Ab­ge­schlos­se­ne For­schungs­pro­jek­te

Ab­­ge­­schlos­­se­­ne For­­schungs­­­pro­je­k­­te

Laufzeit: Okt. 2016 - Dez. 2019

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.

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

Nachhaltige Intensivierung in der Landwirtschaft durch Agroforstsysteme

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 Kultur- oder Weidepflanzen bestehen (Agroforstsysteme), im Gegensatz zu herkömmlichen pflanzlichen Produktionssystemen positive ökologische, ökonomische und kulturelle Effekte aufweisen können.

Der Aufgabenbereich des Fachgebiets GNR der Universität Kassel/Witzenhausen innerhalb des Verbundprojektes liegt in der Evaluierung der Auswirkungen unterschiedlicher Managementstrategien auf oberirdische Stoffflüsse in Agroforstsystemen. Die bereits im Jahr 2011 im Rahmen des Verbundprojekt BEST („Bioenergie-Regionen stärken-neue Systemlösungen im Spannungsfeld ökologischer, ökonomischer und sozialer Anforderungen“) angelegten Versuchsflächen sowie die gewonnenen fachwissenschaftlichen Erkenntnisse bieten beste Voraussetzungen dafür, die gegebenen Fragestellungen zu beantworten. Die Versuchsflächen befinden sich in Südniedersachsen auf einer Fläche von ca. 1,3 ha

Das Agroforstsystem besteht aus alternierenden 80 m langen Reihen von Weiden und Grünland in dreifacher Wiederholung. Die 9 m breiten Grünlandstreifen wurden mit drei unterschiedlichen Ansaaten (Grasreinsaat, Kleegras und einer Biodiversitätsmischung mit 32 Arten) angelegt. Die Nutzung des Grünlandes erfolgt durch 2-bzw. 4maligen Schnitt.

Zwischen den Grünlandstreifen sind über eine Breite von 7 m Weiden ((Salix viminalis x Salix Schwerinii) x Salix viminalis = Zuechtung Tora x Z. Ulv) gepflanzt, die sich durch ihren buschigen Wuchs besonders für eine Nutzung mit kurzem Umtrieb eignen. Die Gehölze haben eine Umtriebszeit von 3 Jahren, die erste Rodung der Weiden erfolgte im Winter 2014/15. Während der ersten Umtriebsphase konnten keine signifikanten ökonomischen Vorteile der KUPs zu konventionellen Systemen nachgewiesen werden (siehe Referenzen), was aufgrund der kurzen Etablierung des Agroforstsystems nicht überrascht. Von besonderem Interesse ist daher der mittel- bis langfristige Biomassezuwachs. Zusätzlich zu dem ökonomischen Potential sollen in den nächsten Jahren gemeinsam mit den bodenkundlichen Partnern insbesondere die Langzeitwirkungen des Kurzumtriebsgehölzes bei unterschiedlicher Grünland-Nutzungsintensität und -Ansaat auf ökologische Parameter, wie die Stickstoff- und Phosphorfixierung, Nährstoffverfügbarkeit und Wassernutzungseffizienz der Böden, ermittelt werden. Diese langzeitlich gewonnen Erkenntnisse sind wichtig, um die Planung und das Management solcher Agroforstsysteme zu optimieren und Anreize zu schaffen, konventionelle Anbausysteme zu überdenken, um eine bestmögliche Nutzung der begrenzten Anbauflächen zu gewährleisten und den Boden als natürliche Ressource zu schützen.

Ansprechpartner

Dr. Rüdiger Graß

Steinstaße 19

37213 Witzenhausen

Tele.: +49 561 804-1312

Sarah Malec

Steinstraße 19

37213 Witzenhausen

Tele.: +49 561 804- 1338

Links

BonaRes

http://www.bonares.de/

SIGNAL

http://www.signal.uni-goettingen.de/

BEST

http://best-forschung.uni-goettingen.de/

Geldgeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung 

Referenzen

Ehret M., Bühle L., Graß R., Lamersdorf N., Wachendorf M. (2015): Bioenergy provision by an alley cropping system of grassland and shrub willow hybrids: biomass, fuel characteristics and net energy yields. Agrofor. Syst. 89, 365-381

Ehret M., Graß R., Wachendorf M. (2015): The effect of shade and shade material on white clover/perennial ryegrass mixtures for temperate agroforestry systems. Agrofor. Syst.: DOI 10.1007/s10457-015-9791-0

EIT Climate-KIC: MOO - Farm Coal Innovator

Laufzeit: August 2018 - Dezember 2018

Farm Coal Innovator (MOO) ist ein Forschungsprojekt das die Eignung von Biomassen mit geringerem Futterwert (z.B. Landschaftspflegematerial, Restbiomassen usw.) aus Rindviehhaltenden Betrieben zur Herstellung von biobasierter Aktivkohle untersucht. Aktivkohle wird in diversen technologischen Prozessen v.a. zu Reinigungszwecken eingesetzt, findet aber auch Anwendung z.B. in der Tiermedizin oder zur Verringerung von Emissionen aus Wirtschaftsdüngern. Damit verbunden sind positive Effekte für verschiedene Akteure entlang der Wertschöpfungskette:·

  • Verwertung bislang eher schwierig zu nutzender Biomasse (Landschaftspflegematerial, späte Aufwüchse bei der Grünland- und Feldfutternutzung)
  • Erhalt von naturschutzfachlich wertvollen Landschaftselementen
  • Regionale Erzeugung von nachhaltiger (biobasierter und erneuerbarer) Aktivkohle für vielfältige Anwendungsmöglichkeiten - Aufbau einer neuen Wertschöpfungskette
  • Verbrauch regional erzeugter Aktivkohle z.B. durch Kläranlagenbetreiber.

Das MOO Projekt wird gefördert durch Climate-KIC (Task ID: TC2018B_4.3.3-FCI_P097-1A), Europas größtes öffentlich-privates Netzwerk für Innovationen gegen den Klimawandel, gegründet 2010 vom Europäischen Institut für Innovation und Technologie (EIT).

Weitere Informationen zu Climate-KIC finden sich auf www.climate-kic.org.

MOO Farm Coal Innovator - Agrisource

Die  Promotion  konzentriert  sich  auf  die energetische Verwertung des Laubs von Straßenbäumen u.a. mittels des IFBB Verfahrens.  Dabei  werden Untersuchungen  zum optimalen  Sammlungsverfahren  der frischen Biomasse  und  deren  primäre Reinigung  durchgeführt,  so  dass  die  groben  Partikel (Feinstaub,  Sand  und  andere) aus der Lauboberfläche den energetischen Verwertungsprozess nicht erschweren und nicht in der energetischen Konversionsanlage landen.  

Die Promotion strebt an, sowohl den ökologischen als auch den ökonomischen Wert des Herbstlaubs durch die IFBB-Technologie zu erhöhen. Dabei wird auf folgende Fragen eingegangen: 

1.  Wie kann das Laub für die IFBB-Technologie optimal gesammelt, gereinigt und gelagert werden? 

2.  Wie hoch ist die Schwermetallbelastung des Baumlaubs an den Straßen mit unterschiedlicher Verkehrsdichte? 

3.  Welche  Unterschiede  zwischen  den  Konditionierungstemperaturen  (40°C,  60°C,  80°C)  sind vorhanden und wie stellen sich die Massenflüsse der Stoffe in Abhängigkeit der Temperatur dar?  

4.  Wie stellt sich der gesamte Energiewert des Laubs durch das IFBB-Verfahren im Vergleich zur Direktverbrennung dar und wie hoch ist der ökonomische, als auch ökologische Wert (CO2 -Einsparung) gegenüber der Kompostierung?

Laufzeit: 2013-2016

Die Anbaufläche von Mais ist in Deutschland in den letzten Jahren kontinuierlich angestiegen, vor allem aufgrund seiner überragenden Bedeutung als Rohstoff für Biogasanlagen. Der zunehmende Anbau von Mais wird aber zunehmend als problematisch für eine nachhaltige Landwirtschaft angesehen. Dennoch wird Mais in absehbarer Zukunft seine herausragende Stellung im Reinanbau als Rohstoff für Biogasanlagen beibehalten. Daher ist es notwendig, Anbausysteme und Anbauformen zu (weiter-) zu entwickeln, durch die der Maisanbau nachhaltiger gestaltet werden kann. Der Mischanbau von Mais mit Bohnen, wie er v.a. in den Tropen seit langem bekannt und verbreitet ist, könnte dazu einen Beitrag leisten. In dem Forschungsvorhaben werden Mais und Bohnen mit unterschiedlichen Saatstärken und Mischungsverhältnissen unter den Bedingungen des ökologischen und des konventionellen Landbaus hinsichtlich ihrer Bestandesentwicklung, des Biomasseertrags und des Methanertrags untersucht. Ferner werden unterschiedliche Varianten der mechanischen Unkrautregulierung geprüft. Der Versuch findet auf dem Versuchsgelände Neu-Eichenberg (ökologisch) der Universität Kassel und kooperierend auf den beiden konventionellen Standorten Tachenhausen (HfWU Nürtingen-Geislingen) und Grub (LfL Bayern) statt.

Gefördert durch die FNR. Weitere Informationen in der Projektdatenbank der FNR unter dem Förderkennzeichen: 22003712.

Graduiertenkolleg 1397 - Steuerung von Humus- und Nährstoffhaushalt in der ökologischen Landwirtschaft, Teilprojekt A2: Störungsfreie Erfassung struktureller und funktionaler Bestandsparameter in heterogenen Weidesystemen.

Link zur DFG

ProLoc

Verbundvorhaben: Erfassung von Klon-Standort-Wechselwirkungen bei Pappel und Weide auf landwirtschaftlichen Standorten in kurzen Umtriebszeiten - ProLoc (Ertrags - Programm - Locus) - Projektphase II ; Arbeitspaket 1 und Arbeitspaket 2 (2012-2015).

KURZUM II - Dynamik von Boden C-Fraktionen und pflanzlicher Produktivität während der Überführung von Kurzumtriebsplantagen (KUP) in Acker- und Grünlandnutzung - Kurzumtriebsplantagenumwandlung. Fortsetzung des Forschungsvorhabens KURZUM (2013-2015/KURZUM II)

Cli­ma­te-KIC In­no­va­ti­on Mu­bi­gen Pa­th­fin­der project aims at creating a potential business model for an integrat-ed value chain, in which cities produce their own marketable and storable energy carriers and biomaterials from unused urban grass cuttings with an innovative technology. The Pathfinder activities will focus on two complementing strands: 1) A joint effort on the regional level with municipal stakeholders, plant manufacturers and academics will demonstrate the potential positive climate impact and prepare the exploitation of the business idea in two different Eu-ropean cities. 2) Detailed preparation of a European network, which transfers the business idea to other European municipalities, connects the participating regions and stakeholders and provides services for a successful implementation of the business idea. Besides these business-model related clarifications and results the pathfinder will create a strong consortium which has on board all necessary know-how to develop a self-sustaining business and exploi-tation plan in an innovation project yet to come.

Entwicklung und Evaluierung adaptierter Anbau- und Nutzungskonzepte für Energiepflanzen im Einflussgebiet nordhessischer Fließgewässer (R1)

Projektträger: BMBF

Angesichts der zu erwartenden klimatischen Veränderungen in Nordhessen sind Anpassungsstrategien für landwirtschaftliche Anbau- und Nutzungssysteme notwendig, um eine umweltgerechte und ertragreiche Landwirtschaft zu ermöglichen. Im Forschungsprojekt werden solche Strategien exemplarisch im Einzugs- und Überschwemmungsbereich von Fließgewässern entwickelt. Dabei werden im Einzugsbereich ackerbauliche Standorte erfasst, die hinsichtlich Grundwasser- und Bodenschutz (Stichworte Stoffaustrag und Erosion) bedeutend sind. Für diese Standorte werden Anbausysteme für Energiepflanzen hinsichtlich des Ertrags und verschiedener Umweltparameter untersucht. Im Überschwemmungsgebiet der Fließgewässer werden Grünlandbestände als geeignete Vegetation untersucht, um Wasser- und Bodenschutzfunktionen zu gewährleisten. Die in diesen Feldversuchen ermittelten Daten dienen in einem weiteren Arbeitsschwerpunkt der Entwicklung von Modellszenarien für Einzugs- und Überschwemmungsgebiete der nordhessischen Fulda vor dem Hintergrund regionalisierter Klimaszenarien. Die daraus abgeleiteten Szenarien ermöglichen die Übertragbarkeit auf andere Regionen.

Ansprechpartner: Dr. Rüdiger Graß

Projektlaufzeit: 01.04.2013 - 31.05.2014

Verbundvorhaben EVA III: Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die landwirtschaftliche Produktion von Energiepflanzen unter den verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands - Phase III. TP 5: Zweikulturnutzungssystem (ÖKOVERS).

Aufbauend auf die Versuche in TP 6, in dem das Zweikultur-Nutzungssystem auf 7 Standorten im Bundesgebiet geprüft wurde, wurde 2007 für Entscheidungshilfen mehrortig begonnen, Energiepflanzen auch unter ökologischen Bedingungen anzubauen (ÖKOVERS). Gleichzeitig wurde der Systemversuch in reduzierter Form (KORB) zur Festigung der bisherigen Ergebnisse und für einen Vergleich der Anbauformen weitergeführt. Das aktuelle Vorhaben beinhaltet die Versuchstätigkeit in 2013 zum Abschluss der 2. Anlage des Versuches ÖKOVERS sowie die abschließende Gesamtauswertung des Versuchsprogramms ÖKOVERS in Verbindung mit KORB. An den Standorten Haus Düsse, Rauischholzhausen, Straubing und Witzenhausen soll in 2013 in Variante 2 (anderthalbjähriges Kleegras) mittels Winterweizen die Nachwirkung unterschiedlicher Vorfrüchte und Mengen an separiertem Gärrest zur Vorfrucht abschließend geprüft werden. Neben der Ertragsfeststellung und Analyse der Inhaltsstoffe werden eingehende ökologische und ökonomische Begleituntersuchung in den Versuchen durchgeführt. Parallel hierzu sowie nach der letzten Ernte werden die Versuchsglieder jeweils über 2 Jahre, im Gesamtversuch sowie zwischen den Anbausystemen ausgewertet.

Weitere Informationen und Projektabschlussbericht

FORURB- Towards a water and nutrient efficient forage production in peri-urban and urban livestock farming in Faisalabad, Pakistan

A PhD Thesis in the Framework of the ICDD (International Center for Development and Decent Work)

The agriculture sector plays a fundamental role in Pakistan’s economy. It is the second largest sector, accounting for over 21 percent of national GDP. Livestock, the single largest contributor, contributes approximately 53.2 percent of the agriculture value added. Green fodder is the most valuable and cheapest source of feed for livestock. Maintaining the availability of adequate feed for livestock is crucial to smallholders who depend on animals for their livelihood. Fodder constitutes up to 70 percent of livestock inputs and is crucial to the livelihood of poor livestock-keepers. But yield and area under fodder crops is reducing due to the growing pressure of the human population, shortage of irrigation water, less and erratic rainfalls, low priorities for fodder production and imbalanced use of fertilizers. Keeping in view the constraints in fodder production, the  major objective of the study will be the improvement of production and quality of fodder to overcome the gap between fodder production and requirement and improvement in social standards of the people who depends on livestock for their livelihood. First of all, a baseline survey will be conducted in fodder growing areas of Faisalabad to collect data about socioeconomic activities and agricultural production practices of the farmers. On the basis of the survey, field experiments will be conducted to assess the water and nutrient efficiency of different fodder crops. Field experiment treatments will include three fertilizer levels (control, chemical fertilizer and animal manure) and two irrigation levels (recommended irrigation and half of the recommended irrigation). Two fodder types in each season will be evaluated in terms of yield and quality. Fodder types with good water and nutrient efficiency will be recommended for the farmers. Possible outcomes of this research are availability of good quality fodder throughout the year and, ultimately, improvement in social standards of the people.

Projektlaufzeit: Januar 2009 - Juni 2012

Die Universität Kassel hat in langjähriger Forschungsarbeit eine spezielle Technik zur energetischen Verwertung von Biomassen (Produktion von Strom und Festbrennstoff) entwickelt, die sich besonders auch für ältere Grünlandaufwüchse eignet.
Für die Demonstration der europaweiten Anwendbarkeit dieser Technik auf naturschutzfachlich besonders wertvolle NATURA 2000-Grünland-Habitaten, wird eine mobile Bioenergieanlage an drei verschiedenen Standorten (Deutschland, Wales, Estland) eingesetzt. Untersuchungsschwerpunkte sind sozio-ökonomische und betriebswirtschaftliche Aspekte als auch die Nachhaltigkeit in Bezug auf die Erhaltung der botanischen Vielfalt, klimarelevante Einsparpotenziale und die Stärkung regionaler Stoff- und Wertkreisläufe in abgelegenen, wirtschaftlich benachteiligten Regionen.
Ein Schwerpunkt des Projektes ist die regionale und europaweite Verbreitung von Informationen sowie die Beratung potentieller Interessenten und Anwender in Landwirtschaft, übergeordneten Institutionen und Interessensverbänden.
Weitere Informationen: http://www.prograss.eu/

Projektlaufzeit: 2005-2008

Das Projekt ist eingebettet in ein EU-weites Forschungsprojekt (COST 852), das sich mit der Bedeutung der Leguminosen für die Biodiversität und Leistungsfähigkeit der Futterproduktion in Europa beschäftigt. Der Anbau von Futterleguminosen spielt in der ökologischen Landwirtschaft eine zentrale Rolle. Durch die Fähigkeit der Leguminosen Stickstoff aus der Luft zu fixieren, liefern sie einen wertvollen Beitrag für die Stickstoffzufuhr in den Betriebskreislauf. Zusätzlich stellen Futterleguminosen ein sehr proteinreiches Futter dar, welches für eine leistungsorientierte Tierhaltung wichtig ist. Untersucht werden Rotklee, Weißklee, Luzerne und Hornklee mit den Mischungspartnern Deutsches Weidelgras, Knaulgras und Chicoree. Zusammenhänge zwischen Biomasseaufwuchs, Artenzusammensetzung, Stickstofffixierungsleistung, futterbaulichen Qualitätsparametern und zahlreichen Umweltbedingungen sollen dokumentiert werden.

Unter Feldbedingungen weist die botanische Zusammensetzung von Grünlandbeständen eine große Variationsbreite auf, die verschiedene wichtige agronomische Faktoren wie die Futterqualität und den Ertrag beeinflusst.

Kontinuierliche Erfassungen des Ertragsanteils der Leguminosen auf allen Teilflächen einer Grünlandfläche würden des Verständnis der Nährstoffdynamik erhöhen und es ermöglichen darauf aufbauend gezielte Maßnahmen zu ergreifen, um diese Flächen effizienter zu bewirtschaften. Mit Hilfe feldspektroskopischer Messungen sollen Modelle entwickelt werden, die es ermöglichen den Anteil der Leguminosen in einem Bestand kleinräumig zu erfassen. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass hierbei die Beerntung des Bestandes überflüssig würde, da lediglich die Reflexion der einfallenden Sonnenstrahlen am Bestand gemessen wird. Aus der für jeden Pflanzenbestand typischen Reflexionskurve sollen die entsprechenden Informationen abgeleitet werden und auf den Anteil der Leguminosen im Bestand geschlossen werden. Daraus könnte sich eine wesentlich schnellere Erfassung des Leguminosenanteils auf Flächen ergeben und es ermöglichen ohne großen Aufwand diese Bestimmung häufiger vorzunehmen.

COST Action 852

Einfluss der Biodiversität auf die Ausprägung und spektrale Kalibration bioenergetischer Parameter der Glatthaferwiesenvegetation

Projektlaufzeit: 2002 - 2008

Das Vorhaben untersucht die Beziehung zwischen Biodiversität und bioenergetischem Verwertungspotenzial anhand floristisch eindeutig definierter Bestände der Glatthaferwiesen (Arrhenathereten) und eruiert auf Basis dieses Materials den Zusammenhang zwischen spektralen Signaturen der Bestände und ausgewählter bioenergetischer Parameter.

Grundlage für die Untersuchung ist das „Jena-Experiment“ der DFG-Forschergruppe 456 „The role of biodiversity for element cycling and trophic interactions: An experimental approach in a grassland community”. Auf Basis der vorhandenen Diversitätsgradienten von bis zu 60 Arten und 4 funktionellen Gruppen werden die Einflüsse der Artenvielfalt auf die energetischen Eigenschaften quantifiziert und zugeordnet. Als Voraussetzung für eine effiziente Abschätzung der Substrateigenschaften für eine energetische Verwertung mittels anaerober Fermentation bzw. thermischer Wandlung werden spektrale Signaturen an stehenden Pflanzenbeständen, an deren Konservaten (Silage und Heu), sowie an standardisierten Laborproben erhoben. Darauf aufbauend werden Kalibrationen entwickelt und die Potenziale der Konversionsverfahren evaluiert.

Das Projekt erarbeitet damit Grundlagen für ein bestandesspezifisches Verwertungsmanagement unter Berücksichtigung der gesamten bioenergetischen Prozesskette. Die einmaligen experimentellen Voraussetzungen des Jena-Experiments mit seinen definierten Diversitätkriterien ermöglichen mit der Adaption innovativer sensorbasierter Methoden neue grundlegende Bewertungsansätze für eine bioenergetische Nutzung extensiven Grünlandes. Das Jena-Experiment wird mit den Untersuchungen zum Einfluss der Biodiversität auf das bioenergetische Verwertungspotenzial der Bestände durch eine Komponente mit hoher Anwendungsorientierung ergänzt.

weitere informationen:

http://www.the-jena-experiment.de/

Publikationen:

http://www.the-jena-experiment.de/Publications.html