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RUBIN - PhoTech - VP3 biogene & industrielle Luft, TP3.2: Photonischer Abbau biogener und industrieller Schadstoffe mittels Photokatalyse

Pflanzenschutz bei Heil-, Duft- und Gewuerzpflanzen

Der Anbau von Heil-, Duft- und Gewuerzpflanzen hat in Thueringen grosse historische, landeskulturelle und wirtschaftliche Bedeutung. Da es sich aber bundesweit gesehen um Kulturen von geringem Anbauumfang handelt, sind nur wenige Pflanzenschutzmittel zur Bekaempfung von Schaderregern zugelassen. Dies hat zu einer Vielzahl von Bekaempfungsluecken gefuehrt, da auch alternative Verfahren des Pflanzenschutzes nicht zur Verfuegung stehen. Mittel- und langfristig wird der thueringische und deutsche Anbau dieser Pflanzen nur existenzfaehig sein, wenn wirksame und praxisreife Bekaempfungsverfahren gegen die Hauptschaderreger entwickelt werden. Hierzu wurden und werden Versuche in verschiedenen Kulturen durchgefuehrt.

Entwicklung einer Push- and Pull-Strategie zur Bekämpfung von Drosophila suzukii mittels einer sprühfähigen Matrix und Extrakten aus Koniferen

Die Kirschessigfliege Drosophila suzukii hat sich schnell in ganz Europa verbreitet und verursacht bereits 2014 erhebliche Schäden in Obst- und Rebanlagen in Deutschland - so auch wieder in 2021. D. suzukii Weibchen legen ihre Eier in reifende Früchte, aus den Eiern schlüpfen Maden, die sich zunächst vom Fruchtfleisch ernähren. Durch den Larvenfraß wird der Hauptschaden verursacht. Derzeit stehen keine gut wirksamen Bekämpfungsmaßnahmen für D. suzukii zur Verfügung. Ziel des Projektes ist daher die Etablierung einer alternativen, umweltschonenden Bekämpfungsmethode von D. suzukii, einer sog. Push&Pull Strategie. Dafür soll über eine Pflanzen-freundliche SiO2-basierte sprühfähige, zu einem extrem dünnen durchsichtigen Film polymerisierende, Matrix ein D. suzukii abstoßender Duftstoff auf Wirtspflanzen und ein attraktiver Duftstoff auf Pflanzen außerhalb der Produktionsanlagen aufgebracht werden, zum anderen sollen Lockstofffallen, die einen attraktiven Lockstoff (Fruchtextrakte) für D. suzukii enthalten, die Insekten massenhaft fangen. Es ist bereits bekannt, dass sich in diese Matrix eingebettete Cyclodextrine zur Einbindung und längerfristigen Freisetzung verschiedener Duftstoffe aus der Matrix in anderen industriellen Anwendungsbereichen eignen. Es soll daher zunächst untersucht werden, ob sich die für D. suzukii identifizierten repellenten und attraktiven Duftstoffe so in die Cyclodextrine enthaltende Matrix einbetten lassen, dass diese Duftstoffe nach dem Aufsprühen auf Pflanzenteile über einen längeren Zeitraum in ausreichender Menge freigesetzt werden, um ihre repellente (Push) bzw. attraktive (Pull) Wirkung zu entfalten. Für eine selektive Anlockung von D. suzukii in die Massenfang-fallen und eine damit verbundene Abtötung sollen parallel spezifische attraktiv wirkende Substanzen identifiziert werden. Beide Bausteine zusammen ergeben dann als Push-Pull Systeme eine völlig neuartige, umweltschonende und gezielte Bekämpfungsstrategie für das Schadinsekt.

Entwicklung einer Push- and Pull-Strategie zur Bekämpfung von Drosophila suzukii mittels einer sprühfähigen Matrix und Extrakten aus Koniferen, Teilvorhaben 1: Identifizierung, Herstellung und Wirksamkeitstestung repellenter Duftstoffe

Die Kirschessigfliege Drosophila suzukii hat sich schnell in ganz Europa verbreitet und verursacht bereits 2014 erhebliche Schäden in Obst- und Rebanlagen in Deutschland - so auch wieder in 2021. D. suzukii Weibchen legen ihre Eier in reifende Früchte, aus den Eiern schlüpfen Maden, die sich zunächst vom Fruchtfleisch ernähren. Durch den Larvenfraß wird der Hauptschaden verursacht. Derzeit stehen keine gut wirksamen Bekämpfungsmaßnahmen für D. suzukii zur Verfügung. Ziel des Projektes ist daher die Etablierung einer alternativen, umweltschonenden Bekämpfungsmethode von D. suzukii, einer sog. Push&Pull Strategie. Dafür soll über eine Pflanzen-freundliche SiO2-basierte sprühfähige, zu einem extrem dünnen durchsichtigen Film polymerisierende, Matrix ein D. suzukii abstoßender Duftstoff auf Wirtspflanzen und ein attraktiver Duftstoff auf Pflanzen außerhalb der Produktionsanlagen aufgebracht werden, zum anderen sollen Lockstofffallen, die einen attraktiven Lockstoff (Fruchtextrakte) für D. suzukii enthalten, die Insekten massenhaft fangen. Es ist bereits bekannt, dass sich in diese Matrix eingebettete Cyclodextrine zur Einbindung und längerfristigen Freisetzung verschiedener Duftstoffe aus der Matrix in anderen industriellen Anwendungsbereichen eignen. Es soll daher zunächst untersucht werden, ob sich die für D. suzukii identifizierten repellenten und attraktiven Duftstoffe so in die Cyclodextrine enthaltende Matrix einbetten lassen, dass diese Duftstoffe nach dem Aufsprühen auf Pflanzenteile über einen längeren Zeitraum in ausreichender Menge freigesetzt werden, um ihre repellente (Push) bzw. attraktive (Pull) Wirkung zu entfalten. Für eine selektive Anlockung von D. suzukii in die Massenfang-fallen und eine damit verbundene Abtötung sollen parallel spezifische attraktiv wirkende Substanzen identifiziert werden. Beide Bausteine zusammen ergeben dann als Push-Pull Systeme eine völlig neuartige, umweltschonende und gezielte Bekämpfungsstrategie für das Schadinsekt.

Entwicklung einer Push- and Pull-Strategie zur Bekämpfung von Drosophila suzukii mittels einer sprühfähigen Matrix und Extrakten aus Koniferen, Teilvorhaben 3: Entwicklung einer SiO2-Cyclodextrin-Matix zur Einbindung repellenter und attraktiver Duftstoffe für Drosophila suzukii

Die Kirschessigfliege Drosophila suzukii hat sich schnell in ganz Europa verbreitet und verursacht bereits 2014 erhebliche Schäden in Obst- und Rebanlagen in Deutschland - so auch wieder in 2021. D. suzukii Weibchen legen ihre Eier in reifende Früchte, aus den Eiern schlüpfen Maden, die sich zunächst vom Fruchtfleisch ernähren. Durch den Larvenfraß wird der Hauptschaden verursacht. Derzeit stehen keine gut wirksamen Bekämpfungsmaßnahmen für D. suzukii zur Verfügung. Ziel des Projektes ist daher die Etablierung einer alternativen, umweltschonenden Bekämpfungsmethode von D. suzukii, einer sog. Push&Pull Strategie. Dafür soll über eine Pflanzen-freundliche SiO2-basierte sprühfähige, zu einem extrem dünnen, durchsichtigen Film polymerisierende, Matrix ein D. suzukii abstoßender Duftstoff auf Wirtspflanzen und ein attraktiver Duftstoff auf Pflanzen außerhalb der Produktionsanlagen aufgebracht werden, zum anderen sollen Lockstofffallen, die einen attraktiven Lockstoff (Fruchtextrakte) für D. suzukii enthalten, die Insekten massenhaft fangen. Es ist bereits bekannt, dass sich in diese Matrix eingebettete Cyclodextrine zur Einbindung und längerfristigen Freisetzung verschiedener Duftstoffe aus der Matrix in anderen industriellen Anwendungsbereichen eignen. Es soll daher zunächst untersucht werden, ob sich die für D. suzukii identifizierten repellenten und attraktiven Duftstoffe so in die Cyclodextrine enthaltende Matrix einbetten lassen, dass diese Duftstoffe nach dem Aufsprühen auf Pflanzenteile über einen längeren Zeitraum in ausreichender Menge freigesetzt werden, um ihre repellente (Push) bzw. attraktive (Pull) Wirkung zu entfalten. Für eine selektive Anlockung von D. suzukii in die Massenfang-fallen und eine damit verbundene Abtötung sollen parallel spezifische attraktiv wirkende Substanzen identifiziert werden. Beide Bausteine zusammen ergeben dann als Push-Pull Systeme eine völlig neuartige, umweltschonende und gezielte Bekämpfungsstrategie für das Schadinsekt.

Evaluierung der Wirksamkeit verschiedener Vergrämungsmaßnahmen zum Schutz von Wildtieren und zur Optimierung landwirtschaftlicher Produktionsprozesse

Zielsetzung: Jedes Jahr werden bei der Mahd von Dauergrünland und Feldgras Rehkitze und Junghasen getötet sowie die Gelege von Bodenbrütern ausgemäht. Für die Landwirtschaft stellt dies ein hohes Risiko für die Nutztiere dar, denn durch Kadaver verunreinigte Silagen enthalten Clostridium botulinum, was insbesondere bei Wiederkäuern zu Botulismus führt. Des Weiteren ist der Landwirt dazu verpflichtet, die zu mähende Fläche abzusuchen, was bei Unterlassen zu hohen Strafen führen kann, sollte ein Jungtier zu Schaden kommen. Aus diesen Gründen wird in der Landwirtschaft darauf geachtet, Jungwild aus Flächen zu vergrämen. Trotz intensiver Bemühungen zur Vergrämung durch das Absuchen der Flächen mit brauchbaren Jagdhunden, dem Aufstellen von Wildscheuchen, akustischen Warnern und dem Verteilen von Duftstoffen hat sich die Situation in den letzten Jahren dramatisch verschärft. Auch im Ackerbau gibt es innovative Technologien wie die Saat von Mais in eine unmittelbar vorher gewalzte Zwischenfrucht, die für Wildtiere ein hohes Risiko darstellen. Mit dem vorliegenden Projekt soll ein Beitrag zur Anwendung innovativer Technologien zur naturschutzgerechten Optimierung in landwirtschaftlichen Produktionsprozessen während der Grünlandmahd sowie im Ackerbau während der Maissaat in Zwischenfrüchte geleistet werden. Es ist davon auszugehen, dass verschiedene Vergrämungsmaßnahmen unterschiedlich schnell eine Wirkung entfalten und einen abweichenden Wirkungskreis haben. Ziel des Projekts ist die Evaluierung dieser Unterschiede. Aus diesem Grund wird innerhalb des Projekts unter Berücksichtigung der jeweiligen Umgebungsstruktur einer Fläche mit verschiedenen Vergrämungsmitteln gearbeitet. Da eine geordnete Kommunikation der gemachten Erfahrungen von ehrenamtlichen Wildrettern meist nicht stattfindet, können andere Wildtierretter davon nicht profitieren. Daher ist eine gezielte Öffentlichkeitsarbeit mit Vorträgen in unterschiedlichen Personenkreisen, Beiträgen in Tageszeitungen, einschlägigen Fachzeitschriften und auf Tagungen sowie die Entwicklung eines Maßnahmenkatalogs zu verschiedenen Methoden der Vergrämung und Risikoeinstufungen von Grünlandflächen mit einer Übersicht zu rechtlichen Grundlagen ebenso Ziel des Projekts.

Modellierung der Ausbreitung von Mikroorganismen aus Abfallbehandlungsanlagen

Abfallbehandlungsanlagen sind Emitenten von Schadstoffen, Geruchsstoffen aber auch von Mikroorganismen, die entweder schaedlich oder doch zumindest laestig sind. In der aktuellen Diskussion um die Unbedenklichkeit von Kompost- oder Muelltrennungsanlagen spielt die Frage eine Rolle, inwieweit Anwohner durch eine Mikroorganismenausbreitung von entsprechenden Anlagen betroffen sind. Bei der Erstellung von Gutachten zu dieser Frage zeigte sich, dass neben einer Verbesserung der Messmethodik auch die Prognose der Mikroorganismenimmission noch optimiert werden kann. Aus diesem Grund wurden erste Modellanpassungen vorgenommen. Zeitgleich wurde eine ausfuehrliche Literaturrecherche als Diplomarbeit durchgefuehrt, mit der gezeigt werden konnte, dass der gesamte Bereich der Mikroorganismenemission weiter erforscht werden muss. Ein Vergleich verschiedener Modellvarianten ist vorgesehen und soll im Rahmen eines Verbundprojekts (mit Herrn Prof. Kaempfer - Uni Giessen, Herrn Dr. Martins - GEO Consult) beim Umweltbundesamt beantragt werden.

Bioökonomie International 2022: PiLacto - Methylotrophe Hefe Pichia pastoris als Plattform für die Produktion von Aromalactonen

Einfluss unterschiedlicher Eiweißversorgungsstufen in der Mastschweinefütterung auf das Emissionsverhalten von Mastschweinegülle

Hauptbestandteile der Gülle sind Kot und Harn. Anfallende Mengen und Zusammensetzung sind fütterungsabhängig. Mit der eiweißreduzierten Fütterung werden vor allem die Nieren entlastet. Sie müssen weniger Ammoniak aufgrund der reduzierten Aminosäurendesaminierung aus dem Blutplasma filtern und zu Harnstoff synthetisieren. Das Schwein benötigt weniger Wasser, um den Harnstoff zu lösen und auszuschleusen. Die Folge ist eine geringere abgesetzte Harnmenge. Da die abgesetzte Kotmenge in etwa gleich bleibt, produziert das Mastschwein weniger Gülle. Sie besitzt aber einen höheren Trockensubstanzgehalt. Es ändern sich sowohl ihre chemischen als auch ihre physikalischen Eigenschaften. Dies hat Auswirkungen auf das Emissionsverhalten, was sowohl gasförmige Nährstoffverluste als auch Geruchsstoffströme, Geruchsintensität und Geruchsempfindung (Hedonik) betrifft. Es sollen deshalb grundlegende Untersuchungen zur Emission von Geruchs- und Schadgasen für Güllen verschieden gefütterter Mastschweine durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen Grundlage vor allem für die emissionsrelevante Beurteilung von verschiedenen Haltungsverfahren und Fütterungsstrategien in der Mastschweinehaltung sein.

Effizienzsteigerung des polyphagen Parasitoiden Aphelinus abdominalis durch Ausnutzung des Lernvermögens bei der Wirtssuche mit Hilfe von Infochemikalien des Pflanze-Wirt-Systems

Aphelinus abdominalis, ein Parasitoid der Familie Aphelinidae, wird seit mehreren Jahren als Nützling zur Blattlausbekämpfung in Unterglaskulturen angeboten. Das Potential seiner Effizienz wird aber im Vergleich zu den Blattlausparasitoiden der Aphidiinae häufig unterschätzt. Das Verhalten der Aphelinidae im Wirtshabitat ist in der Literatur gut dokumentiert, doch der Kenntnisstand über ihre Fernorientierung bei der Wirtssuche ist noch lückenhaft. In dem hier beantragten Forschungsvorhaben sollen in einer Verbindung von Laborexperimenten und anwendungsorientierten Gewächshausversuchen die Möglichkeiten für eine Effizienzsteigerung von A. abdominalis ausgelotet werden. Ein Schwerpunkt der geplanten Verhaltensstudien liegt dabei auf einer Aufklärung der Mechanismen des Lernvermögens. In zahlreichen Arbeiten wurde in den vergangenen Jahren gezeigt, daß sich die meisten Parasitoiden flexibel den wechselnden Umweltbedingungen anzupassen vermögen, indem sie bestimmte Duftstoffe ihrer Wirtspflanzen erlernen und für die Wirtssuche nutzen. Da Schlupfwespen mit einem breiten Wirtsspektrum auch im Gewächshaus mit einer Vielzahl unterschiedlicher Pflanze-Wirt-Systeme konfrontiert werden, ist es das Ziel dieses Projekts, anhand den Modellsystems A. abdominalis - Macrosiphum euphorbiae - Paprika/Aubergine sinnvolle Strategien für eine praktische Nutzbarmachung dieser Lernfähigkeit zu erarbeiten.

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