Unsere Projekte

Auswahl an laufenden Projekten

DiverFarming

Die fortschreitende Intensivierung in der landwirtschaftlichen Praxis durch intensive Mechanisie-rung, exzessive Nutzung von Düngemitteln und Agrarchemikalien sowie Monokulturen hat zu Bodendegradation, verminderter Biodiversität und zunehmenden ökonomischen Risiken für die europäische Landwirtschaft geführt. Das Diverfarming-Konsortium beabsichtigt innovative Bewirtschaftungs- und Agribusiness-Modelle zu entwickeln. Dazu werden diversifizierte Anbausysteme bezüglich ihrer Vorteile bewertet und Beschränkungen abgebaut. ‘Low-input’ Agrarpraktiken werden für sechs pedoklimatische Regionen quer durch die EU angepasst und in Feldexperimenten untersucht.

Experts in agricultural management and policies guide the change in paradigm in European agriculture

 


ScreeSOM - Screening-Methoden zum kostengünstigen Nachweis einer Versorgung mit organischer Substanz auf Ackerböden und Grünland

Vergleich von Analyseergebnissen verschiedener, spektroskopischer Corg-Bestimmungsmethoden und der Thermographie mit der konventionellen Methode, der trockenen Verbrennung, auf Labor- und Feldebene.

Projektträger: Umweltbundesamt (UBA)

Laufzeit: 01/17-05/19

Projektziel: Das Anliegen des Projektes ist es die konventionellen Methoden zur quantitativen Bestimmung von organischem Kohlenstoff (Corg) mit den (neuen) spektroskopischen Verfahren zu vergleichen. Die spektroskopische Messung wird im Vis/NIR und MIR durchgeführt. Neben der Bestimmung der organischen Bodensubstanz mittels der vorherig genannten Methoden sollen – soweit möglich – auch zusätzliche Parameter bestimmt und verglichen werden. Beispielhaft sind dabei pedogene Oxide (Fe- oder Mn-) sowie der Tongehalt. Die Bestimmung der organischen Substanz erfolgt über trockene Verbrennung und wird neben den Proben aus Feldkampagnen auch an Proben von Bodendauerversuchsflächen (BDF) durchgeführt. Dies ermöglicht einen weiteren Vergleich zwischen der spektroskopischen Analyse sowie mehreren Analyseverfahren der trockenen Verbrennung nach DIN ISO Normen. Erhobene Daten aus dem Projekt ScreeSOM und SOMscapes sollen abschließend in einer spektralen Datenbank gebündelt werden, welche eine Charakterisierung zahlreicher Bodeneigenschaften im Trierer Raum, an über 300 Standorten, ermöglicht. Das Projekt erfolgt im Rahmen des UFO-Plans des Umweltbundesamtes (UBA). Bearbeitet wird das Projekt durch das Fach Bodenkunde der Universität Trier, die AG Geoinformatik und Fernerkundung der Universität Leipzig von Prof. Dr. Michael Vohland und die AG von Prof. Dr. Gabriele E. Schaumann (Universität Koblenz-Landau, Boden und Umweltchemie).

Ansprechpartner
Universität Trier
Prof. Dr. Sören Thiele-Bruhn
M.Sc. Malte Ortner

Projektpartner:
Prof. Dr. Michael Vohland (Geoinformatik und Fernerkundung, Universität Leipzig)
Prof. Dr. Gabriele E. Schaumann (Umweltchemie, Universität Koblenz-Landau)


Potentiale der THG– Minderung, des Bodenschutzes und der Boden-Biodiversität durch den Anbau von Dauerkulturen auf wechselfeuchten Standorten (Pseudogleye)

Das Vorhaben ist im Spannungsfeld zwischen Bioenergieproduktion, Klima- und Boden­schutz sowie Biodiversitätsverlust angesiedelt. In einer Feldstudie und begleitenden Laborver­suchen werden die Potenziale für die Reduzierung von THG-Emissionen, für den vorsorgen­den Bodenschutz sowie für die Erhaltung und Förderung der Boden-Biodiversität in der Land­wirtschaft durch einen Landnutzungs­wandel von einjährigen Kulturen (Mais) zu geeigneten Dauerkulturen (hier: Durchwachsene Silphie) für die Bioenergie­produktion auf klima­sensiblen, wechselfeuchten Standorten (sog. Pseudogleye) erforscht. Durch einen Nutzungs­wandel dieser Böden von Mais zu Dauerkulturen kann ein bislang ungenutztes Potential zur THG-Minderung genutzt werden; bei gleichzeitigem Schutz der Böden vor Schadverdichtung sowie einer Förderung wesentlicher Bodenfunktio­nen und Ökosystemdienstleistungen.

Ansprechpartner
Universität Trier
apl. Prof. Dr. Christoph Emmerling

Geldgeber:                 BMEV (PT FNR)

Laufzeit (von/bis):      01.10.2018 – 30.09.2021


Potentials of GHG reduction, soil protection and soil biodiversity by means of cultivating perennial crops at sites of poorly drained soils (Stagnosols, Planosols) – Subproject 1: Soils, Crops and Coordination

Poorly drained soils (Stagnosols, Planosols), which are abundant in Central German Uplands, are climate-sensitive sites especially under agriculture because they are vulnerable to compaction due to management in moist and wet phases and, therefore, they are characterized by a high potential of greenhouse gas (GHG) emissions, especially N2O and CH4.

The requested project is based on the strategy to use a so-far unexploited potential for GHG reduction by landuse change from maize to appropriate perennial crops for biomass production (here: cup plant; Silphium perfoliatum). Concurrently, those soils are protected against compaction and important soil functions and soil ecosystem services are fostered. These objectives will be reached by harvesting earlier i.e. at typically far drier soil conditions at wheeling with heavy harvesters in case of perennial crops compared to maize. Furthermore, soil under cultivation with perennial crops are less threatened by compaction and erosion; central soil functions and ecosystem services are promoted compared to cultivation in crop rotations.

A field study will be conducted at four representative sites comparing already established cup plant cultivations and adjacent maize fields on Stagnosols in the region of Trier/Saarland. The investigations will comprise soil and crop growth parameters, soil ecology and biodiversity indices, and a continuous analysis of GHG emissions, soil moisture and temperature profiles and amounts of plant available N (Nmin).


SOFI Smart Soil Information for Farmers

Sensordatenbasierte Kartendienste zur bodenschonenden Bewirtschaftung und umweltgerechten Düngung bei der überbetrieblichen Maschinenverwendung durch Kombination unterschiedlich skalierter Geodaten (Boden- und Standortinformationen, in situ Sensordaten und Beprobungen, satellitengestützte multitemporale Fernerkundungsdaten, Anbindung von Echtzeitwetterdaten)

 

Im Einklang mit den Zielen des Programms für die Innovationsförderung des BMEL soll im Vorhaben SOFI eine ressourceneffiziente und umweltschonende Düngung durch Realisierung einer umfassenden und länderübergreifenden, auf die Bereitstellung präziser standortbezogener Informationen aufsetzenden Beratungslösung unterstützt werden.

Durch die Vorgaben in der Düngeverordnung vom 17.02.2017 ergeben sich u. a. verkürzte Zeitfenster für die Ausbringung von Wirtschaftsdüngern, insb. von stickstoffhaltigen organischen Düngern wie Gülle. Ein Forschungsschwerpunkt von SOFI ist es deshalb, für überbetriebliche Lohnunternehmer und Maschinenringe sowie für den einzelnen Landwirt relevante standortbezogene Informationen für die optimierte Bewirtschaftung und Gülleausbringung bereitzustellen. Dafür werden im Forschungsvorhaben automatisierbare Methoden entwickelt und in den Pilotgebieten beispielhaft umgesetzt, wie z.B. die Anwendung von Fernerkundungsdaten der Copernicus- Mission für die Ableitung des aktuellen Feuchtestatus auf landwirtschaftlich genutzten Flächen sowie die Bestimmung von Biomasse und die Anbindung an Wachstumsprognosemodelle.

Auf vier Validierungsstandorte unter ackerbaulicher Nutzung (Intensivmessflächen) werden kontinuierlich hydrologische Bodeneigenschaften erfasst und zur Entwicklung von generischen Diagnosetools mit skalierbaren Übersetzungsschlüsseln für Bodeninformationen aus heterogenen Quellen genutzt. Die Kombination dieser Methoden mit lokalen Sensordaten der Landwirte und aktuellen Wetterdaten ergänzen ermöglicht die Ableitung von Prognosekarten zur standort- und witterungsoptimierten Bodenbearbeitung und Stickstoffausbringung als Kartendienst für Landwirte, Lohnunternehmer und Maschinenringe.

Ansprechpartner
Universität Trier
apl. Prof. Dr. Christoph Emmerling

Geldgeber:                  BMEV (PT BLE)

Laufzeit (von/bis):      01.09.2018 – 31.08.2021


Long-term impact of reduced tillage followed by ploughing on soil structure, SOM, and related soil microbial properties

Am Standort Welschbillig bei Trier wurde über einen Zeitraum von >20 Jahren eine differenzierte Bodenbearbeitung durchgeführt (konventionell – reduziert – minimal). Im Projekt werden die Effekte einer wendenden Bodenbearbeitung mittels Pflug von langjährig reduziert bearbeiteten Flächen auf die organische Bodensubstanz (quantitativ, qualitativ) und bodenbiologische Eigenschaften der Böden untersucht.

Ansprechpartner
Universität Trier
apl. Prof. Dr. Christoph Emmerling

Geldgeber:                  Eigenmittel

Laufzeit (von/bis):      01.07.2018 – 30.06.2019


EcoGrain: Ökologische Intensivierung von Bodenfunktionen in der Landwirtschaft durch den Anbau von ausdauerndem Weizen

Gegenstand des Projektes ist die begleitende Untersuchung des bodenöko¬logischen Potentials von ausdauerndem im Vergleich zu einjährigem Weizenanbau im Ökolo¬gischen Landbau. In Ergänzung zu einer bereits etablierten Feldstudie mit Dauerweizen werden die Potenziale für die Bodenfruchtbarkeit, für den vorsorgen¬den Bodenschutz sowie für die Erhaltung und Förderung der Boden-Biodiversität in der Land¬wirtschaft durch einen Landnutzungs¬wandel von einjährigen Kulturen (Weizen) zu Dauerkulturen (ausdauernder Weizen) an drei Standorten mit unterschiedlichen Bodeneigenschaften erforscht. Durch den genannten Nutzungs¬wandel dieser Böden kann wahrscheinlich ein bislang ungenutztes Poten¬tial zur Intensivierung wesentlicher Bodenfunktio¬nen und Ökosystemdienstleistungen, beispielsweise die N –Versorgung der Böden und Pflanzen unter den besonderen Bedingungen des Ökologischen Landbaus, genutzt werden.

Ansprechpartner
Universität Trier
apl. Prof. Dr. Christoph Emmerling
In Kooperation mit Werner Vogt-Kaute, Öko-BeratungsGesellschaft mbH - Naturland Fachberatung, D-Hohenkammer

Laufzeit: 2018 - 2020.


Identifizierung und Quellen/Senkeneigenschaften von Dieselruß und Kohle in Böden

Azofarbstoffe als Umweltschadstoffe – Nachweis und Verbleib in Böden sowie resultierende Ökotoxizität

Charakterisierung von Gülle und güllebürtiger gelöster organischer Substanz und ihr Einfluss auf den Transport von Antibiotika in Böden

Lysimeterversuche zum Bodentransport pharmazeutischer Antibiotika mit dem Sickerwasser (mit UFZ, Falkenberg)

Variabilität des Boden-pH bei kontinuierlicher Messung. Mit EcoTech, Bonn.

Zeitliche Feuchtegradienten verändern die Effekte von Veterinärmedikamenten auf die strukturelle Diversität der mikrobiellen Gemeinschaft der Rhizosphäre – GradMic (DFG)

Bewertung organischer Bodensubstanz von Böden auf der Landschafts-Skala durch Kombination nicht-invasiver (spektroskopischer) und invasiver Methoden – SOMScapes (DFG)

Entwicklung und Validierung eines OECD-Prüfrichtlinienentwurfs zum Verhalten von Stoffen in Gülle (UBA)


Effekte von Nanopartikeln in Böden

Nanotechnologie spielt eine immer größere Rolle in der industriellen Produkt- und Prozess- Innova¬tion. Nanotechnologie birgt Umwelt- und Gesundheitsrisiken, was auf die spezifische Reaktivität von Nanopartikeln zurückgeführt werden kann. Durch den zunehmenden Einsatz synthetischer Nanomaterialien ist auch mit deren vermehrtem Eintrag in die Umwelt zu rechnen. Mögliche Eintragspfade von Nanopartikeln in Böden sind trockene und nasse Depositionen und die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlämmen. Die erste veröffentlichte Arbeit zu Effekten von Sibernanopartikeln (AgNP) in Böden zeigte eine signifikante Reduzierung der mikrobiellen Biomasse. Zudem wurden Hinweise auf Veränderungen der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft gefunden. Im Rahmen einer Dissertation im Graduiertenkolleg 1319 werden derzeit Effekte einer kombinierten Applikation von Klärschlamm und AgNP auf die Mikroorganismen, insbesondere auf die funktionelle Diversität, in Böden untersucht. Darüber hinaus liegen bereits Untersuchungen des antioxidativen Enzymsystems in Coelomocyten von Regenwürmern unter dem Einfluss von AgNP vor.

Hänsch, M., Emmerling, C. (2010): Effects of silver nanoparticles on the microbiota and enzyme activity in soil. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 173, 554-558.

Ansprechpartner:
Dipl. Biogeogr. Mathias Hänsch
Prof. Dr. Christoph Emmerling


SOMScapes - Bewertung organischer Bodensubstanz von Böden auf der Landschafts-Skala durch Kombination nicht-invasiver (spektroskopischer) und invasiver Methoden

Bewertung organischer Bodensubstanz von Böden auf der Landschafts-Skala durch Kombination nicht-invasiver (spektroskopischer) und invasiver Methoden
Assessing Soil Organic Matter (SOM) on a Landscape Scale by Combining Non-Invasive (Spectroscopic) and Invasive Methods

In diesem Forschungsprojekt untersuchen die Fächer Bodenkunde und Fernerkundung interdisziplinär die Quantität sowie Qualität organischer Bodensubstanz auf Landschafts-Skala.

Projektträger:  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Laufzeit: 08/10 bis 08/13

Projektziel: Das beantragte Projekt zielt darauf ab, das Potenzial der VIS-NIR Spektroskopie zur Erfassung der OBS (quantitativ und qualitativ) auf Landschaftsebene zu bestimmen. Um möglichst detaillierte Informationen über Struktur und Zusammensetzung der OBS zu erhalten, werden Gelände-spektoskopie und die höher auflösenden Labormethoden der VIS-NIR-, FTIR- und Raman Spek-troskopie (FTIRS und Raman erlauben im Gegensatz zur VIS-NIR-Spektroskopie eine Er¬fas¬sung der fundamentalen molekularen Schwingungen), Py-FIMS (molekulare Bausteine der OBS) und klassische nasschemische Verfahren (Pools und Umsatz der OBS) kombiniert. Basie¬rend auf einer repräsentativen Catenen-Beprobung werden chemometrische Schätz¬modelle an¬gestrebt, bei deren Kalibrierung die vorhandenen Zusammenhänge zwischen VIS-NIR und MIR (FTIR, Raman) ausgenutzt werden, z.B. mit den Methoden der 2D-Korre¬la¬tions¬spek¬tros¬ko¬pie und Multi-Block- PLS-Modellen. Dieser Ansatz zielt zusammen mit einem erarbeiteten Prozes¬sierungs-Workflow darauf ab, weitgehend robuste Schätzmodelle für OBS-Para¬me¬ter aufzustel¬len, die sich auch möglichst stabil von der Labor- auf die Feldskala übertragen las¬sen. Da¬rü¬ber hinaus wird die Repräsentativität von OBS an der Boden¬oberfläche (sowohl zeit¬lich als auch im Vergleich zum gesamten oberen Bo¬denhorizont) untersucht, um das Potenzial von feld¬spek¬tros¬kopischen Ansätzen auch unter diesem Aspekt bewerten und somit den Einsatz von tragbaren Spektroradiometern (bzw. von berührungsfrei arbeitenden Fernerkundungssensoren) ver¬bes¬sern zu können. Basierend auf in-situ Spektrometermessungen wird für das Untersu¬chungs¬gebiet (eventuell räumlich stratifiziert) eine flächige Kartierung von OBS-Parameten angestrebt.
DFG TH678/12-1. Verbundprojekt mit M. Vohland, Geoinformatik und Fernerkundung, Universität Leipzig, sowie mit der Abteilung Umweltfernerkundung und Geoinformatik (T. Udelhoven), Universität Trier.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Sören Thiele-Bruhn
Prof. Dr. Michael Vohland
Prof. Dr. Christoph Emmerling
Dipl.- Umweltwiss. Marie Ludwig

Projektpartner:
J. Schmitt (Synthon GmbH) Heidelberg, Germany
P. Leinweber (STZ Soil Biotechnology) Rostock, Germany


GradMic - Veterinary Medicines in soils: "Basic research for risk analysis (FG566-2)"

GradMic - Veterinary Medicinal Effects on the Prokaryotic Structural Diversity in Soil Microcopartments. Subproject of the DFG Research Unit “Veterinary Medicines in soils: Basic research for risk analysis”.

Laufzeit: 05/08 bis 04/14

Kurzbeschreibung: Antibiotika üben über Monate negative Wirkungen auf die Biomasse, Aktivität, strukturelle und funktionelle Diversität sowie Resistenz von Bodenmikroorganismen aus. Die FOR566 (2te Phase) hat dies für die Feldskale und –bedingungen bestätigt. Dabei verändern Umweltbedingungen, insbesondere die Bodenfeuchte, die antibiotischen Effekte in unbekannter Weise, was die Dateninter-pretation behindert. In der Rhizosphäre als Brennpunkt mikrobiellen Bodenlebens wurden bei Untersuchung spezifischer mikrobieller Gruppen und spezifischer Wurzelbereiche Effekte von Sulfadiazin (SDZ) auf die strukturelle Diversität ermittelt. Daher sollen im beantragten Projekt die Effekte von SDZ auf die Struktur der Bodenmikroorganismen-Gemeinschaft unter besonderer Berücksichtigung folgender Aspekte untersucht werden: (A) Der Einfluss von Bodenfeuchte-Gradienten und der Befeuchtung auf die Empfindlichkeit der mikrobiellen Gemeinschaft und (B) Effekte in Rhizosphärenboden und an der Rhizoplane von apikalen und alten Wurzelabschnitten. Dies erfolgt in einem dreifachen Ansatz: (i) Erfassung der Dynamik antibiotischer Effekte, moduliert durch Feuchte-Gradienten, durch zeitlich hochaufgelöste Beprobung, (ii) qualitative Bestimmung von SDZ- und Feuchte-Effekten auf die strukturelle Diversität durch vermehrte gruppenspezifische Analysen und (iii) quantitative Bestimmung von SDZ-Effekten mittels qPCR.
DFG TH678/13-1, FOR566 Leitung W. Amelung, INRES-Bodenkunde, RFW Universität Bonn

Ansprechpartner:
Dipl. Biogeogr. Rüdiger Reichel
Prof. Dr. Sören Thiele-Bruhn


Regionaler Anbau von Energiepflanzen: Rückkopplungen auf Landnutzung, Böden und Biodiversität

Der Ausbau der Biomasseproduktion zur energetischen Nutzung steht zu anderen Flächen­nutzungsansprüchen in Konkurrenz, wie der Lebens- und Futtermittelproduktion, den Land­schafts- und Naturschutzflächen und dem Flächenbedarf für Siedlung, Erholung und Verkehr. Ein besonderer Gesichtspunkt des Flächennutzungswandels durch zunehmenden Energie­pflanzenanbau ist die Entwicklung der betroffenen Böden, insbesondere ihres Humusgehaltes, der Biodiversität und des Erodibili­tätspotenzials. Insbesondere der Humusgehalt und die damit verbun­dene biologische Aktivität sind zentrale Steuerungsgrößen für die C-Sequestrie­rung in Böden. Angesichts steigender Kohlendioxid-Konzentrationen in der Atmosphäre wird nach Möglichkeiten gesucht, CO2 in Böden für längere Zeiträume festzulegen. Es ist bislang ungeklärt, ob und in wie fern durch den Anbau von nachwachsenden Rohstof­fen/Energiepflanzen eine Kohlenstoff-Festlegung in unterschied­lichen Böden möglich ist. Zu diesem Zweck soll die C-Dynamik im Boden unter verschiede­nen Energiepflanzen mit Hilfe der natürlichen 13C-Abundanz untersucht werden. Das Forschungsprojekt widmet sich darüber hinaus verstärkt den Wirkungen des Anbaus von Nachwachsenden Rohstoffen auf die Biodiversität ausgewählter Bodenorganismen.

Ansprechpartner:
Dipl. Biogeogr. Daniel Felten
Prof. Dr. Christoph Emmerling


Genaustausch und Konnektivität von Lumbricidenpopulationen in Abhängigkeit von der Landnutzung

Im Rahmen des Teilprojektes der Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz wird untersucht, welche Effekte der Flächen­nutzungswandel durch verstärkten Anbau von Energiepflanzen auf ausgewählte Tierarten (Lumbricidae) auf verschiedenen Skalen­ebenen haben wird. Zur Beurteilung der Landschaftspermeabilität werden modernste direkte und indirekte Methoden angewandt, zum Beispiel die Genotypisierung von Individuen mit hochauflösenden genetischen Markersystemen (insb. Mikrosatelliten) sowie die daraus resultierende Schätzung des Genaustausches zwischen Populationen in Abhängigkeit von isolierenden Landschaftsstruk­turen. Es ist zu erwarten, dass verschiedene Arten und Arten­gemeinschaften aufgrund ihrer Biotop­bindungsmuster unterschiedlich auf die sich ändernde Komplexität von Umweltsystemen reagieren.
Basierend auf detaillierte Kartierungen werden durch populationsökologische und -genetische Methoden Habitat spezifische Parameter für wenig mobile Arten (Lumbriciden) ermittelt, welche im Rahmen von Populationsgefährdungsanalysen zur Ableitung der Habitattyp spezifischen Konnektivität einer Modelllandschaft herangezogen werden.

Ansprechpartner:
Heiko Strunk
Prof. Dr. Christoph Emmerling


Umwelthaftungsrichtlinie und ökologische Relevanz der biologischen Vielfalt in Böden

Umwelthaftungsrichtlinie und ökologische Relevanz der biologischen Vielfalt in Böden. Forschungsprojekt im Graduiertenkolleg 1319: Verbesserung von Normsetzung und Normanwendung im integrierten Umweltschutz durch rechts- und naturwissenschaftliche Kooperation

Projektträger: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Laufzeit (erste Phase): 10/06 bis 9/09

Kurzbeschreibung: Die Bedeutung von Regenwürmern im Boden liegt primär in der mechani­schen Zerkleinerung der or­ganischen Abfälle (z.B. Pflanzenrückstände, Exkremente), der Stabilisierung von Aggregaten, der Einmischung organischer Substanz in den Mine­ralbo­den und in der Durchporung des Bodens. Diese Funktionen sind artspezifisch, bzw. abhängig von der Lebensform der Regenwürmer. In Laborexperimenten (Mikrokosmos- und Beobachtungsgefäße) sollen Beziehungen zwischen Funktionen/Leistungen und der Biodiversität beispielhaft für Regenwürmer aufgezeigt werden (Dissertation Gregor Ernst). Dies soll durch eine mul­tiple Steigerung und Kombination von verschiedenen Lebensformen und der gleichzeiti­gen Erfassung von verschiedenen bodenphysikalischen und –chemischen Bo­deneigen­schaften (z.B. Bodenwasserhaushalt, Streuabbau, Aggregatstabilität) für unter­schiedliche Böden erreicht werden. In einer Diplomarbeit (Daniel Felten) wird die Beziehung zwischen der Zusammensetzung der Regenwurmgemeinschaft und Parametern des Bodenwasserhaushaltes [Wassergehalt (TDR-Sonde) und Wasserspannung (Tensiometer)] näher beleuchtet.
Das Projekt weist einen engen Bezug zum Projekt des IUTR: ‚Die biologische Vielfalt als Schutzgut der geplanten Umwelthaftungs-Richtlinie’ (Prof. Marburger) auf.

Ansprechpartner:
Dipl. Umweltwiss. Gregor Ernst
Prof. Dr. Christoph Emmerling