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Untersuchungen ueber Ursachen und Formen der Resistenz von Apfelsorten und -unterlagen gegen Phytophthora cactorum und P. syringae (Kragenfaeule)

Anfaellige Apfelunterlagen sind nur zu schuetzen, wenn die Pilze bis in die tieferen Bodenschichten abgetoetet werden koennen. Hierzu muessten die Praeparate mit einem Injektor eingebracht werden. Beide Verfahren stellen eine erhebliche Belastung der Umwelt dar. Biologische Bekaempfungsmethoden haben sich bisher in der Praxis nicht bewaehrt. Es werden daher planmaessig das Apfelsortiment und die Unterlagen auf Resistenz gegen P. cactorum und P. syringae und deren Ursachen untersucht. Damit sollen Grundlagen fuer eine Resistenzzuechtung und fuer eine Bekaempfung durch Kulturmassnahmen, wie z.B. Einschaltung einer Zwischenveredelung mit einer resistenten Sorte erarbeitet werden. In die Untersuchungen sind auch Entwicklungen von Methoden zur Pruefung auf Resistenz einbezogen.

Uebergang von Pflanzenbehandlungsmitteln bei sogenannter Strohballenkultur in Nutzpflanzen

Die unter Glas oder Folien durchgefuehrte Kultur von Tomaten, Paprika, Auberginen oder Gurken auf Strohballen mit anorganischer Naehrloesung humifiziert einerseits das Stroh, zum anderen erzeugt sie messbare Waerme (Energieeinsparung) und CO2 (Blattduengung) und bringt gute Ertraege. Es ist zur Zeit jedoch nicht klar, ob die dem Stroh vom Feld her anhaftenden Pflanzenbehandlungsmittel nicht in messbaren Mengen in die Ernteprodukte uebergehen.

Versuchsanbau von Pflanzenarten mit hohem Biomasseertrag

Pruefung der Anbaueignung von Pflanzenarten mit hoher Biomasseproduktion, z.B. Amarant, Chinaschilf

Development of a modelling system for prediction and regulation of livestock waste pollution in the humid tropics

Introduction: In Malaysia, excessive nutrients from livestock waste management systems are currently released to the environment. Particularly, large amounts of manure from intensive pig production areas are being excreted daily and are not being fully utilised. Alternatively, the excess manure can be applied as an organic fertiliser source in neighbouring cropping systems on the small landholdings of the pig farms to improve soil fertility so that its nutrients will be available for crop uptake instead of being discharged into water streams. Thus, there is a need for better tools to analyse the present situation, to evaluate and monitor alternative livestock production systems and manure management scenarios, and to support farmers in the proper management of manure and fertiliser application. Such tools are essential to quantify, and assess nutrient fluxes, manure quality and content, manure storage and application rate to the land as well as its environmental effects. Several computer models of animal waste management systems to assist producers and authorities are now available. However, it is felt that more development is needed to adopt such models to the humid tropics and conditions of Malaysia and other developing countries in the region. Objectives: The aim is to develop a novel model to evaluate nutrient emission scenarios and the impact of livestock waste at the landscape or regional level in humid tropics. The study will link and improve existing models to evaluate emission of N to the atmosphere, and leaching of nutrients to groundwater and surface water. The simulation outputs of the models will be integrated with a GIS spatial analysis to model the distribution of nutrient emission, leaching and appropriate manure application on neighbouring crop lands and as an information and decision support tool for the relevant users.

Stadtbienen unter Stress? Wechselwirkungen von Urbanisierungsfaktoren auf Bienen und Bestäubung

Als ganz eigene Ökosysteme stellen Städte die Ökosystemforschung und den Schutz von Biodiversität vor eine neue Herausforderung. Urbane Lebensräume können artenreiche Gemeinschaften an z.B. Blütenpflanzen und Insektenbestäubern beherbergen, bedrohen diese sowie assoziierte Bestäubungsleistungen aber zeitgleich durch urbane Stressoren, die so in ihren ursprünglichen Lebensräumen nicht vorkommen, z.B. städtische Hitze. Theoretisch sollten Bestäubergemeinschaften mit einer hohen funktionalen Vielfalt und einer ausgewogenen Verteilung von Merkmalen widerstandsfähiger gegenüber solchen Stressfaktoren sein und somit die Bestäubungsfunktion auch dort aufrechterhalten, wo Arten verloren gehen. Es gibt jedoch nur wenige Studien über die Auswirkungen städtischer Stressfaktoren auf Bestäubergemeinschaften, Bestäubungsnetzwerke und die daraus resultierende Bestäubung. Auch ist wenig darüber bekannt, wie die lokale Bewirtschaftung von Gärten Stressoren z.B. durch die Bereitstellung von floralen Ressourcen abmildern kann. Ziel dieses Projekts ist es zu verstehen, wie Stressoren der Stadtumgebung Wildbienen, ihre Interaktionen mit Pflanzen und Bestäubungsleistungen in städtischen Gärten beeinflussen. Dabei untersuchen wir, wie funktionelle Merkmale von Bienen- und Blütenarten, Bienen-Pflanzen-Netzwerke sowie die Nahrungsversorgung von Bienen und die Bestäubung durch urbane Stressoren beeinflusst werden. Außerdem wollen wir herausfinden, wie zu erwartende negative Effekte durch eine entsprechende Gartenbewirtschaftung abgemildert werden können. Um dies zu erreichen, betrachten wir sowohl die Perspektive der Bienen als auch die der Pflanzen. Um diese Fragen zu beantworten, untersuchen wir in 30 Gärten in den Metropolregionen Berlin und München (i) die Verteilung von Merkmalen und Bienen-Pflanzen-Interaktionen empirisch und (ii) die Nahrungsversorgung von Bienenversorgung und Bestäubung von Nutzpflanzen experimentell. Zusätzlich greifen wir auf (iii) sozialwissenschaftliche Methoden zurück, um besser zu verstehen, welche Faktoren Managemententscheidungen von Gartenbesitzern bestimmen, die ihrerseits negative Auswirkungen für Wildbienen und assoziierte Ökosystemfunktionen entweder abmildern oder verschlimmern können. Dabei kombinieren wir Methoden der analytischen Chemie, Netzwerk- und Merkmalsanalyse sowie Modellierung, um das Beziehungsgefüge zwischen Biodiversität, Management und Stressoren in urbanen zu klären. Unsere Teams vereinen dabei ihre jeweilige Expertise in Umweltchemie und Stadtökologie. So können wir zu einem besseren Verständnis der grundlegenden Mechanismen beitragen, welche der Erhaltung von Biodiversität, den Interaktionen zwischen Arten und den Ökosystemfunktionen in bisher noch wenig erforschten urbanen Ökosystemen zu Grunde liegen.

Effekte ausgewaehlter Herbizide auf bodengebundene Kleinarthropoden in Zuckerruebenbestaenden

Keimlinge von Zuckerrueben werden teilweise von Collembolen angegriffen, wenn Unkraeuter als Alternativnahrung durch Herbizide vernichtet werden. Herbizide beeinflussen aber auch das Verhalten der Collembolen. Der Effekt verschiedener Herbizide auf den Collembolenfrass soll ermittelt werden.

Qualitaetsuntersuchungen an pflanzlichen Produkten bei verschiedenen Anbauverfahren bzw. -massnahmen

Bestimmung fruchtspezifischer Qualitaetsmerkmale in Abhaengigkeit von verschiedenen Abbauverfahren bzw. -massnahmen, z.B.: Proteingehalt, Aminosaeure-Zusammensetzung im Hinblick auf biologische Wertigkeit des Proteins, bei Weizen Untersuchung der fuer die Backfaehigkeit wichtigen Eigenschaften, Bestimmung von Mg, PO4, Ca und Spurenelementen (Zn, Mn, Cu, Fe).

Experimentelle Forschung zur Entwicklung eines Multisensor-Messsystems mit Marktreife zur berührungslosen Bestimmung des Wasserversorgungszustands mittels Nahbereichsphotogrammetrie, Teilprojekt B

Modellierung der zeitlich-räumlichen Variabilität von Nutzpflanzen- und Anbausystemprozessen unter heterogenen Feldbedingungen

Die räumliche Variabilität von Wachstums- und Entwicklungsprozessen von Nutzpflanzenbeständen ist bisher unzureichend in der Pflanzenmodellierung berücksichtigt worden. Im Unterschied zur natürlichen Vegetation werden Ackerkulturen nicht nur von Umweltfaktoren beeinflusst, sondern auch durch eine Vielzahl von Anbaumaßnahmen. Da Umweltfaktoren und Anbaumaßnahmen räumlich (und zeitlich) variable sind, ist es notwendig, den Einfluss dieser Variabilität in der Modellierung zu berücksichtigen. Das vorgeschlagene Teilprojekt beschäftigt sich mit der Modellierung landwirtschaftlicher Kul-turpflanzen, die im Untersuchungsgebiet des SFB eine wichtige Landnutzungsform darstellen (ca. 30 Prozent der Gesamtfläche des Einzugsgebietes der Rur sind ackerbaulich genutzt). Somit füllt das vorge-schlagene Teilprojekt eine wichtige Lücke in der regionalen Modellierung von Boden-Vegetations-Atmosphärensystemen. Speziell werden Fragen der Hochskalierung von Zusammenhängen des Pflanzenwachstums sowie von CO2- und Wasserflüssen vom homogenen Teilflächenbestand zum Feld und zur Region bearbeitet. Zielstellung der ersten Phase des vorgeschlagenen Teilprojekts ist die Erfassung, Analyse und Modellierung raum-zeitlicher Muster von Wachstumsprozessen sowie CO2- und Wasserflüssen von Feldbeständen mit heterogenen Bodeneigenschaften.

Einsatz von phototrophen Biofilmen im Agrarsektor zur Verbesserung des Pflanzenwachstums

Im Jahr 2018 wurden in Deutschland rund 866 Millionen Tonnen Treibhausgase produziert, wobei weltweit 10-12 % der anthropogenen Treibhausemissionen der Landwirtschaft zuzuordnen sind. Während der Austausch an CO2 durch die gleichzeitige CO2 Fixierung in organische Masse fast ausgeglichen ist, beträgt der Anteil der Landwirtschaft bei Methan 50 % und Lachgas sogar 60 % aller Emissionen. Dies ist vor allem auf den Einsatz mineralischer und organischer Düngemittel zurückzuführen. Ohne ein aktives Gegensteuern wird eine Steigerung der Lachgasemissionen um 30-65 % bis 2030 in der Agrarwirtschaft erwartet. Um das gesetzte klimapolitische Ziel einer weitgehenden Treibhausgas-Neutralität bis 2050 zu erreichen, stellt ein klimaschonender Anbau von nachwachsenden Rohstoffen in der Landwirtschaft eine wichtige Strategie dar. Ein zentraler Teilaspekt dieser Strategie könnte die Ansiedlung der gegenüber biotischen und abiotischen Bedingungen toleranten terrestrischen Cyanobakterien sein, die in der Lage sind Luftstickstoff zu fixieren und in - für andere Organismen verwertbaren - Stickstoff umzuwandeln und an die Umgebung abzugeben. Zusätzlich dazu wachsen terrestrische Cyanobakterien eingebettet in einer Matrix aus extrazellulären polymeren Substanzen was zu einer wünschenswerten Bodenstabilisierung und damit zum Schutz vor Bodenerosion sowie zur Förderung der Wasserspeicherung im Boden beitragen könnte. Hierzu sollen stickstofffixierende Cyanobakterien, die aus der kühlgemäßigten Klimazone isoliert wurden, eingesetzt werden. Geeignete Stämme müssen die Stickstofffixierung räumlich durch die Ausbildung von Heterozysten vom Photosyntheseapparat getrennt haben und den bioverfügbaren Stickstoff an die Umgebung abgeben. Co-Kultivierungen von Cyanobakterien mit Arabidopsis thaliana (Acker-Schmalwand) sowie Triticum aestivum (Weizen) sollen zeigen, ob eine künstlich induzierte Symbiose möglich ist. Neben der Agrarpflanze Weizen wurde A. thaliana ausgewählt, da es sich hierbei um eine schnellwachsende und gut charakterisierte Modellpflanze handelt und sie zur selben Familie wie die Nutzpflanzen Kohl, Brokkoli und Meerrettich zählt. Zur Ausbringung der Biofilme in die Agrarwirtschaft sollen diese auf einem biologisch abbaubaren Trägermaterial immobilisiert werden. Hierfür soll ein Aerosolreaktor konzipiert und charakterisiert sowie ein Animpf- und Ernteverfahren etabliert werden. Zusätzlich dazu soll der Wasserrückhalt der Biofilme durch Variation der Prozessparameter optimiert werden. Abschließend soll die Co-Kultivierung von immobilisierten Cyanobakterien auf dem Trägermaterial und Pflanzen in Pflanzsubstraten in Abhängigkeit der Temperatur untersucht werden. Hier soll die Frage beantwortet werden, ob ein periodisches Ausbringen der Cyanobakterien notwendig ist, oder ob eine dauerhafte Implementierung von Biofilmen im Boden möglich ist.

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