Forschungsprojekte

BMBF: SIGNAL - Nachhaltige Intensivierung der Landwirtschaft duch Agroforstsysteme, Projektphase 2

Das Verbundprojekt SIGNAL als Bestandteil des Förderprogrammes BonaRes (Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie) untersucht über einen Zeitraum von bis zu 9 Jahren die Auswirkungen von Agroforstsystemen auf die biologischen Funktionen des Bodens, der Rhizosphäre, der oberirdischen Stoffflüsse sowie der Wassernutzungseffizienz der Böden. Grundlage der Forschungsansätze innerhalb des Projektes ist die zentrale Hypothese, dass innovative Landnutzungssysteme, die aus einer gekoppelten Kultivierung von Bäumen oder Sträuchern mit Ackerkulturen- oder Grünland bestehen (Agroforstsysteme), im Gegensatz zu herkömmlichen pflanzlichen Produktionssystemen positive ökologische, ökonomische und ästhetische Effekte aufweisen können.

Der Aufgabenbereich des Fachgebiets GNR der Universität Kassel/Witzenhausen in der zweiten Phase des Verbundprojektes liegt in der Evaluierung von Methoden zur Erfassung der räumlichen Variabilität von Biomasse- und Kornerträgen in Agroforstsystemen.

Agroforstsysteme können im Vergleich mit dem getrennten Anbau der Kulturen als Monokultur höhere Gesamtflächenerträge erzielen. Zugleich treten infolge von Interaktionen zwischen Baum- und Acker-/Grünlandkultur Ertragsunterschiede innerhalb der Acker-/Grünlandstreifen auf, welche sich je nach System und Standort erheblich unterscheiden können. Die konkrete Ausprägung der räumlichen Variabilität ist für die ökologische und ökonomische Bewertung des Agroforstsystems sehr bedeutsam. Die Messung der Erträge basiert bisher oftmals auf punktuellen Erhebungen in Transekten oder der Erfassung mit dem (Parzellen-)Mähdrescher. Die Variabilität der pflanzenbaulichen Parameter mit Entfernung zu den Bäumen kann mit diesen Methoden nur sehr unpräzise dargestellt werden. Eine hohe räumliche Auflösung und Abdeckung sind nur mit sehr hohem Aufwand zu erreichen.

Die Forschungstätigkeit des Fachgebiets GNR in der zweiten Phase des SIGNAL-Projekts zielt daher auf die Entwicklung von fernerkundlichen Methoden, welche die kleinräumige Variabilität von ertragsrelevanten pflanzenbaulichen Parametern hochaufgelöst und großflächig abbilden können. Dazu werden mittels drohnenbasierter Fernerkundung hochaufgelöste multispektrale und hyperspektrale Daten in den konventionell bewirtschafteten silvopastoralen (Mariensee, Reiffenhausen) und silvoarablen Agroforst-Versuche (Wendhausen, Dornburg, Forst) des SIGNAL-Projekts erhoben. Zusätzlich werden mittels Aufnahmen einer handelsüblichen Fotodrohne Punktwolken erstellt (Structure From Motion), um über die Pflanzenhöhe Biomasseerträge zu schätzen. Es soll dabei eruiert werden, welche Sensoren sich am besten für die großflächige Ertragsschätzung eignen und welche räumlichen Muster sich in den untersuchten Agroforstsystemen finden lassen.

Ziel der Arbeit ist sowohl die Erprobung einer einfachen Methode zur großflächigen und hochaufgelösten Erhebung ertragswirksamer pflanzenbaulicher Parameter innerhalb von Agroforstsystemen, als auch ein besseres Verständnis der ökologischen Interaktionen zwischen Baumstreifen und landwirtschaftlichen Kulturen.

Ein weiterer Arbeitsbereich des Projekts liegt auf der Fortführung der langjährigen Datenerhebung im silvopastoralen Agroforstsystem der Universitäten Kassel und Göttingen in Reiffenhausen hinsichtlich der Biomasseentwicklung von Grünland- und Weidebeständen und der Bestimmung verschiedener Qualitätsparameter.

Ansprechpartner: Dr. Rüdiger Graß, Matthias Wengert, Dr. Thomas Astor

Links:

BonaRes

SIGNAL

BMBF: Stadt-Land-Plus- Verbundvorhaben: CoAct - Integriertes Stadt-Land-Konzept zur Erzeugung von Aktivkohle und Energieträgern aus Restbiomassen

BMBF: "Stadt-Land-Plus- Verbundvorhaben: CoAct - Integriertes Stadt-Land-Konzept zur Erzeugung von Aktivkohle und Energieträgern aus Restbiomassen"

Laufzeit: Juli 2018 – Juni 2023

Weitere Informationen: Projekthomepage beim Clima

Ansprechpartner: Prof. Dr. Wachendorf

BMBF: SYMOBIO - Systemisches Monitoring und Modellierung der Bioökonomie

BMBF: SYMOBIO – Systemisches Monitoring und Modellierung der Bioökonomie

Verbundprojekt zur Entwicklung wissenschaftlicher Grundlagen für ein systemisches Monitoring und die Modellierung der Bioökonomie (BÖ) in Deutschland. Unter BÖ versteht man den Teil der Wirtschaft, der biogene Produkte erzeugt, verarbeitet, konsumiert und verwertet: angefangen von der Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei über die Verarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen, die Nutzung biotechnologischer Verfahren oder das Möbelhandwerk bis zum Abfallmanagement und der Gewinnung von Bioenergie. 

Untersucht werden dabei die Umweltauswirkungen der Bioökonomie entlang der gesamten Produktionskette. Dazu werden die gesamte Ressourcennutzung, Umwelt- und Klimabelastungen durch die biobasierten Wirtschaftsbereiche und deren gesamte Wirtschaftsleistung erfasst und bilanziert. 

Das FG GNR arbeitet in zwei Arbeitspaketen mit zu den Themen „Nachhaltige landwirtschaftliche Anbausysteme zur Erzeugung von Rohstoffen für die Bioökonomie“ und „Fernerkundliche Abschätzung der Auswirkung einer Ausweitung der Biogaserzeugung auf die Diversität landwirtschaftlicher Anbausysteme“. 

Laufzeit: März 2017 – Februar 2020

Weitere Informationen: https://symobio.de/

Ansprechpartner: Dr. Rüdiger Graß

EU Interreg NWE: REgional Development and Integration of unused biomass wastes as REsources for Circular products and economic Transformation (RE-DIRECT)

RE-DIRECT is a holistic approach to promote the efficient use of natural resources and materials by converting residual biomass into carbon products and activated carbon at smart regional decentralised units.

The project involves 11 partners from BE, DE, FR, IR and the UK who will implement the approach in 5 urban, semi-urban and rural NWE regions. Each year at least 34 million t of residual biomass from the management of rural landscapes and urban greens in NWE are wasted. On the other hand, there is a growing market for sustainable and decentralised products such as active coal, used in sewage water technologies to clean water polluted with complex chemical substances or antibiotics.

RE-DIRECT will make use of the proven technology for Integrated Generation of Solid Fuel and Biogas from Biomass (IFBB) to convert 20 000 t of unused biomass in a circular economy approach into region specific carbon products, among them activated carbon. This will be achieved in the project lifetime by regional and interregional stakeholder communities (biomass waste producers, industries, SMEs, NGOs, researchers and regional interest groups) who explore, develop and manage region-specific product portfolios and create economic value chains in the framework of transferrable “integrated biomass concepts”. The project will develop one large scale investment for a biochar and activated carbon production at a urban biomass conversion centre in DE and one small conversion plant on farm scale in Wales; creating and securing 20 jobs in direct proximity to the plant and providing additional employment and income generating projects for disadvantaged society groups (unemployed and inhabitants in backward rural areas). Capacity building activities will be planned and delivered to support the implementation of the participatory and sustainable development projects and the creation of innovative product an value chains in the project regions and beyond.

Duration: 09/2016 - 09/2019

Funded by: Interreg North-West Europe

Further information: http://www.nweurope.eu/re-direct

Project homepage: www.re-direct-nwe.eu

Contact: Dr. Frank Hensgen

DBU: "Erhaltung und Restituierung der Artenvielfalt in den Bergmähwiesen des Biosphärenreservats Rhön - Management der invasiven Stauden-Lupine (Lupinus polyphyllus Lindl.) in einem komplexen Schutzgebietssystem

In der mitteleuropäischen Kulturlandschaft ist ein ständiger Rückgang des Artenreichtums zu verzeichnen. Wichtige Ursachen für den flächenhaften Artenrückgang sind die Intensivierung oder die Aufgabe traditioneller Nutzung. Besonders im Grünland der Mittelgebirgsregionen führt eine nach Nutzungsaufgabe oder -änderung einsetzende sekundäre Sukzession und das Eindringen invasiver Neophyten zu dramatischen Artenrückgängen und in der Folge zu einer Verschlechterung der Mahdgut- und Futterqualität. In der Rhön zeigt die invasive Stauden-Lupine (Lupinus polyphyllus Lindl.) Eigenschaften, die zu dauerhaften Veränderungen von Ökosystemprozessen und -funktionen führen (z. B. Stickstoffeintrag und Veränderung der Vegetationsstruktur). L. polyphyllus trägt zusätzlich zu einem Verlust schützenswerter Lebensräume wie insbesondere Goldhaferwiesen und Borstgrasrasen bei. Dies ist problematisch, da Goldhaferwiesen und Borstgrasrasen durch hohen floristischen und faunistischen Artenreichtum gekennzeichnet sind und somit besondere Schutzgüter des Naturschutzes darstellen.

 

Im Rahmen zweier Explorationsprojekte (2015-2016) werden derzeit das Ausmaß der aktuellen Verbreitung von L. polyphyllus in der Rhön und die Potentiale für die Renaturierung artenreicher Bergwiesen zur Erhaltung der Artenvielfalt sowie eine mögliche energetische Nutzung des Aufwuchses analysiert. Diese Informationen dienen dazu, in dem hier beantragten Projekt ein Konzept zur dauerhaften Restituierung und Erhaltung großflächigen, artenreichen Grünlands in Mittelgebirgsregionen zu entwickeln und zu erproben. In einer ersten Phase (24 Monate) wird hierfür die Bergwiesen-Restituierung durch die Aktivierung der Samenbank und die Übertragung diasporenhaltigen Mahdguts erprobt und die Ausbreitungs­prozesse von L. polyphyllus werden auf Landschaftsebene analysiert. Weiterhin werden die Effekte eines für die Reduktion von L. polyphyllus geeigneten Schnittregimes auf die bioenergetische Verwendung des jährlichen Grünschnitts von Bergwiesen untersucht  und die Erfassung der Dynamik von L. polyphyllus durch Methoden der Fernerkundung wird erprobt. Die Ergebnisse werden in Form eines Prognosemodells zusammengeführt. Die Weitergabe der Erkenntnisse wird durch den Aufbau eines Netzwerkes mit anderen Akteuren, durch die gemeinsame Erarbeitung einer Broschüre und über eine Projektwebsite sichergestellt.

Die Schwerpunkte sind:

  • AP 1 Restituierung von durch L. polyphyllus invadierten Bergwiesen durch die Aktivierung der Samenbank sowie die Übertragung von artenreichem Mahdgut

  • AP 2 Analyse der Ausbreitungsprozesse von L. polyphyllus auf Landschaftsebene

  • AP 3 Energetische Verwertung von extensivem Grünland unter Berücksichtigung von L. polyphyllus

  • AP 4 Nicht destruktive, fernerkundliche Beurteilung des Zeitpunktes von Schnittmaßnahmen zur Bekämpfung des invasiven Neophyten L. polyphyllus und dessen Auswirkung auf die energetischen Parameter von Grünlandbeständen

Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:

Professur für Landschaftsökologie und -planung (Justus-Liebig-Universität Gießen)

 

Prof. Dr. Dr. habil. Dr. h.c. (TSU) Annette Otte

Dr. Kristin Ludewig

M.Sc. Yves Klinger

M.Sc. Wiebke Hansen

 

Professur für Grünlandwissenschaft und Nachwachsende Rohstoffe (Universität Kassel)

 

Prof. Dr. Michael Wachendorf

Dr. Frank Hensgen

Dr. Thomas Möckel

M.Sc. Damian Schulze-Brüninghoff

 

 

DFG: Forschergruppe 2432/1 "Sozial-ökologische Systeme im Spannungsfeld indischer Stadt-Land-Gradienten: Funktionen, Skalen und Übergangsdynamiken"

FOR2432

Forschungsfragen

(1) Wie verändern sich landwirtschaftliche Produktionssysteme und Haushaltsstrukturen in verschiedenen Stadien der Urbanisierung?

(2) Wie wirkt Verstädterung auf die Fähigkeit regionaler Ökosysteme, Nahrung und andere Ökosystemdienstleistungen bereitzustellen?

(3) Wie verändern sich Austauschprozesse zwischen Agrarökosystemen, Produzenten und Verbrauchern, oder zwischen verschiedenen sozialen Gruppen mit fortschreitender Urbanisierung?

(4) Wie interagieren soziale und ökologische Systeme, wenn ländliche und städtische Lebenweisen, Traditionen, Ansprüche und Landnutzungsformen aufeinandertreffen?

Link: FOR2432

BMEL: BOEL 2020 "Biogas im Ökolandbau - Substratbereitstellung nach 2020"

In der Ökologischen Landwirtschaft (ÖL) kann entsprechend der Richtlinien derzeit konventionelle Biomasse für die Biogaserzeugung zugekauft werden, z.B. Maissilage. Dies wird ab 2020 in vielen Verbänden der ÖL verboten werden. Daher ist es notwendig, andere Möglichkeiten der Biomasseerzeugung zu entwickeln, die nicht oder nur in geringer Konkurrenz zum Marktfrucht- oder Futterbau stehen, da diese weiterhin in der ÖL Priorität haben werden. In dem Forschungsvorhaben werden dazu drei Strategien mit jeweils mehreren Varianten hinsichtlich ihrer Wachstumsdynamik und ihrer Biomasseerträge beforscht:

1) Optimierter Zwischenfruchtanbau nach Druschfrucht: Sommergetreide Hafer in Rein- oder Gemengeanbau mit Leguminosen (Erbsen) zur Biogaserzeugung; Kleegras als Untersaat zur Biogaserzeugung

2)    Feldfutterbau: Nutzung des 3. und ggf.  4. Aufwuchses zur Biogaserzeugung – Kleegras, Luzernegras, Landsberger Gemenge

3)    Zweikulturnutzung zur Erzeugung von Ganzpflanzensilagen: wahlweise Nutzung von Erst (EK)- oder Zweitkulturen (ZK) für Futter- oder Biogaserzeugung; Kombinationen EK/ZK: Roggen-Wintererbsen/Mais,Triticale-Wintererbsen/Hafer, Roggen/Kleegras.

Ferner werden Qualitäts- und Biogasparameter erhoben bzw. kalkuliert und Synergieeffekte hinsichtlich Gewässer-, Boden- und Klimaschutz sowie der Stickstofffixierung evaluiert.

Die Feldversuche am Standort Neu-Eichenberg werden über drei Vegetationsperioden durchgeführt.

Laufzeit: Okt. 2016 - Dez. 2019

Gefördert durch das BMEL über den Projektträger FNR.

Weitere Infos in der Projektdatenbank der FNR:

http://biogas.fnr.de/index.php?id=11390&fkz=22020115

Ansprechpartner: Dr. Rüdiger Graß, rgrass@uni-kassel.de