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Modellierung der Interaktion von Hitze- und Trockenstress auf die Ertragsbildung von Weizen unter Berücksichtigung von (CO2)-Effekten auf Bestandesebene

Durch steigende Sommertemperaturen in Kombination mit Trockenstress und dem mittelfristigen Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre steigt die Wahrscheinlichkeit von Hitzestress während der Kornanlage und Kornfüllungsphase von Winterweizen in Mitteleuropa deutlich an. Es existieren bisher nur wenige experimentelle Datensätze zur Quantifizierung von Hitzestress auf die Ertragsbildungsprozesse von Winterweizen, entsprechend fehlen genügend validierte Modelle zur Prognose dieser Effekte. Das beantragte Vorhaben hat zum Ziel, die Wirkung von Hitzestress auf die Ertragsbildung von Winterweizen auf Bestandesebene experimentell zu untersuchen und existierende Modelle zur Ertragsbildung von Winterweizen im Hinblick auf deren Prognose der Ertragseffekte von Hitzestress zu verbessern. Im Fokus der Untersuchungen stehen hierbei die Effekte von Hitzestress auf die Kornanlage sowie die Seneszenz der assimilatorisch aktiven Organe während der Abreifephase. Hitzestress soll im Feldversuch direkt durch Einsatz eines FATE-Systems (Free Air Temperature Enrichment) sowie durch Trockenstress und in Kombination beider Faktoren induziert werden. Aus den eigenen sowie weiteren, im Projektverbund erhobenen experimentellen Daten sollen geeignete Modifikationen bzw. Neuformulierungen relevanter Prozessbeschreibungen in Ertragsbildungsmodellen für Winterweizen entwickelt werden. Hierbei wird im Rahmen des Verbundprojektes ein skalenübergreifender Ansatz (Organ/Bestand/Region) verfolgt. Grundlage hierfür ist ein modular konzipierter Modellverbund.

Übertragung von Resistenzgenen gegen den Wurzelgallennematoden Meloidogyne hapla und den Zystennematoden Heterodera carotae aus Möhren-Wildformen in die Kulturmöhre für die Nutzung im Ökolandbau

Auswirkungen der Bearbeitungserosion auf Erträge und Kohlenstoffbilanzen in kuppigen Landschaften

Bodenerosion in ackerbaulich genutzten Landschaften stellt eine bedeutende Umweltgefährdung dar, die verschiedenste Ökosystemdienstleistungen der Böden dauerhaft beeinträchtigt. Während die Bodenerosion durch Wasser (und teilweise Wind) relativ gut erforscht ist, existieren bei der Erosion durch Bodenbearbeitung noch große Kenntnislücken. Dabei ist die Größenordnung beider Erosionsarten vergleichbar; in Gebieten mit geringer Regenerosivität kann die Bearbeitungserosion sogar der dominierende Prozess sein. Ziel des Projektes ist es, den Einfluss der Bearbeitungserosion auf die Erträge wichtiger landwirtschaftlicher Kulturpflanzen sowie die Rückkopplungen auf den C-Kreislauf zu quantifizieren. Die Antragsteller prüfen in der kuppigen Grundmoränenlandschaft NO-Deutschlands die zentrale Hypothese, dass sich mit zunehmender Bearbeitungserosion sowohl die feldskalige Ertragsheterogenität erhöht - bei gleichzeitiger Abnahme der mittleren Flächenerträge - als auch die landschaftsskalige C-Speicherung in Böden. Die ausgewählte Testregion des Quillow-Einzugsgebietes ist durch einen hohen Mechanisierungsrad der Landwirtschaft charakterisiert sowie durch geringe Niederschläge (mit häufigen Trockenphasen) und damit durch eine große Klimasensitivität der landwirtschaftlichen Produktion. Zusammen mit den umfangreiche Vorarbeiten der Antragsteller in der Region sowie der Verfügbarkeit langer Datenreihen (ZALF) machen diese Eigenschaften das Untersuchungsgebiet zu einer idealen Testregion für das geplante Forschungsvorhaben. Im Arbeitsprogramm erfolgt eine interdisziplinäre Verknüpfung von (i) experimentellen Arbeiten zu Abtragsraten und C-Haushalt, (ii) multitemporalen Fernerkundungansätzen und (iii) einer Rekonstruktion von Erosionsraten (1960-2020) auf Basis von Radionukliden (239+240Pu) mit einem gekoppelten Erosions-C-Regionalmodell (SPEROS-C). Durch die geplanten Forschungsarbeiten kann eine wichtige Kenntnislücke über die Wechselwirkungen zwischen Bearbeitungserosion, Erträgen und dem C-Kreislauf geschlossen werden, insbesondere für Gebiete mit geringer Bodenerosion durch Wasser. Zudem lassen sich die entwickelten methodischen Ansätze in weiteren kuppigen Grundmoränenlandschaften der nördlichen Hemisphäre anwenden, die von globaler Bedeutung für die landwirtschaftliche Produktion sind.

Demonstrationsprojekt Arzneipflanzen (KAMEL), Züchtung einer Qualitätssorte von Kamille mit hoher Ertragsfähigkeit bei maschineller Ernte (Phase III)

Potenziale der Böden in Deutschland (WMS)

Für die Landwitschaft spielt die Produktionsfunktion der Böden und damit die natürliche Bodenfruchtbarkeit eine entscheidende Rolle. Ein gesunder Boden ist mit seinen Eigenschaften, Potenzialen und Funktionen die Basis für hohe Flächenerträge, gleichzeitig aber auch die Basis einer nachhaltigen Landwirtschaft und verantwortungsvollen Bodennutzung. In die Themenkarten zu den Potenzialen der Böden in Deutschland fließen bodenkundliche Kennwerte aus der nutzungsdifferenzierten Bodenübersichtskarte von Deutschland 1:1.000.000 (BÜK1000N), morphologische Kennwerte aus dem DGM50 des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie (BKG), klimatische Kennwerte des Deutschen Wetterdienstes (DWD) für den Zeitraum 1961–1990 sowie Landnutzungsdaten aus dem Datensatz CORINE Land Cover 2006 (UBA) ein.

Biogaserzeugung aus einem Mais-Sonnenblumen-Gemisch

Ziel des vorliegenden Projektes war es zu klären, ob durch den Mischanbau von Mais und Sonnenblumen der Biomasse- und der Methanertrag pro Hektar beeinflusst wird. Mais und Sonnenblumen wurden im Gemisch und getrennt angebaut, geerntet und siliert. Die Eignung des Mais-Sonnenblumen-Gemisches für die Biogaserzeugung wurde untersucht und die Optimierungsmöglichkeiten wurden aufgezeigt. Der Mischanbau von Sonnenblume und Mais hat gegenüber dem getrennten Anbau und Gärrohstoffbereitung der beiden Kulturen Vorteile. Das spezifische Methanbildungsvermögen der Gärrohstoffmischung wird durch den Mischanbau verbessert. Sonnenblumen gleichen den Hauptnachteil des Maises nämlich den geringen Fettgehalt in der Ganzpflanzensilage spezifisch aus, dadurch wird die Energiedichte des Gärrohstoffes aus dem Mischanbau für die Methanbildung wirksam erhöht. Die höchsten Methanerträge wurden beim Mais zum Zeitpunkt der Teigreife (337 lN CH4 (kg oTS)-1) und bei den Sonnenblumen zum Zeitpunkt der Samenreife (365 lN CH4 (kg oTS)-1) erreicht. Um den maximalen Biomasse- und Methanhektarertrag aus dem Mischan-bau erreichen zu können, sollten Sortentypen von Mais und Sonnenblumen gewählt wer-den, deren Wachstums- und Abreifeverhalten ein maximales Biomasse- und Methanbildungsvermögen pro Hektar ermöglicht. Sonnenblumen sollten ein nicht zu starkes Biomassenbildungsvermögen in der Jugendentwicklung der Pflanzen haben damit der Mais nicht zu stark im Wachstum behindert wird. Der Biomasse- und Methanhektarertrag der Mischbestände sollte sein Maximum erreicht haben, wenn der Trockensubstanzgehalt der Mischbestände zwischen 28 und 33 Prozent liegt.

Bestandsentwicklung und Erträge einer mehrjährigen Wildpflanzenmischung im Vergleich zu einer Standardkultur (Silomais) in acht Anbauregionen in Bayern

Hintergrund: Im Projekt 'Energie aus Wildpflanzen' wurden erste Wildpflanzenmischungen entwickelt, die als Ergänzung zu bestehenden Standardkulturen zur Biogasgewinnung angebaut werden können. Zielsetzung: In einem Parzellenversuch in acht Anbauregionen in Bayern werden Bestandsentwicklung, Erträge und Wirtschaftlichkeit beim Anbau der Wildpflanzen-Praxismischung (WPM) für die Biogasgewinnung unter möglichst praxisnahen Kulturbedingungen untersucht. Durch Neuansaaten in drei Jahren werden verschiedene Witterungsbedingungen berücksichtigt. Als Vergleichskultur dient Silomais. Ziel ist die Optimierung des Erntetermins und Prüfung der Siliereigenschaften der aktuell eingesetzten Praxismischung, d. h. einerseits für die praktische Verwertung geeignetes Erntematerial zu gewinnen und gleichzeitig hohe Flächenerträge zu erzielen. Phänologische Untersuchungen sollen es dem Landwirt ermöglichen, den Erntetermin anhand einfach bestimmbarer Merkmale festzulegen.

Die Zuckerrübe als Energiepflanze in Fruchtfolgen auf hoch produktiven Standorten - eine pflanzenbaulich/ökonomische Systemanalyse (Phase II), Teilvorhaben 1: Einfluss verschiedener Energiefruchtfolgen auf Flächenertrag, N-Bilanz sowie Auftreten von Krankheiten und Schädlingen

Ziel des Verbundprojektes ist die Optimierung des Energiefruchtanbaus im Sinne der nachhaltigen Entwicklung der Biomethanproduktion. Teilprojekt 1 (Promotion) untersucht im Besonderen, wie sich der Anbau von Zuckerrüben im Vergleich zu Silomais in Energiefruchtfolgen auswirkt auf: (i) Den Flächen- und Biomethanertrag, (ii) die Stickstoffbilanz und (iii) das Auftreten relevanter Krankheiten und Schädlinge. In einer weiteren Arbeit (Synthese auf der Ebene Feld) werden Energie- und Treibhausgasbilanzen sowie Umweltwirkungen der Anbausysteme abgeleitet und entsprechend je technisch-ökologische Effizienz bewertet. Experimentelle Grundlage sind drei Langzeit-Fruchtfolgeversuche auf hoch produktiven Ackerbaustandorten. Jährlich werden Erträge und Qualität der Prüfkulturen ermittelt sowie Bonituren bezüglich Krankheits- und Schädlingsbefall durchgeführt und der Gehalt an mineralischem Stickstoff im Boden untersucht. Desweiteren erfolgt eine Dokumentation der anbautechnischen Daten (z.B. Aufwandmengen, eingesetzte Maschine), die für die Bilanzierung von Stickstoff, Energie und Treibhausgas sowie zur Berechnung der Pflanzenschutzindices herangezogen wird. Unter Hinzunahme der Auswertungen aus Teilprojekt 2 werden feld- und fruchtfolgenspezifische Umweltwirkungen abgeleitet. Zum Projektabschluss erfolgt in der Synthese aller Teilprojekte das Ableiten von Handlungsoptionen für landwirtschaftliche, wirtschaftliche und politische Entscheidungsträger.

'Ringversuch Bayern' - Ringversuch zur Schaffung einer belastbaren Datengrundlage für wirtschaftliche Betrachtungen bei der Verwendung wildartenreicher Mischungen zur Biogasgewinnung in Bayern 2011-2013

Der mit der steigenden Anzahl von Biogasanlagen zunehmende Silomaisanbau wird kritisch gesehen und mehr Biodiversität in der Kulturlandschaft gefordert. Durch mehrjährig nutzbare Mischungen von ertragreichen Wild- mit Kulturarten könnte ein Blütenangebot für Insekten, dauerhafte Bodenbedeckung und Stoppelbrache über Winter erreicht werden. Neben diesen Umweltvorteilen sollen solche Flächen auch als Substratreserve nutzbar sein, wobei die mehrjährig erzielbaren Biomasse- und Methanerträge noch offen sind. Im Fokus dieses Projektes steht die Schaffung einer belastbaren Datengrundlage für einen Vergleich der wildartenreichen Mischung mit der Referenzkultur Silomais. Die Erfahrungen zur Etablierung der wildartenreichen Mischung wie auch die standortabhängigen Erträge sind eine wichtige Beratungsbasis. Ebenso soll die Qualität der Mischung als Biogassubstrat, d.h. die theoretische Methanausbeute, in Abhängigkeit vom Erntetermin festgestellt werden. Da sich je nach Standortbedingungen und Erntetermin die Mischungen über die Jahre unterschiedlich zusammensetzen werden, sind umfangreiche Bestandesbonituren geplant.

Verbundprojekt: Entwicklung von automatisierten Biomasse-Analyse- und Bewertungsinstrumenten auf Basis von Laserscan-Rohdaten am Beispiel von Süddeutschland und bundesweiten Fallstudien (Kurzthema: Biomasseanalyse per Laserscan)

Wie lässt sich das Biomasse-Potenzial einer Region, speziell von Offenland-Gehölzen erfassen? Und wie lässt sich eine bundesweite Vergleichbarkeit dieser regionalen Daten sicherstellen? Um Antworten auf diese Fragen zu finden, werden in dem Projekt unter Federführung des Instituts für Landschafts- und Pflanzenökologie an der Universität Hohenheim anwendungsnahe automatisierte Fernerkundungs-Instrumenten zur Erfassung und Typisierung von Landschaftspflegeholz und Brachflächen entwickelt und in einem nächsten Schritt das Biomassepotenzial berechnet. Als Datengrundlage werden flugzeug-gestützte Laserscanning-Daten verwendet, die in guter Auflösung bis zum Jahr 2013 komplett für die Landesflächen von Deutschland vorliegen werden. Im Rahmen des Projekts werden Modellrechnungen und Szenarien mit logistischen und geräte-technischen Kennwerte und Marktpreisen kombiniert. Auf der Grundlage von flugzeug-gestützten Laserscanning-Daten für regionale Fallstudien in vier Bundesländern (Nordrhein-Westfalen, Bayern, Niedersachsen und Brandenburg) werden die Biomasseanalysen exemplarisch aufbereitet. Die generierten Kataster ermöglichen eine direkte Berechnung dieser Biomasse-Vorräte (keine Schätzungen). Als Hilfsmittel werden Anwender-Tools entwickelt, z.B. der Aufbau einer Gehölzdatenbank, die die wesentlichen Auswertungen automatisieren. Als Werkzeug für die Praxis wird ein Landschaftspflegeholz-Verfügbarkeitstool (gemeindebezogen, auf Basis einer GIS-Gehölzdatenbank) und ein Logistikkostenrechner für konkrete Standorte für Abnehmer von Landschaftspflegeholz (i.d.R. Hackschnitzelkessel-Standorte) entwickelt. Ziele: - Ökonomische Beurteilung dieser Energiereserven unter Berücksichtigung von logistischen Parametern, ökologischen und naturschutzfachlichen Randbedingungen sowie verschiedenen Energiepreis-Szenarien- Flächenhafte Gehölz-Biomasse-Berechnung für das gesamte Bundesland Baden-Württemberg (First/Last Pulse-Daten), exemplarische Berechnungen für die Länder Nordrhein-Westfalen, Bayern, Niedersachsen und Brandenburg im Rahmen von Fallstudien- Test und Entwicklung von Methoden zur exakten Biomasse-Bestimmung von Offenland-Gehölzen mittels Multispektral- und Hyperspektral-Daten (eigene und zugekaufte Testdatensätze) - Bereitstellung von GIS-Tools, die aufwandsarm den Aufbau von Biomasse-Gehölzdatenbanken in anderen Bundesländern erlauben - Zusammenstellung und Vergleich von Ernte- und Logistikparametern im Rahmen von optimierten Logistikketten - Entwicklung und Bereitstellung eines GIS-gestützten Landschaftspflegeholz-Verfügbarkeitsrechners und eines darauf aufbauenden Logistik-Kostenrechner.

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