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Ecosystem Engineering: Sediment entrainment and flocculation mediated by microbial produced extracellular polymeric substances (EPS)

Sediment erosion and transport is critical to the ecological and commercial health of aquatic habitats from watershed to sea. There is now a consensus that microorganisms inhabiting the system mediate the erosive response of natural sediments ('ecosystem engineers') along with physicochemical properties. The biological mechanism is through secretion of a microbial organic glue (EPS: extracellular polymeric substances) that enhances binding forces between sediment grains to impact sediment stability and post-entrainment flocculation. The proposed work will elucidate the functional capability of heterotrophic bacteria, cyanobacteria and eukaryotic microalgae for mediating freshwater sediments to influence sediment erosion and transport. The potential and relevance of natural biofilms to provide this important 'ecosystem service' will be investigated for different niches in a freshwater habitat. Thereby, variations of the EPS 'quality' and 'quantity' to influence cohesion within sediments and flocs will be related to shifts in biofilm composition, sediment characteristics (e.g. organic background) and varying abiotic conditions (e.g. light, hydrodynamic regime) in the water body. Thus, the proposed interdisciplinary work will contribute to a conceptual understanding of microbial sediment engineering that represents an important ecosystem function in freshwater habitats. The research has wide implications for the water framework directive and sediment management strategies.

Wassernutzung privater Haushalte

<p>Im Schnitt nutzt jede Person in Deutschland täglich 126 Liter Trinkwasser im Haushalt. Für die Herstellung von Lebensmitteln, Bekleidung und anderen Bedarfsgütern wird dagegen so viel Wasser verwendet, dass es 7.200 Litern pro Person und Tag entspricht. Ein Großteil dieses indirekt genutzten Wassers wird für die Bewässerung von Obst, Gemüse, Nüssen, Getreide und Baumwolle benötigt.</p><p>Direkte und indirekte Wassernutzung</p><p>Jede Person in Deutschland verwendete im Jahr 2022 im Schnitt täglich 126 Liter <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/wasserwirtschaft/oeffentliche-wasserversorgung">Trinkwasser</a>, etwa für Körperpflege, Kochen, Trinken, Wäschewaschen oder auch das Putzen (siehe Abb. „Trinkwasserverwendung im Haushalt 2023“). Darin ist auch die Verwendung von Trinkwasser im Kleingewerbe zum Beispiel in Metzgereien, Bäckereien und Arztpraxen enthalten. Der überwiegende Anteil des im Haushalt genutzten Trinkwassers wird für Reinigung, Körperpflege und Toilettenspülung verwendet. Nur geringe Anteile nutzen wir tatsächlich zum Trinken und für die Zubereitung von Lebensmitteln.</p><p>Die tägliche Trinkwassernutzung im Haushalt und Kleingewerbe ging von 144 Liter pro Kopf und Tag im Jahr 1991 lange Jahre zurück bis auf täglich 123 Liter pro Kopf im Jahr 2016. 2019 wurden von im Schnitt täglich 128 Liter pro Person verbraucht, 2022 waren es 126 Liter. Der Anstieg im Vergleich zu 2016 begründet sich durch den höheren Wasserbedarf in den jeweils heißen und trockenen Sommermonaten (siehe Abb. „Tägliche Wasserverwendung pro Kopf“).</p><p>Doch wir nutzen Wasser nicht nur direkt als Trinkwasser. In Lebensmitteln, Kleidungstücken und anderen Produkten ist indirekt Wasser enthalten, das für ihre industrielle Herstellung eingesetzt wurde oder für die Bewässerung während der landwirtschaftlichen Erzeugung. Dieses Wasser wird als virtuelles Wasser bezeichnet. Virtuelles Wasser zeigt an, wie viel Wasser für die Herstellung von Produkten benötigt wurde.</p><p>Deutschlands Wasserfußabdruck</p><p>Das virtuelle Wasser ist Teil des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/wasser-bewirtschaften/wasserfussabdruck">„Wasserfußabdrucks“</a>, der die direkt und indirekt verbrauchte Wassermenge einer Person, eines Unternehmens oder Landes angibt. Das Besondere des Konzepts ist, dass die Wassermenge, die in den Herstellungsregionen für die Produktion eingesetzt, verdunstet oder verschmutzt wird, mit dem Konsum dieser Waren im In- und Ausland in Verbindung gebracht wird. Der Wasserfußabdruck macht deutlich, dass sich unser Konsum auf die Wasserressourcen weltweit auswirkt. Der durch Konsum verursachte, kurz konsuminduzierte Wasserfußabdruck eines Landes, wird auf folgende Weise berechnet; in den Klammern werden die Werte des Jahres 2021 für Deutschland in Milliarden Kubikmetern (Mrd. m³) ausgewiesen:</p><p><strong>Nutzung heimischer Wasservorkommen – Export virtuellen Wassers (= 30,66 Mrd. m³)&nbsp;+ Import virtuellen Wassers (188,34 Mrd. m³) = konsuminduzierter Wasserfußabdruck (219 Mrd. m³)</strong></p><p>Bei einem Wasserfußabdruck von 219 Milliarden Kubikmetern hinterlässt jede Person in Deutschland durch ihren Konsum einen Wasserfußabdruck von rund 2.628 Kubikmetern jährlich – das sind 7,2 Kubikmeter oder 7.200 Liter täglich. 86 % des Wassers, das man für die Herstellung der in Deutschland konsumierten Waren benötigt, wird im Ausland verbraucht. Für Kleidung sind es sogar nahezu 100 %.</p><p>Grünes, blaues und graues Wasser</p><p>Beim Wasserfußabdruck wird zwischen „grünem“, „blauem“ und „grauem“ Wasser unterschieden. Als „grün“ gilt natürlich vorkommendes Boden- und Regenwasser, welches Pflanzen aufnehmen und verdunsten. Als „blau“ wird Wasser bezeichnet, das aus Grund- und Oberflächengewässern entnommen wird, um Produkte wie Textilien herzustellen oder Felder und Plantagen zu bewässern. Vor allem Agrarprodukte haben einen großen Anteil am blauen Wasserfußabdruck von Deutschland (siehe Abb. „Sektoren mit den höchsten Beiträgen blauen Wassers zum Wasserfußabdruck von Deutschland“). Der graue Wasserfußabdruck veranschaulicht die Verunreinigung von Süßwasser durch die Herstellung eines Produkts. Er ist definiert als die Menge an Süßwasser, die erforderlich ist, um Gewässerverunreinigungen so weit zu verdünnen, dass die Wasserqualität die gesetzlichen oder vereinbarten Anforderungen einhält.</p><p>Bei den nach Deutschland eingeführten Agrarrohstoffen und Baumwollerzeugnissen sind die Anteile an grünem, blauem und grauem Wasser auch bei gleichen Produkten je nach Herkunft unterschiedlich hoch:</p><p>Bei der Entnahme von blauem Wasser zur Bewässerung von Plantagen kann es zu ökologischen Schäden und lokalen Nutzungskonflikten kommen. Ein bekanntes Beispiel ist der Aralsee: Der einst viertgrößte Binnensee der Erde war im Jahr 1960 mit einer Fläche von 67.500 Quadratkilometern nur etwas kleiner als Bayern. Heute bedeckt er aufgrund gigantischer Wasserentnahmen für den Anbau von Baumwolle und Weizen nur noch etwa 10 % seiner ehemaligen Fläche. Bis 2014 verlor er 95 % seines Wasservolumens bei einem gleichzeitigen Anstieg des Salzgehalts um das Tausendfache. Auch in weiteren Gebieten auf der ganzen Welt trägt der Konsum in Deutschland dazu bei, dass deren Belastbarkeit überschritten wird (siehe Karte „Hotspots des Blauwasserverbrauchs mit Überschreitung der Belastbarkeitsgrenzen durch Konsum in Deutschland“).</p>

Verbesserung der biologischen Bekämpfung von vorratsschädlichen Käfern durch den kombinierten Einsatz von seminatürlichen Lockstoffen und Parasitoiden, Teilprojekt B

Verbesserung der biologischen Bekämpfung von vorratsschädlichen Käfern durch den kombinierten Einsatz von seminatürlichen Lockstoffen und Parasitoiden, Teilprojekt A

Bestimmung des Gehaltes in Aflatoxinen an Getreide und Getreideprodukten, Studium der Wachstumsbedingungen und technologische Massnahmen zur Reduktion

Ziel: Feststellung des Gehaltes an Aflatoxinen in Getreide und Getreideprodukten; Einfluss von baeckereitechnologischen Massnahmen zur Vermeidung von Aflatoxinbildung bei Brot und Backwaren.

Plant-pollinator networks in agro-ecosystems

Pollination is crucial for maintaining angiosperm biodiversity and represents one of the most important ecosystem services. With the increasing threats of massive insect decline, studying pollination and associated networks has become more important than ever. However, studying plant-pollinator interactions at a species level with morphological methodologies is time-consuming, expensive, and depends on exceptional taxonomic expertise. In this study, we target the plant-pollinator networks of two important crops (caraway and apple) using a combination of traditional methods with DNA barcoding and metabarcoding. With this approach, we can identify potential dipteran and hymenopteran pollinators and - from their pollen load's their associated plant species. This project is a collaboration between the ZFMK and the Agroecology and Organic Farming Group (INRES) at the University of Bonn and part of GBOL II.

Nacktgerste - wiederentdeckte Quelle für functional foods.

Lebensmittel auf Getreidebasis stellen den Großteil der täglichen Energieaufnahme dar und deren Beitrag zur menschlichen Ernährung und Gesundheit sollte als kumulativ, unmittelbar und signifikant betrachtet werden. Dieser Gedanke ist im Konzept von 'funktionellen Lebensmitteln' verwirklicht. Verantwortlich dafür sind bestimmte Inhaltsstoffe, die nicht als essentiell angesehen werden, aber im Körper eine physiologische Wirkung erfüllen. Nacktgerste, die Gegenstand des angestrebten Projektes ist, verfügt über interessante technologische Eigenschaften und wird aufgrund des hohen Gehalts an Ballaststoffen sowie sekundären Pflanzenstoffen (Polyphenole und Carotinoide) als ernährungsphysiologisch wertvoll betrachtet. Die Getreidewissenschaft beschäftigt sich erst seit kurzem mit dem Thema der sekundären Pflanzenstoffe bzw. deren antioxidativem Potential und aus diesem Grund sind Daten über Gehalt bzw. Eigenschaften in technologischen Prozessen (Herstellung von Lebensmitteln) mangelhaft. Hinzu kommt, dass die meisten Daten in den USA und Kanada erhoben wurden und somit nicht jenen Gehaltsmengen in europäischen Varietäten entsprechen. Neben der Tatsache, dass der Gehalt an Polyphenolen unterschätzt wurde, sehen wir einen Bedarf für dieses Projekt. Das Projekt kombiniert in den drei Arbeitspaketen Analytik, Selektion und Produktion in einem innovativen Ansatz ernährungsphysiologisches, technologisches und agraröko-nomisches Fachwissen. Ausgehend von einer bestehenden Sammlung sollen Genotypen mit einem hohen Gehalt an Ballaststoffen (beta-Glucan) und/oder sekundären Pflanzenstoffen, selektiert werden. Schwerpunkt des Technologie-Arbeitspakets wird das Erfassen von Veränderungen der potentiell gesundheitsfördernden Stoffe, bedingt durch die Verarbeitung, sein. Die Evaluierung der antioxidativen Wirkung der hergestellten Lebensmittel hat zum Ziel, wichtige Beiträge zur Gesundheit und Lebensqualität der Konsumenten zu leisten. Kompetente Forscher aus dem Bereich Landwirtschaft, Technologie, Analytik und Ernährungswissenschaften machen dieses Projekt multidisziplinär. Die Streubreite ernährungsphysiologisch wichtiger und potentiell gesundheitsfördernder Stoffe in Gerstenvarietäten aus konventioneller Züchtung, wird erforscht werden. Langfristig gesehen sollen verbesserte, an heimische Wachstumsbedingungen angepasste Genotypen in die Gen-Pool Datenbank aufgenommen werden. Dadurch kann die österreichische Landwirtschaft in ihrer Diversität und Nachhaltigkeit positiv beeinflusst werden. Die Lebensmittelindustrie ist ihrerseits mit der zunehmenden Globalisierung und der Vereinheitlichung von Nahrungsmitteln konfrontiert, was zu einer Abnahme von lokalen Erzeugnissen führt. Bei erfolgreichem Abschluss der Forschungsarbeiten ist der Weg zum Lebensmittel mit sensorischem und ernährungs-physiologischem Zusatznutzen für den Endkonsumenten bereitet.

Bioenergieanlagen (Landkreis Göttingen)

Standorte der vorhandenen Bioenergieanlagen im Landkreis Göttingen. Es handelt sich um Anlagen zur Erzeugung regenerativer Energien (Biogas) aus Biomasse durch Vergärung. Biogas stellt eine wichtige und vielseitige Form der Bioenergie aus der Landwirtschaft dar. Die neuen Anlagen setzen fast ausnahmslos nachwachsende Rohstoffe (NaWaRo) wie Mais, Getreide, Hirse, Zuckerrüben, Sonnenblumen und teilweise Aufwuchs von Grünland mit oder ohne Gülle ein. Biogas wird derzeit überwiegend dezentral produziert und als Strom- und Wärmelieferant genutzt. Aufgrund dieser Dezentralität der Anlagen, die dadurch begründet ist, dass das primäre Ausgangsmaterial für die Biogaserzeugung wie Gülle oder Energiepflanzen aufgrund der niedrigen Energiedichte aus ökonomischen Gründen in der Regel nicht über längere Distanzen transportiert werden kann, ist die Integration guter Wärmenutzungskonzepte nicht immer möglich.

CropTypes - Crop Type Maps for Germany - Yearly, 10m

This raster dataset shows the main type of crop grown on each field in Germany each year. Crop types and crop rotation are of great economic importance and have a strong influence on the functions of arable land and ecology. Information on the crops grown is therefore important for many environmental and agricultural policy issues. With the help of satellite remote sensing, the crops grown can be recorded uniformly for whole Germany. Based on Sentinel-1 and Sentinel-2 time series as well as LPIS data from some Federal States of Germany, 18 different crops or crop groups were mapped per pixel with 10 m resolution for Germany on an annual basis since 2018. These data sets enable a comparison of arable land use between years and the derivation of crop rotations on individual fields. More details and the underlying (in the meantime slightly updated) methodology can be found in Asam et al. 2022. This raster dataset shows the main type of crop grown on each field in Germany each year. Crop types and crop rotation are of great economic importance and have a strong influence on the functions of arable land and ecology. Information on the crops grown is therefore important for many environmental and agricultural policy issues. With the help of satellite remote sensing, the crops grown can be recorded uniformly for whole Germany. Based on Sentinel-1 and Sentinel-2 time series as well as LPIS data from some Federal States of Germany, 18 different crops or crop groups were mapped per pixel with 10 m resolution for Germany on an annual basis since 2017. These data sets enable a comparison of arable land use between years and the derivation of crop rotations on individual fields. More details and the underlying (in the meantime slightly updated) methodology can be found in Asam et al. 2022.

Erfassung der Befahrbarkeit von Ackerböden und Maßnahmenvorschläge zur Reduzierung der Bodengefährdung durch Schadverdichtung

Das Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) fordert in § 17 (Gute fachliche Praxis in der Landwirtschaft) die Vermeidung von Bodenverdichtungen. Doch sowohl in der gültigen BBodSchV als auch in der in 08/2023 in Kraft tretenden Mantelverordnung zu deren Novellierung finden sich für die landwirtschaftliche Nutzung keine materiellen Maßstäbe für die Bewertung von Boden(schad)verdichtungen. Für DEU wird von einem Äquivalent eines Ernteausfalls bei kleinkörnigen Getreidearten von ca. 487 Mio. Euro ausgegangen. Ziel des Vorhabens ist eine Erfassung der tatsächlichen Bodenverdichtung in ausgewählten Risiko-Gebieten. Mit diesem Vorhaben soll analysiert und bewertet werden, wie hoch das Schadenspotenzial von Bodenverdichtung ist, auch unter Berücksichtigung möglicher Schritte hin zur Ermittlung von Wirkungsschwellen zur Ableitung von Richt- oder Erwartungswerten für die Befahrung landwirtschaftlicher Flächen. Vor dem Hintergrund der neuen EU-Strategien soll das Vorhaben auch Betriebsflächen in Risiko-Gebieten ausweisen, die als Living Labs bzw. für einen Leuchtturm geeignet sein könnten.

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