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s/wateravailability/water availability/gi

Messsystem mit plasmonischem Sensor für die Vor-Ort-Analyse der E. coli-Belastung für die Wasserwiederverwendung, Teilvorhaben: Anwendungsbedingungen und praktische Erprobung des E. coli-Sensors für Zwecke der Wasserwiederverwendung und weiterer Anwendungsfelder

Mittlerer potenzieller Bodenwasservorrat in der Vegetationsperiode für den 10-jährigen Zeitraum 1961-1970

Die Karte zeigt den mittleren potentiellen Bodenwasservorrat (in %nFK) in der Vegetationsperiode (April – September) für die Dekade 1961-1970 berechnet mit dem Bodenwasserhaushaltsmodell BOWAB (für 0 – 60 cm). Für die Pflanzen ist die Wasserverfügbarkeit im Boden ein zentrales Element für das Wachstum. Diese Verfügbarkeit von Bodenwasser hängt von der Bodenart und der Menge des im Boden gespeicherten Wassers ab. Wobei letztere maßgeblich vom Niederschlag und der Temperatur (bzw. Verdunstung) beeinflusst wird. Das für Pflanzen nutzbare Bodenwasser wird als Prozent der nutzbaren Feldkapazität (%nFK) angegeben. Ein Wert von 100% nFK oder mehr bedeutet die Speicherfähigkeit des Bodens für pflanzenverfügbares Wasser erreicht ist. Ab etwa 40 % nFK wird eine Beregnung von Ackerkulturen empfohlen, um einen optimalen Ertrag erzielen zu können.

Klimaangepasstes Wassermanagement (KliWa) aus traditionellen Nutzungen für die Zukunft lernen

Zielsetzung: Die letzten Jahre haben gezeigt, dass wir lernen müssen, Wasser nachhaltiger zu managen und mehr Wasser in der Landschaft zu halten. Vermehrt treten Extremwetterereignisse auf, etwa lange Trockenperioden einerseits sowie Starkniederschläge und Überschwemmungen andererseits. Das sich ändernde Klima führt uns vor Augen, dass Wasser in der Landschaft ein Schlüsselfaktor für die landwirtschaftliche Produktion und den Erhalt von Ökosystemen ist. Herkömmliche Methoden der landwirtschaftlichen Bewässerung kommen allein wegen der Wasserverfügbarkeit an ihre Grenzen. Daher müssen neben technischen (z. B. Zwischenspeicher) auch natürliche Maßnahmen zum Wasserrückhalt umgesetzt werden. Die traditionellen Techniken der Wiesenbewässerungen sind hervorragend dafür geeignet. Durch verzweigte, dem Gelände angepasste Grabensysteme wird Wasser aus einem Fluss über Bewässerungsgräben in die Wiesenfläche geleitet. Unterschiedliche Bewässerungssysteme fluten oder überrieseln die Wiesen durch gezieltes Stauen des Wassers. Ein Teil des Wassers wird anschließend wieder in den Fluss zurückgeleitet. Die Vorteile des Wiesenbewässerung sind mannigfaltig: Sie steigert den Ertrag, trägt zur Bodenbildung bei, bindet Kohlenstoff effektiver als trockene Böden, bietet Lebensraum für feuchteliebende Tier- und Pflanzenarten, puffert Hochwasser- und Starkregenereignisse ab, fördert die Grundwasserneubildung und stellt kühlende Frischluftschneisen für angrenzende Wohngebiete dar. Übergeordnetes Projektziel ist es, die Techniken der fast in Vergessenheit geratenen Bewirtschaftungsform der traditionellen Wiesenbewässerung zu nutzen, um mehr Wasser länger in der Landschaft zu halten. Die Vernetzung des vorhandenen Wissens zu traditioneller Bewässerung und weiteren Methoden des natürlichen Wasserrückhalts sollen neue Anstöße und Lösungsansätze für aktuelle Herausforderungen in unseren Landschaften geben. Darüber hinaus werden bestehende und neue Initiativen zu Fördermöglichkeiten und Projektentwicklung beraten und mit relevanten Kontaktpersonen und Institutionen vernetzt, um neue Projekte zur Verbesserung des natürlichen Wasserrückhalts zu initiieren.

Genetische und molekulare Grundlagen der systemischen Modulation der Architektur des Wurzelsystems von Mais (Zea mays L.) und des Mikrobioms der Rhizosphäre durch die Seminalwurzeln zur besseren Anpassung an Trockenheit

Die Architektur des Wurzelsystems von Mais hat sich während der Domestizierung und Verbesserung durch eine Kombination aus landwirtschaftlicher Selektion und Umweltanpassungen rund um den Globus erheblich verändert. Das Mikrobiom, das die Rhizosphäre um die Pflanzenwurzeln herum besiedelt, spielt eine wichtige Rolle bei der Förderung der Stresstoleranz von Pflanzen. In der ersten Förderperiode dieses Projekts haben wir nachgewiesen, dass die Anzahl der Seminalwurzeln während der Domestizierung von Mais zugenommen hat, gefolgt von einem Rückgang bei lokal angepassten Sorten in Regionen mit begrenzter Wasserverfügbarkeit. Umwelt-, genetische und genomische Analysen ergaben frühere Signaturen der Domestizierung und Anpassung von Maiswurzeln und zeigten das genetische Potenzial zur Verbesserung der Trockentoleranz künftiger Nutzpflanzen auf. In der zweiten Förderperiode verfolgen wir zwei übergeordnete Ziele. Erstens soll ein tieferes Verständnis der genetischen und molekularen Grundlagen der systemischen Modulation der Wurzelmorphologie und -anatomie durch Seminalwurzeln gewonnen werden, um eine bessere Anpassung an die begrenzte Wasserverfügbarkeit zu erreichen. Zu diesem Zweck werden wir die komplexe Pflanzenreaktion auf Trockenstress und die mit diesen Merkmalen assoziierten Gene identifizieren, die an der Architektur des Wurzelsystems als Reaktion auf Trockenheit beteiligt sind. Zweitens wollen wir die genetische Rolle des Wirts bei der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft des von den Wurzelmerkmalen abhängigen nützlichen Mikrobioms der Rhizosphäre verstehen, um die Widerstandsfähigkeit von Mais gegen Trockenheit zu verbessern. In diesem Zusammenhang werden wir systematisch untersuchen, wie sich die genetische Variation des Wirts und die Genregulation auf die Zusammensetzung des Mikrobioms der Rhizosphäre und auf die Produktivität von Mais und die Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit auswirkt. Schließlich werden wir repräsentative Schlüsselgene und Schlüsselmikroben durch reverse Genetik und synthetische mikrobielle Gemeinschaften funktionell validieren. Diese Ergebnisse werden den Weg für eine verbesserte Pflanzenzüchtung und die Nutzung mikrobieller Ressourcen ebnen, um die künftige Nahrungsmittelproduktion und eine effiziente Ressourcennutzung in der Landwirtschaft zu sichern.

Entwicklung einer biologisch abbaubaren Mulchabdeckung für den Pflanzenschutz, Teilvorhaben 2: Entwicklung eines Prototyps

Hauptkomponenten und Entwicklungsschritte des zu optimierenden integrierten Systems (Integrated Plant Management - IPM) sollen folgende sein: a: Entwicklung eines neuartigen biologisch abbaubaren Compoundproduktes aus einem Viskosevlies und einer Beschichtung zum Mulchen (VliesFilm). Beide Bestandteile des VliesFilms sind biobasiert und bestehen zu 100% (Vlies), bzw. 50% (Beschichtung) aus nachwachsenden Rohstoffen und sind biologisch abbaubar. Alle Inhaltstoffe (PVOH, Glycerol) der Beschichtung haben eine Lebensmittelzulassung (E-Nummer), stehen aber nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion wie z.B. stärkebasierte Materialien. Der primäre Fokus liegt auf der Entwicklung und Optimierung des VliesFilms aus NaWaRos hinsichtlich der phytosanitären Eigenschaften im Vergleich zu konventionellem Mulchmaterial (PE, 20-25my). Als wichtigste pflanzenbaulichen Faktoren sind hier Wasserverfügbarkeit, Bodentemperatur, und die Unterdrückung von Unkräutern zu nennen. b: Der VliesFilm soll einen Mehrwert gegenüber konventionellen PE-Folien erhalten. Zu diesem Zweck werden die Beschichtungen eingefärbt, um repellente Effekte auf anfliegende Insekten (Modell Blattläuse) zu erreichen. Da diese Maßnahme einen Anflug zwar verringert, aber meist nicht komplett verhindern kann, wird ein regelmäßiges Monitoring vorgenommen, um etwaige interventiven Maßnahmen zu ergreifen. Hieraus folgt dann ein System zum integrierten Pflanzenschutz, um den Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln zu minimieren.

Entwicklung einer biologisch abbaubaren Mulchabdeckung für den Pflanzenschutz, Teilvorhaben 1: Freilandversuche

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Compoundproduktes aus einem Vlies und einer biologisch abbaubaren Beschichtung. Dieses biologisch abbaubare Compoundprodukt, VliesFilm genannt, soll konventionellen Mulchfolien aus Polyethylen im Pflanzenbau ersetzen können, bei gleichen positiven Wachstumseinflüssen auf die Pflanzen. Hauptkomponenten und Entwicklungsschritte des zu optimierenden integrierten Systems (Integrated Plant Management - IPM) sollen folgende sein: a: Entwicklung eines neuartigen biologisch abbaubaren Compoundproduktes aus einem Viskosevlies und einer Beschichtung zum Mulchen (VliesFilm). Beide Bestandteile des VliesFilms sind biobasiert und bestehen zu 100% (Vlies), bzw. 50% (Beschichtung) aus nachwachsenden Rohstoffen und sind biologisch abbaubar. Alle Inhaltstoffe der Beschichtung haben eine Lebensmittelzulassung (E-Nummer), stehen aber nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion wie z.B. stärkebasierte Materialien. Der primäre Fokus liegt auf der Entwicklung und Optimierung des VliesFilms aus NaWaRos hinsichtlich der phytosanitären Eigenschaften im Vergleich zu konventionellem Mulchmaterial (PE, 20-25my). Als wichtigste pflanzenbaulichen Faktoren sind hier Wasserverfügbarkeit, Bodentemperatur, und die Unterdrückung von Unkräutern zu nennen. b: Der VliesFilm soll einen Mehrwert gegenüber konventionellen PE-Folien erhalten. Zu diesem Zweck werden die Beschichtungen eingefärbt, um repellente Effekte auf anfliegende Insekten (Modell Blattläuse) zu erreichen. Da diese Maßnahme einen Anflug zwar verringert, aber meist nicht komplett verhindern kann, wird ein regelmäßiges Monitoring vorgenommen, um etwaige interventiven Maßnahmen zu ergreifen. Hieraus folgt dann ein System zum integrierten Pflanzenschutz, um den Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln zu minimieren.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1211: Evolution der Erde und des Lebens unter extremer Trockenheit, Teilprojekt A01: Klima der Gegenwart und Vergangenheit: Untersuchung der Wasserverfügbarkeit in der Atacama Wüste (Chile) anhand kombinierter in-situ, boden- und satellitengestützter Beobachtungen

Ziel ist es ein Netzwerk meteorologischer Stationen in der Atacama zu etablieren. Diese Arbeit wird aktiv von unseren Partnern in Chile unterstützt. Gegenwärtig gibt es nur vereinzelt meteorologische Stationen am Küstenstreifen und fast keine im Kern der Atacama Wüste. Ein weiteres Ziel ist die bodengestützten Observationen mit Fernerkundungsdaten zu vereinen. Beide Datensätze werden als Test für die Zuverlässigkeit von Klimamodellen dienen, die das heutige Klima beschreiben. Auf Basis dieser Tests werden Klimamodelle für das Klima in der Vergangenheit entwickelt. Letztere würden mit Klimaproxydaten anderer Teilprojekte verifiziert werden.

Nachhaltiges und klimaangepasstes Wassermanagement im Bergbau der Region des südlichen Afrikas, Teilprojekt 1

Nachhaltiges und klimaangepasstes Wassermanagement im Bergbau der Region des südlichen Afrikas, Teilprojekt 2

Optimierung der Wassernutzungseffizienz von Hopfen (Humulus lupulus L.) für eine nachhaltige Hopfenproduktion, Teilprojekt E

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