Wald oder sind Wiesen und Weiden. In der Nähe guter Böden und bevorzugter Landwirtschaftsflächen haben sich in historischer Zeit Siedlungen und Städte entwickelt. Diese Aufteilung der Landschaft ist bis heute noch gut zu erkennen. Dennoch haben sich im Zuge der wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Veränderungen die Nutzung sowie die Wertschätzung des Bodens gewandelt. Bebaute Flächen und sich vergrößernde Städte und Gemeinden nehmen in den meisten Regionen zu. Wertvolle und ertragreiche Böden werden zu Gunsten anderer Nutzungen aufgegeben.</p> <p>Die zentralen Bodeneigenschaften Humusgehalt, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/korngroesse">Korngröße</a> und die Bodenstruktur prägen neben dem herrschenden <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> die Bodenfruchtbarkeit. Im Zusammenspiel mit der Bewirtschaftung und Bestellweise resultieren daraus gute oder weniger gute Wachstumsbedingungen auf einem Boden. In der modernen Landwirtschaft werden diese Wachstumsbedingungen künstlich beeinflusst und so Erträge gesteigert. Dies verändert aber die natürlichen Bodeneigenschaften nicht immer positiv. Böden können aus verschiedenen Gründen langfristig ihre natürliche Ertragsfähigkeit verlieren: wegen der gezielten Zufuhr von Nährstoffen in Form von mineralischen Düngemitteln, der maschinellen Bodenbearbeitung, dem Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und mancherorts, weil die dreigliedrige Fruchtfolge aufgegeben wurde. Im Gesetz zum Schutz der Böden ist deswegen die Vorsorge der oberste Grundsatz.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/gemuese_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Rund ein Drittel der Nahrung wird weltweit weggeworfen. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/01_nutzung_2011_website_2013_0.jpg"> </a> <strong> Die Hälfte der Böden in Deutschland wird landwirtschaftlich genutzt. </strong> <br>Daten aus dem Jahr 2011. Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/01_nutzung_2011_website_2013_0.jpg">Bild herunterladen</a> (513,15 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/gerste_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Gerste kurz vor der Ernte. Etwa 10 Millionen Tonnen werden jedes Jahr in Deutschland geerntet. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/02_erntemengen_website_2013.jpg"> </a> <strong> Erntemengen in Deutschland. Alleine rund 40 Millionen Tonnen Getreide werden jedes Jahr geerntet. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/02_erntemengen_website_2013.jpg">Bild herunterladen</a> (309,79 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/mais_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Der Maisanbau hat sich in den letzten Jahren stark ausgeweitet. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/mais_s.marahrens.jpg">Bild herunterladen</a> (2,09 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/03_anbauflaechen_website_2013.jpg"> </a> <strong> Die Verteilung der Anbaufläche in Deutschland. Mais verzeichnet Steigerungsraten. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/03_anbauflaechen_website_2013.jpg">Bild herunterladen</a> (303,11 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Böden sind vielfältige Lebensräume <p>Boden ist Lebensraum für Pflanzen und Tiere. Die im Boden lebenden pflanzlichen Vertreter bestehen aus Pilzen, Algen und Flechten. Sie leisten den Hauptteil bei allen Zersetzungsvorgängen. Bei der Zersetzung der toten organischen Bestandteile wie Laub und Ernteresten werden Nährstoffe für die Pflanzenwurzeln verfügbar gemacht. Die Zahl der Lebewesen in einer Handvoll Boden übertrifft die der Weltbevölkerung.</p> <p>Die Bodentiere bestehen je nach ihrer Größe beispielsweise aus sehr kleinen Fadenwürmern, mittelgroßen Milben, Regenwürmern bis hin zu Wühlmäusen und Maulwürfen. Die Bodentiere bauen durch ihr Wühlen und Graben die Struktur des Bodens auf. Sie durchmischen die mineralischen Bodenkörner unterschiedlicher Größe mit den organischen Bestandteilen. So erzeugen sie Hohlräume für den Wasser- und Lufttransport. Die Bodentiere sind der Garant für eine gewachsene Bodenstruktur, die im Vergleich zu einem frisch verkippten oder gepflügten Boden eine hohe Bodenqualität garantiert.</p> <p>Besonders Regenwürmer leisten einen wichtigen Beitrag für die Verkittung organischer und mineralischer Bestandteile des Bodens. Das ist eine Grundvoraussetzung für das Wasser- und Nährstoffangebot für die Pflanzen. Die besten Lebensbedingungen finden Bodenlebewesen in einem lockeren, gut durchlüfteten Boden mit günstigen Temperatur- und Feuchteverhältnissen.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/bodentiere_steinlaefer_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Ein Steinläufer in einer Petrischale </strong> <br>Der Steinläufer versteckt sich unter einem Blatt. Der Vertreter wird zwei bis drei Zentimeter groß. Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/05_lebewesen_website_2013.jpg"> </a> <strong> Im Boden leben pflanzliche Spezies und Tiere. Der Regenwurm ist der Star unter den Tieren. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/05_lebewesen_website_2013.jpg">Bild herunterladen</a> (486,26 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Böden archivieren Kulturgeschichte <p>Der Boden ist ein Archiv, in dem wir lesen können wie in einem Buch. Denn Boden bildet in seiner vertikalen Abfolge die Geschichte unserer Natur- und Kulturlandschaft eindrucksvoll ab. Unsere heutigen Böden sind das Ergebnis einer nacheiszeitlichen Entwicklung, die vor circa 10.000 Jahren begann und die Umwelt- und Nutzungsbedingungen in diesem Zeitraum widerspiegelt. Der Aufbau der Böden verrät etwas über das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> im Bildungszeitraum und gibt eindeutige Indizien über menschliche Handlungsweisen und Kulturtechniken. Böden konservieren archäologische Fundstücke und geben Hinweise auf die frühere Bewirtschaftung von Äckern und Weiden.</p> <p>Beispielsweise führten mittelalterliche Rodungen von ganzen Wäldern und in der Folge eine fehlende Bodenbedeckung bei starken Regenfällen zu folgenschweren Erosionsereignissen, die bis heute in der Landschaft sichtbar sind. Es lagerten sich „Böden über Böden“ ab, die so genannten Kolluvien. Bei <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/erosion">Erosion</a> durch Wind entstanden Dünen im Landesinneren. Die berühmten Heideflächen sind Landschaften, die einzig auf die menschliche Kulturtechnik der Plaggenwirtschaft&nbsp; zurückgehen. Ohne den aktiven Eingriff des Menschen würden auf Heideflächen in relativ kurzer Zeit wieder Wälder wachsen. Ackerflächen, die durch eine leichte Wellenform der Bodenoberfläche gekennzeichnet sind, werden als „Wölbäcker“ bezeichnet. Sie entstanden ebenfalls in der Folge einer Anbautechnik aus dem Mittelalter: Die Abfolge von Furchen und Scheiteln sicherte den Ertrag sowohl in trockenen als auch in feuchten Jahren. Die heutige Bebauung in Siedlungsgebieten und die Belastung mit zu hohen Nährstoffgaben und Schadstoffen, werden über lange Zeiträume im Archiv Boden nachlesbar bleiben.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/varusschlacht_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Auf dem Gelände der Varusschlacht finden sich im Boden Zeugnisse aus der Römerzeit. </strong> <br>Museum und Park Kalkriese im Osnabrücker Land. www.kalkriese-varusschlacht.de Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Böden sind Wasserspeicher <p>Boden besteht aus einer Vielzahl mineralischer Partikel zwischen denen sich Hohlräume befinden, die so genannten Poren. Die Größe der Poren variiert je nach Körnung und der Struktur des Bodens, die im Wesentlichen eine Folge der Aktivität der Bodenlebewesen ist. Die Poren sind entweder mit Luft oder mit Wasser gefüllt. Sie ermöglichen je nach Größe den schnellen Transport des Wassers in tiefere Schichten oder speichern es als Bodenwasser. Ein Boden, der vorwiegend aus Sand besteht, transportiert das Wasser schnell und kann deswegen wenig Bodenwasser für die Pflanzen speichern. Dagegen besitzt ein Boden, der sich hauptsächlich aus Schluff zusammensetzt, viele mittelgroße Poren, die Wasser lange speichern können. Pflanzen werden so gut mit Luft, Wasser und Nährstoffen versorgt. Für das gesamte Speichervolumen ist auch die vertikale Mächtigkeit des Bodens, seine Entwicklungstiefe entscheidend. Deswegen sind mächtige, gewachsene Böden von so großer Bedeutung. Da Böden Wasser speichern können, geben sie Regenwasser verzögert an Bäche und Flüsse ab und mindern so das Hochwasserrisiko. Diese sogenannte Retention des Wassers ist jedoch nur auf unbebauten Böden möglich. Unbebaute Böden sind zudem die Voraussetzung für das Grundwasser und unsere Versorgung mit Trinkwasser.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/06_wasserspeicher_website_2013.jpg"> </a> <strong> Schematische Darstellung von Boden als Wasserspeicher </strong> <br> <p>Nicht bebaute Böden speichern Wasser. Das bremst Hochwasserwellen und sichert die Wasserversorgung.</p> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt </p><p> Böden filtern Verunreinigungen <p>Boden ist aufgrund seiner Partikelstruktur und den physikochemischen Eigenschaften in der Lage, chemische Elemente und Verbindungen zu filtern, zu neutralisieren und zu binden. Das gilt sowohl für Nährstoffe als auch für alle Stoffe, die giftig oder toxisch wirken können. Infolgedessen verhindert der Boden den Transport von Schadstoffen in das Grundwasser und damit langfristig in unser Trinkwasser. Je nach Korngrößenzusammensetzung, Menge an Humus und der Höhe des pH-Wertes ist die Leistung des Filters hoch oder weniger hoch. Entscheidend sind die menschliche Nutzung und die Menge der Schadstoffe, mit denen der Boden in Berührung kommt. Denn unsere Böden sind nur bis zu einem bestimmten Maß in der Lage, diese Herkulesaufgabe zu stemmen.</p> <p>Bei der Filterung werden Schadstoffe und generell alle Elemente und Verbindungen, die im Bodenwasser gelöst sind, an Humus- und Tonpartikeln gebunden. Das bedeutet, dass ein Boden mit hohen Anteilen der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/korngroesse">Korngröße</a> Ton viel besser filtern kann als ein reiner Sandboden. Verändert sich die Chemie des Bodens, können die zunächst gebundenen Stoffe wieder mobilisiert werden. Dies ist der Fall, wenn bei zunehmender <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/versauerung">Versauerung</a> der Böden der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ph-wert">pH-Wert</a> sinkt.</p> <p>Chemische Verbindungen können im Boden neutralisiert werden. Bei dieser Pufferung werden die Verbindungen durch eine chemische Reaktion verändert und verlieren die ursprüngliche Struktur. Ein Beispiel ist die Pufferung von Säuren. Beispielsweise wird Salpetersäure, die aus Stickstoffverbindungen in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> stammt, im Boden neutralisiert. Das funktioniert so lange, wie im Boden genügend Kapazität vorhanden ist, um die notwendigen chemischen Vorgänge aufrechtzuerhalten. Besonders leistungsfähig dafür sind Carbonate und Tonminerale. Sind diese aufgebraucht, versauert der Boden zusehends und die pH-Werte sinken in einen besonders niedrigen Bereich. Dieser Zustand ist bei vielen Waldböden erreicht. Daher werden die betroffenen Böden künstlich gekalkt. Da die Ackerböden Mineraldünger erhalten und ohnehin regelmäßig gekalkt werden, liegen die pH-Werte in einem günstigeren Bereich.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/07_stofffilter_website_2013_0.jpg"> </a> <strong> Böden filtern und neutralisieren allerhand Schadstoffe. Davon profitieren Mensch und Umwelt. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt </p><p> Böden beeinflussen das Klima <p>Boden ist neben den Weltmeeren und Wäldern ein großer Kohlenstoffspeicher. Der Humus im Boden, also der Anteil zersetzter und umgewandelter organischer Substanz, enthält Kohlenstoff, der so der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> entzogen ist. Neben dem positiven Effekt auf das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> hat der Boden auch einen direkten Einfluss auf die unmittelbare Umgebung.</p> <p>Die im Boden gespeicherte Wärme und die von den Pflanzen gesteuerte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/verdunstung">Verdunstung</a> des Bodenwassers beeinflussen die Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit vor Ort. Der Temperaturunterschied zwischen bebauten und unbebauten Bodenoberflächen ist immens. Ein bewachsener Boden sorgt über die Verdunstung für erhebliche Abkühlung. Darüber hinaus erwärmt sich ein bewachsener Boden weniger stark als eine Asphaltdecke. Der Effekt ist an warmen Sommertagen sehr schön in Parkanlagen oder im Wald spürbar.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/08_klimaregler_website_2013.jpg"> </a> <strong> Böden beeinflussen das Klima auf lokaler und globaler Ebene. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt </p><p> Böden bedecken Bodenschätze <p>In Deutschland verbraucht jeder Mensch im Laufe seines Lebens nach Berechnungen der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe etwa 1.000 Tonnen Rohstoffe. Die Gesamtmenge verteilt sich mit unterschiedlichen Anteilen auf mineralische, energetische und metallische Bodenschätze. Der Abbau dieser Rohstoffe ist jedoch mit sichtbaren Eingriffen in die Landschaft und einer Zerstörung des natürlich gewachsenen Bodens verbunden. In Deutschland ist daher die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/rekultivierung">Rekultivierung</a> während und nach den Abbaumaßnahmen inzwischen fester Bestandteil der Rohstoffgewinnung.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/sandabbau_rohstoffgewinnung_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Bevor Sand gewonnen werden kann, wird der Boden entfernt. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Freilanduntersuchungen zur interaktiven Wirkung von Hitzeperioden und erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentration auf Wachstum und Kornbildung von Weizen

Der Klimawandel beinhaltet den Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration, Zunahmen der mittleren Temperatur und der Sommertrockenheit sowie das vermehrte Auftreten von Hitzeperioden, d.h. Tagen mit Maximaltemperaturen über 30 C. Die Folgen dieser gleichzeitigen Veränderungen für die globale Agrarproduktion sind offen. Nach Modellabschätzungen soll insbesondere die Zunahme von Hitzeperioden zu Ertragseinbußen bei Getreidearten wie Weizen führen. Die für diese Folgenabschätzung zugrunde liegenden experimentellen Daten wurden unter Gewächshaus- oder Klimakammerbedingungen erhoben. Es sollen daher erstmals Feldversuche zur Interaktion von Hitzeperioden und erhöhter CO2-Konzentration auf Wachstum und Kornbildungsprozesse von Weizen durchgeführt werden. Dazu werden eine erhöhte CO2-Konzentration (550 ppm) mit einer Freiland-CO2-Anreicherungsanlage (Free Air Carbon Dioxide Enrichment = FACE-Technik) und Hitzeperioden (T größer als 30 oC) mit einer Felderwärmungsanlage (Free Air Temperature Enrichment = FATE-Technik) simuliert. Die Wärmebehandlung wird an zwei hitzesensitiven Entwicklungsphasen durchgeführt (P1: präflorale Phase, P2: Kornfüllungsphase). Die Hitzeexposition in P1 erfolgt in der Woche bis zur Blüte. Es soll der erwartete Abfall der Kornzahl ermittelt und auf eine Beziehung zur Temperatursumme oberhalb eines Schwellenwertes geprüft werden. In P2 soll das Temperaturmaximum an 6 Tagen erhöht und der Einfluss auf das Einzelkorngewicht erfasst werden. Für das erste Versuchsjahr ist nur die Untersuchung von Hitzeeffekten geplant. Um einen möglichst weiten Temperaturbereich abzudecken, wird dieser Versuch gleichzeitig an zwei Standorten (Braunschweig/Kiel) durchgeführt. Im zweiten und dritten Jahr soll in einem Kombinationsexperiment mit FACE und FATE geprüft werden, ob die Hitzeeffekte durch mehr CO2 in der Atmosphäre modifiziert werden. Die Ergebnisse werden für die Verbesserung von Weizenwachstumsmodellen zur Klimafolgenabschätzung bereitgestellt und können für die Züchtungsberatung verwendet werden.

Integrierte Schädlingsbekämpfung in Lychee (Litchi chinensis) in Bergregionen Nordthailands

Die ökologische Nachhaltigkeit der Anbausysteme in Bergregionen Thailands wird durch Erosion, Abnahme der Bodenfruchtbarkeit, sowie hohen Druck durch Unkräuter und Schädlinge in Frage gestellt. Die Lychee-Produktion im Untersuchungsgebiet ist gekennzeichnet von suboptimaler Bestandesführung und starkem Befallsdruck durch die Schädlinge Aceria litchi, Conopomorpha sinensis, Indarbela dea und Tessaratoma papillosa, der zu schweren Ertragsverlusten führt. In dieser Untersuchung soll die Wirksamkeit von Azadirachtin, Bacillus thuringiensis, Beauveria bassiana, Steinernema carpocapsae und synthetischen Akariziden (u.a. Spiromesifen) auf die Schadorganismen in Laborversuchen ermittelt werden. Auf Grundlage dieser Ergebnisse sowie der Erfahrungen örtlicher Landwirte sollen dann verschiedene Kontrollmethoden integriert und unter Feldbedingungen erprobt werden.

Barley dwarfs acting big in agronomy. Identification of genes and characterization of proteins involved in dwarfism, lodging resistance and crop yield

Barley (Hordeum vulgare) is an important cereal grain which serves as major animal fodder crop as well as basis for malt beverages or staple food. Currently barley is ranked fourth in terms of quantity of cereal crops produced worldwide. In times of a constantly growing world population in conjunction with an unforeseeable climate change and groundwater depletion, the accumulation of knowledge concerning cereal growth and rate of yield gain is important. The Nordic Genetic Resource Center holds a major collection of barley mutants produced by irradiation or chemical treatment. One phenotypic group of barley varieties are dwarf mutants (erectoides, brachytic, semidwarf, uzu). They are characterized by a compact spike and high rate of yield while the straw is short and stiff, enhancing the lodging resistance of the plant. Obviously they are of applied interest, but they are also of scientific interest as virtually nothing is known about the genes behind the development of plant dwarfism. The aim of this project is to identify and isolate the genes carrying the mutations by using state of the art techniques for gene cloning at the Carlsberg Laboratory. The identified genes will be connected with the mutant phenotype to reveal the gene function in general. One or two genes will be overexpressed and the resulting recombinant proteins will be biochemically and structurally characterized. The insights how the mutation effects the protein will display the protein function in particular. Identified genes and their mutant alleles will be tested in the barley breeding program of the Carlsberg brewery.

Zukunft Biene 2 - Grundlagenforschungsprojekt zur Förderung des Bienenschutzes und der Bienengesundheit

Bedeutung des Projekts für die Praxis: Die Imkerei ist ein Betriebszweig der Landwirtschaft. Somit ist dieses Projekt, das einen Beitrag zur nachhaltigen Sicherung des Bienenbestandes leistet, auch für die Landwirtschaft und die Stärkung des ländlichen Raumes von Relevanz, da nach wie vor in verschiedenen Regionen hohe Winterverluste bei Bienenvölkern auftreten. Gesunde Bienenvölker sind die Voraussetzung für die Sicherung des Völkerbestandes und eine erfolgreiche, wirtschaftlich ertragreiche Imkerei, die insbesondere durch die Produktion von Honig einen wesentlichen Beitrag zur Ernährungssicherung leistet. Gleichzeitig wird dadurch die Bestäubung jener Kulturen und Wildpflanzen gesichert und unterstützt, die für die Frucht- oder Samenbildung auf den Besuch blütenbesuchender Insekten angewiesen sind (Klein et al., 2007, Proc R Soc B). Für die Landwirtschaft, die Forstwirtschaft und die Umwelt ergeben sich daraus Vorteile durch die Sicherung und Steigerung landwirtschaftlicher Erträge und die Förderung der Biodiversität insektenbestäubter Pflanzenarten auf dem Niveau der unterschiedlichen Spezies und der genetischen Diversität (Biesmeijer et al., 2006, Science; Garratt et al., 2014, Agricult Ecosys Environ; Sutter et al., 2017, Agrarforschung Schweiz). Insgesamt werden dadurch Lebensräume von hoher Qualität und hoher biologischer Wertigkeit geschaffen und gesichert, die nicht nur für die Tier- und Pflanzenwelt sondern auch für den Menschen unverzichtbar sind. Die Schaffung von besseren Lebensbedingungen für die Honigbiene bedeutet gleichzeitig auch eine Verbesserung der Lebensbedingungen für andere Nutzinsekten. Ökonomisch betrachtet, sichert dieses Projekt nicht nur die primäre Wertschöpfung im Imkereisektor durch die Honigproduktion und die anderen Bienenprodukte, sondern darüber hinaus auch in den zahlreichen weiteren damit verknüpften Sektoren (Obstbau, Saatgutproduktion, Imkereibedarf, Handel, Schau-Imkereien in Tourismusgebieten, etc.) und reduziert die durch Völkerverluste entstehenden Nachschaffungskosten. Da die Bienenzucht in Österreich vorwiegend als Freizeitbeschäftigung betrieben wird, die vereinsmäßig gut organisiert ist, kommt ihr auf lokaler Ebene und speziell im ländlichen Raum erhebliche gesellschaftliche Bedeutung zu und erfüllt sie eine wichtige Bildungsfunktion im Hinblick auf die Vermittlung ökologischer Zusammenhänge.

Trockenstress-Monitoring von Getreide durch Fernerkundung

Extreme Temperaturen und Wassermangel verursachen Trockenstress an landwirtschaftlichen Kulturen. Weltweit werden die Auswirkungen von Trockenstress auf wichtige Feldfrüchten untersucht und Methoden zur Überwachung und zur Früherkennung von Trockenstress und anderen Stressfaktoren untersucht. Damit soll der gezielte. Einsatz agrotechnischer Maßnahmen wie Fruchtwechsel, Düngung, Bodenbearbeitung und Bewässerungsplanung unterstützt werden, um Ernteeinbußen zu verhindern. Ein weiterer Aspekt sind mögliche Auswirkungen der globalen Erwärmung auf die landwirtschaftliche Produktion, die sich zu einem der Hauptthemen der Forschung auf dem Gebiet das Klimawandels entwickeln. Erdbeobachtung von Satelliten aus ermöglicht die rationelle Überwachung des Zustands landwirtschaftlicher Kulturen über große Flächen. lü jüngster Zeit wurden neue Sensorsysteme entwickelt und in Erdumlauf gebracht, die neue Möglichkeiten auch für das Monitoring von Trockenstress landwirtschaftlicher Kulturen eröffnen. Die wesentlichen Merkreale dieser neuen optischen Sensoren sind hohe spektrale Auflösung (kleine Bandbreiten bis 10 nm herunter, eine große Anzahl von Spektralkanälen - bis zu einigen hundert, was im Prinzip Spektroskopie vom Satelliten aus ermöglicht), hohe räumliche Auflösung (Bildelementgrößen am Boden bis 60 cm herunter), und hohe zeitliche Auflösung -(bis zu täglicher Aufnahmemöglichkeit jedes Punktes der Erdoberfläche). Das Ziel dieses Projekts ist es, unter Ausnützung der neuen Möglichkeiten optischer Fernerkundung und der synergistischen Effekte der unterschiedlich Sensortypen Fernerkundungsmethoden zur Erkennung und zur Überwachung von Trockenstress an landwirtschaftlichen Kulturen zu entwickeln. Dazu werden physikalische Vegetationsmodelle angepasst und verbessert, die den Zusammenhang zwischen der Trockenstressintensität und Reflexionseigenschaften von Pflanzenbeständen quantitativ beschreiben. Methoden zur Analyse von Fernerkundungsbilddaten unter Verwendung dieser Vegetationsmodelle werden entwickelt. Dabei werden sowohl reflektierte als auch emittierte (thermale) Infrarotstrahlung berücksichtigt. Da es keine Sensoren gibt, die gleichzeitig alle drei der oben angeführten Arten der hohen Auflösung (spektral, räumlich und zeitlich) erfüllen, kommt der Kombination von Daten unterschiedlicher Sensoren besondere Bedeutung zu (image information fusion). Die Methodenwerden für ausgewählte Fruchtarten (Weizen und Mais) unter Anbaubedingungen in Österreich und Deutschland entwickelt und getestet.

Obst

Ermittelt werden der Wachstumsstand und wachstumsbeeinflussende Bedingungen sowie die voraussichtlichen und endgültigen Naturalerträge und deren Verwendung.

Nicht-chemische Kontrolle des parasitischen Unkrauts Orobanche ramosa L. in Südwestdeutschland und der Südwestslowakei

Das wurzelparasitische Unkraut Orobanche ramosa stellt eine ernsthafte Bedrohung für den Tomaten- , Tabak- und Hanfanbau in Mitteleuropa dar. Aufgrund von Feldforschungen gehen wir davon aus, daß fast 50 Prozent der Tabak- und Tomatenfelder in der Slowakei von O. ramosa befallen sind. Damit kann mehr als die Hälfte der Betriebe vor schweren Ertragsverlusten stehen. Bisher waren weder gewöhnliche Kontrollmethoden noch die Resistenzzüchtung erfolgreich. Daher versuchen wir, effiziente, neue Strategien zu entwickeln. Wir hoffen, in Feldern in der Slowakei und in Südwestdeutschland spezifische Pathogene auf O. ramosa zu finden, die zur biologischen Kontrolle eingesetzt werden können. Zudem werden wir resistenzinduzierende Wirkstoffe zur Aktivierung natürlicher Verteidigungsmechanismen in Tabak, Hanf und Tomate erproben.

Die Rolle von Pilzen bei der Astreinigung von Laubbäumen

Wertholzproduktion mit heimischen Läubbäumen basiert auf zwei grundlegenden, preisbestimmenden Rundholzeigenschaften: Astreinheit und Dimension. Zur Steuerung beider Wachstumsabläufe bedient sich die Waldwachstumskunde dazu der Konkurrenzregelung. Die erreichte Astreinigung wird dabei durch Fäulnisprozesse (Pilze) beschleunigt. Das Dickenwachstum des Baumschaftes sorgt in einem zweiten Schritt für eine Überwallung des abgestorbenen und zersetzten Astes. Im vorliegenden Projekt wird die Rolle der Pilze als 'nützliche Lebewesen' bei der Astreinigung aber auch als 'potentielle Fäuleerreger' nach Abschluss der Überwallung untersucht. Am Beispiel von Esche und Bergahorn wird das Potenzial von Pilzen untersucht, nach Abschluss der Überwallung eines abgestorbenen Astes im Stamm die Schutzbarrieren des Baumes zu überwinden und Holz zu zersetzen. Das Risiko des Eindringens von Pilzen in Wertholz wird dabei anhand von Ästen verschiedener Dimension, Höhe am Schaft und Überwallungsdauer abgeschätzt. Entscheidungshilfen für die Steuerung von Astreinigung und Dimensionierung sollen dabei unter diesem Aspekt optimiert werden.

Beobachtung Pflanzlicher Photosynthese mit satellitengestützten Messungen der Sonnen Induzierten Fluoreszenz (CropSIF)

Neben Maßnahmen, die die Produktivität von Agrarflächen erhöhen, werden neue objektive Methoden zur kontinuierlichen Überwachung globaler landwirtschaftlicher Ressourcen dringend benötigt. Eine besondere Rolle nimmt dabei die Photosyntheseleistung (gemessen als Bruttoprimärproduktion) der Kulturpflanzen ein, da sie die maximal mögliche Menge an Nahrung und Treibstoff darstellt, die durch landwirtschaftliche Systeme bereit gestellt werden kann. Desweiteren ist sie ein guter Indikator für Ernteerträge und Stress. In den vergangenen Jahrzehnten wurden auf Reflektivitätsdaten beruhende optische Fernerkundungsmethoden benutzt um landwirtschaftliche Ressourcen abzuschätzen. Spektral aufgelöste Reflektivitätsdaten lassen auf biochemische und strukturelle Eigenschaften der Vegetation schließen, die wiederum auf die potentielle Photosyntheseleistung hindeuten, und sie sind die Grundlage zur Bewertung des Zustands der Pflanzen und ihrer phenologischen Entwicklungsstufe in hoher räumlicher Auflösung. Basierend auf diesem Messprinzip sollen die Sentinel-2 Satelliten (2015 gestartet) die Zugpferde der operationellen Agrarüberwachung in den kommenden Jahrzehnten werden. Es ist jedoch bekannt, dass Vegetationsparameter aus der Fernerkundung, die auf spektralen Reflektanzen beruhen, nicht die komplexen und hoch variablen physiologischen Abläufe der Photosynthese erfassen können. Ergänzend zu Reflektivitätsmessungen sind seit Kurzem globale weltraumgestützte Messungen von sonneninduzierter Chlorophyllfluoreszenz (Englisch sun-induced chlorophyll fluorescence, SIF) möglich. Wie gezeigt werden konnte, besitzt SIF eine höhere Sensitivität gegenüber der Photosyntheseaktivität auf Agrarflächen als andere Parameter oder Modelle. Das Instrument TROPOMI (Tropospheric Monitoring Instrument), das ab Mitte 2017 auf dem EU Copernicus Sentinel 5-Vorläufersatelliten fliegen wird, wird die Messung von SIF in einer sehr viel höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung als alle bisherigen Instrumente/Missionen ermöglichen. Somit stellt TROPOMI einen Meilenstein für die Einschätzung von Photosynthese im Allgemeinen, und der Produktivität von Nutzpflanzen im Besonderen, dar. Die Kombination von TROPOMI und Sentinel-2 Daten wird eine auf Beobachtungen basierende, globale Beobachtung der Photosyntheseaktivität auf Agrar-, Gras- und Weideflächen mit einer bisher nie dagewesenen räumlichen und zeitlichen Auflösung und Genauigkeit erlauben. Das Projekt CropSIF wird Nutzen aus den besonderen Möglichkeiten ziehen, die diese Konstellation von Instrumenten in naher Zukunft bieten wird, um die Produktivität von Agrarpflanzen und klimatischer Einflüsse darauf abzuschätzen. Wir werden zeitlich aufgelöste Karten der Bruttoprimärproduktion der Nutzpflanzen erstellen, die dann der Analyse von Effekten extremer Klimaereignisse auf die Produktivität in verschiedenen Agrargebieten der Erde dienen werden.

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