Infrastrukturen für Forschung und Lehre

Infrastrukturen für Forschung und Lehre

Unsere Geisenheimer Infrastrukturen für Forschung und Lehre

FACE
Bildquelle: Winfried Schönbach

Unsere FACE-Experimente: ein Ausblick in unsere atmosphärische Zukunft

Zu Untersuchungen der Auswirkungen des Anstiegs der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration in Rebanlagen und Gemüsekulturen unterhalten wir seit dem Jahr 2014 eine weltweit einzigartige Infrastruktur: unsere FACE-Anlagen (Free Air Carbon Dioxide Enrichment). In diesen wird die atmosphärische CO2-Konzentration um ca. 20 Prozent (vorhergesagt für das Jahr 2050) zu der derzeit vorherrschenden Konzentration erhöht und erlaubt uns damit einen Blick in eine CO2-reiche Zukunft. Unter praxisnahen Freilandbedingungen forschen unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Bodenprozessen und Treibhausgas- Flüssen, über die Phänologie und Ertragsphysiologie, den Interaktionen zwischen Pflanzen und Schaderregern bis hin zu Veränderungen in den Inhaltsstoffen und der Produktqualität von Wein und Gemüse unter erhöhten CO2-Konzentrationen.

Die Weinberg FACE-Anlage besteht aus sechs Ringen mit einem Durchmesser von je zwölf Metern (drei Ringe mit erhöhter und drei Ringe mit derzeitiger CO2-Konzentration), die mit den Rebsorten Riesling und Cabernet Sauvignon bestockt sind (je Ring und Rebsorte 32 Pflanzen).

In den sechs Gemüse FACE-Ringen mit einem Durchmesser von ebenfalls zwölf Metern werden in vier verschiedenen Segmenten unterschiedliche Gemüsekulturen in Rotation angebaut und an den Organen der Wurzel (Radies), den Blättern (Spinat) und der Frucht (Einlegegurke) geforscht. In diesen Ringen ist zusätzlich zum Faktor der erhöhten CO2-Konzentration auch die Möglichkeit gegeben, die vier Segmente pro Ring unterschiedlich zu bewässern.

Weitere Informationen finden Sie hier.

Kontakte:

Prof. Dr. Claudia Kammann
Prof. Dr. Manfred Stoll
Prof. Dr. Jana Zinkernagel

 

Bilderreihe

Bildquelle: Winfried Schönbach
Bildquelle: Imagefilm der Hochschule Geisenheim
Unsere Versuchsweinberge
Bildquelle: Prof. Dr. Joachim Schmid

Insgesamt bewirtschaften wir 36 Hektar Rebflächen für Weinbau und Rebenzüchtung, welche Lehr-, Forschungs- und Züchtungsvorhaben sowie Demonstrationszwecken dienen. Unser Rebsortenspiegel umfasst zu 59 Prozent die klassische Rheingauer Rebsorte Riesling und andere in Deutschland weit verbreitete Sorten wie den Blauen Spätburgunder sowie Müller-Thurgau. Dessen weltweit bekannt gewordener Namensgeber, Prof. Dr. Dr. h.c. Hermann Müller aus dem Schweizer Kanton Thurgau, wirkte bei uns in Geisenheim viele Jahre erfolgreich als Botaniker, Biologe, Phytopathologe, Züchter und Lehrer. Aber auch Weinberge mit ungewöhnlichen Sorten, wie beispielsweise die Schweizer Rotweinsorten Gamaret und Garanoir sowie die pilzwiderstandsfähigen Weißweinsorten Muscaris und Calardis Blanc, werden von uns unterhalten. Pilzwiderstandsfähige Sorten, sogenannte Piwis, bauen wir mittlerweile auf rund 1,1 Hektar, mit steigender Tendenz, an.

In unseren Forschungsprojekten untersuchen wir nachhaltige Bewirtschaftungssysteme ebenso, wie innovative Anbau- bzw. Erziehungssysteme. Unsere Flächen werden integriert, biologisch-organisch und auch biodynamisch bewirtschaftet. Eine wichtige Grundlage bei Entscheidungshilfen in der Bewirtschaftung bietet uns eine Verbindung von intelligenten Sensorsystemen mit Modellierungsaktivitäten. So erarbeiten wir beispielsweise über einen virtuellen Riesling neue Strategien und Konzepte für die zukünftige Bewirtschaftung.

Unser Fokus liegt auf einer ökologisch und ökonomisch nachhaltigen Wirtschaftsweise und einer Optimierung aller Wertschöpfungsprozesse. Durch konsequentes Zusammenführen neuster Technologien wie autonomes Fahren, Sensortechnik und digitales Flächenmanagement zeigen wir Winzerinnen und Winzern neue Möglichkeiten der Bewirtschaftung ihrer Weinberge auf.

Alte Reben
Bildquelle: Dr. Khalil Bou Nader

Beeinflusst das Alter von Reben die Qualität des daraus gekelterten Weines?

In einem weltweit einmaligen Versuchsweinberg untersuchen wir Riesling-Reben des gleichen Klons mit der gleichen Unterlage auf einem einheitlichen Standraum, jedoch unterschiedlichen Alters. Denn dieser Riesling-Weinberg wurde in den Jahren 1971, 1995 und 2012 gepflanzt. So können wir analysieren, ob und worin sich die Weine aus verschieden alten Rebstöcken unterscheiden. Dabei konzentrieren wir uns auf physiologische Aspekte der Reben einschließlich der Ertragsentwicklung, ihrer Toleranz gegenüber Wasserstress und ihrer Anfälligkeit für Holzkrankheiten. Dieser Versuch ermöglicht es uns außerdem, chemische Zusammensetzungen sowie sensorische Eigenheiten von Wein und Most gezielt zu vergleichen.

 

 

Kontakte: 

Prof. Dr. Randolf Kauer

Prof. Dr. Manfred Stoll

Florian Müller, B.Sc.

INBIODYN-Versuch

Ebenso weltweit einzigartig ist unser Langzeitversuch zum Vergleich von integrierter, ökologischer und biologisch-dynamischer Bewirtschaftung im Weinbau, der seit dem Jahr 2006 an unserer Hochschule läuft.
Die drei genannten Bewirtschaftungssysteme werden hier bei gleicher Rebsorte und identischen Standortbedingungen gegenübergestellt. Untersucht werden die Effekte auf Wachstum und Ertrag der Rebe sowie die Trauben-, Most- und Weinqualität. Auch Auswirkungen der Bewirtschaftungssysteme auf die Bodenqualität und die Biodiversität stehen im Fokus.
Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Ertrag als auch das Wachstum der Reben unter ökologischer und biologisch-dynamischer Bewirtschaftung reduziert sind. Die Bewirtschaftungssysteme unterscheiden sich des Weiteren in der Phenolstruktur der Beeren sowie in physikalischen und chemischen Bodenparametern. Außerdem zeichnen sich die ökologische und die biologisch-dynamische Wirtschaftsweise durch eine deutlich höhere Biodiversität aus.

 

Kontakt: 

Prof. Dr. Randolf Kauer

Rebenzüchtung und Versuchskeller
Bildquelle: Prof. Dr. Joachim Schmid

Am Institut für Rebenzüchtung werden neue Rebsorten und Unterlagen gezüchtet, aber auch eine Biodiversitätssammlung mit Sorten und Klonen aus aller Welt unterhalten. Ziel der Klonenselektion ist die Erhaltung der Gesundheit und Leistungsfähigkeit des Pflanzguts und die Auffindung und Entwicklung neuer Genotypen mit überlegenen Eigenschaften. Die Kreuzungszüchtung bei Unterlagen zielt auf eine völlige Reblausresistenz an Blatt und Wurzel in Kombination mit pflanzenbaulichen Eigenschaften, wie guter Veredlungsfähigkeit, guter Standortanpassung und einem positiven Einfluss auf die Trauben der Edelreissorte ab.

Auch Pilz-widerstandsfähige Sorten, sogenannte PiWis, werden auf diese Art und Weise evaluiert. Zur wissenschaftlichen Bewertung der verschiedenen Rebsorten und Klone bis hin zum Weinausbau werden Sorten und Klone im Versuchskeller unseres Instituts getrennt vinifiziert.

Mit der in Kleinbehältern nach standardisierten Bedingungen durchgeführten, als Mikrovinifikation bezeichneten, Weinausbaumethode können wir die vielfältigen geschmacklichen und sensorischen Eigenschaften der Sorten und Klone gezielt herausstellen. Besonders beim Ausbau unterschiedlicher Klone einzelner Sorten ist dies entscheidend, um die sorteneigenen Typizitäten der Weine bestmöglich herauszuarbeiten.

 

Kontakt: 

Prof. Dr. Joachim Schmid

 

 

Bilderreihe

Bildquelle: Krick (agrarpress.de)
Unser (Versuchs-)Weingut
Bildquelle: Alina-Louise Kramer, M.A.

Das seit Beginn der damaligen Forschungsanstalt bestehende, hochschuleigene Weingut stellt eine Symbiose der drei Institute Rebenzüchtung, Allgemeiner und ökologischer Weinbau sowie Oenologie dar und ermöglicht es uns, grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung praxisorientiert umzusetzen. Dadurch bilden wir die gesamte Wertschöpfungskette von der Rebenzüchtung über die Traubenproduktion und von der Weinherstellung bis zur Vermarktung des Weins ab. Im Mittelpunkt unseres Handelns steht die Forschung zur Verbesserung und Sicherung der Weinqualität. Seit dem Jahr 1996 sind wir Mitglied im Verband Deutscher Prädikatsweingüter (VDP).

Für rein weinbauliche Versuche und das Weingut (ohne Züchtung) haben wir 24,5 Hektar Rebfläche zur Verfügung. Diese verteilen sich auf hervorragende Lagen der Gemarkung Geisenheim, Rüdesheim und aufgrund des Forschungsschwerpunktes Steillagenweinbau seit einigen Jahren auch auf Kaub. Für die Riesling-Region Rheingau ist unser Rebsortenspiegel etwas untypisch: zwar dominieren auch bei uns Riesling und Blauer Spätburgunder, doch werden diese durch weitere nationale und internationale Rebsorten ergänzt. Die Infrastruktur unseres Weingutes wird auch von Instituten anderer Forschungsbereiche, wie den Biosowie Getränkewissenschaften und Lebensmittelsicherheit genutzt. Trauben, Most und Weine, die nicht für Forschung und Lehre benötigt werden, werden kundenorientiert ausgebaut und angeboten. Vielfältige Versuchsweine unserer neuen Linie „Wissensdurst“ können ebenso erworben werden.

 

Kontakt: 

Prof. Dr. Monika Christmann

 

 

Bilderreihe

Bildquelle: Hessen schafft Wissen/Steffen Böttcher
Unsere Außenflächen des Obst- und Gemüsebaus sowie Gewächshäuser
Bildquelle: Winfried Schönbach

Das Institut für Obstbau bewirtschaftet 13,6 Hektar Versuchsfläche. Die Kulturen umfassen alle im deutschen Anbau wichtigen Arten. Beim Baumobst sind dies Apfel, Birne, Zwetschge, Süß- und Sauerkirschen sowie zusätzlich noch Quitten und Walnuss. Apfel und Birne werden auch ökologisch angebaut. Beim Beerenobst werden Flächen mit Erdbeeren, Himbeeren, Stachelbeeren sowie Rote und Schwarze Johannisbeeren kultiviert. In der Forschung nutzen wir diese Flächen für Züchtungsforschung sowie für Versuche zum Wasserhaushalt, zur Qualitätsentwicklung sowie zur Entwicklung nachhaltiger Anbausysteme.

Freilandflächen von rund zwei Hektar mit zwei computergesteuerten Gießwägen stehen unserem Institut für Gemüsebau zur Verfügung, auf denen über 200 Parzellen differenziert bewässert werden können. GPS-gesteuerte Pflanz- und Aussaattechnik unterstützen die Anlage von Exaktversuchen im Freiland, so dass die Auswirkungen des Klimawandels auf die Gemüseproduktion, die Qualität der erzeugten Produkte sowie den pflanzlichen Wasserhaushalt untersucht werden können. Auf Grundlage von Feldexperimenten werden digitale Entscheidungshilfesysteme für Anbaubetriebe entwickelt.

Außerdem verfügen wir über Gewächshausflächen von knapp einem Hektar, in denen ganzjährig Versuche mit Obst, Gemüse und Zierpflanzen durchgeführt werden. In individuell steuerbaren Gewächshauseinheiten sind zum Beispiel auch Versuche zu Interaktionen zwischen Pflanzen und Schädlingsinsekten möglich. Ab 2021 werden die Gewächshäuser durch die Überbauung mit einer hochtransparenten Glashülle (Venlo-Blockbauweise) grundlegend energetisch saniert. Ein Teil der benötigten Energie wird dann über eine Pyrolyse-Anlage erzeugt, welche die an unserer Hochschule entstandene Biomasse verbrennt, so dass eine moderne und CO2-emissionsarme Gewächshausanlage entsteht.

 

Kontakte: 

Prof. Dr. Jana Zinkernagel

Prof. Dr. Peter Braun

 

 

Bilderreihe

Bildquelle: Dipl.-Ing. Sabine Rasim
Bildquelle: Dipl.-Ing. Sabine Rasim
Naturstoffanalytik
Bildquelle: Woody T. Herner

Inwiefern beeinflussen technologische Verarbeitungsprozesse die Qualität unserer Lebensmittel und Getränke und wie wirken pflanzliche Lebensmittel auf unsere Gesundheit?

Antworten darauf finden wir in unserem, mit modernstem Equipment ausgestatteten Labornetzwerk, indem wir analytische Fingerabdrücke von Nahrungsmitteln und Getränken pflanzlichen Ursprungs nehmen. Dabei steht die Überprüfung der Sicherheit und Unverfälschtheit dieser Produkte und der maximale Erhalt der wertgebenden Inhaltsstoffe im Fokus. Hierzu arbeiten wir auch in Kooperation mit der Industrie sowie Ernährungsmedizinern.

Gängige Analyseverfahren wie nasschemische und enzymatische Methoden nutzen wir, um Hauptinhaltsstoffe zu bestimmen. Weiterhin kommen verschiedene flüssig-, gas- und ionenchromatographische Verfahren und molekülspektroskopische Methoden zum Einsatz, wie die Infrarotspektroskopie.

Möglichkeiten und Grenzen neuer analytischer Verfahren erproben wir beispielsweise mit der quantitativen 1H-NMR Spektroskopie (Nuclear Magnetic Resonance) zur Feststellung der Authentizität von Lebensmitteln und Getränken. Beispielsweise sind wir damit innerhalb von 15 Minuten in der Lage, einen Direktsaft von einem Fruchtsaft aus Konzentrat zu unterscheiden und so möglichen Fälschungen auf die Spur zu kommen. In Ergänzung hierzu gehen wir einige hochkomplexe, bislang oft ungelöste analytische Fragestellungen, wie z. B. die Bestimmung des geographischen Ursprungs eines Lebensmittels, mit einem erst im Juni 2020 beschafften, von der DFG-geförderten, hochauflösenden Ionenmobilitäts-Massenspektrometer (timsTOF) an. Darüber hinaus gelingen uns damit Einblicke in die molekulare Zusammensetzung von Lebensmitteln in nie dagewesener Tiefe. Aktuelle Forschungsvorhaben drehen sich z. B. darum, die molekularen Ursachen einer derzeit unstrittig als gesundheitsförderlich angesehenen Obst- und Gemüsereichen Ernährung mit aufzuklären.

Wir verfolgen dabei das metabolische Schicksal von pflanzlichen Getränke- und Lebensmittelinhaltsstoffen in Zusammenarbeit mit Agrarforschenden und Ernährungsmedizinerinnen und -medizinern gemäß dem Leitsatz „from crops to clinic“, um gesundheitsfördernde Effekte auf die verantwortlichen, wertgebenden Pflanzenstoffe zurückzuführen.

 

Kontakt: 

Prof. Dr. Ralf Schweiggert

 

 

Bilderreihe

Bildquelle: Woody T. Herner
Geisenheimer Hefereinzuchtstation und Hefefinder
Bildquelle: Archiv der Hochschule Geisenheim

Obwohl sie nur wenige Mikrometer groß sind, haben Hefen eine enorme Bedeutung in der Nahrungs- und Getränkeherstellung beispielsweise bei der Herstellung von Wein, Brot und Bier. Damit aus Trauben Wein wird, verwandeln sie während der Gärung u. a. Zucker in Alkohol. Auch hängt die Qualität der Produkte von der Wahl der Hefen ab. Von Natur aus sind sie zwar bereits auf den Weintrauben vorhanden, jedoch gibt es auch Hefearten und -stämme, die eher negative Eigenschaften wie die Bildung von Fehlaromen im Wein mit sich bringen. Um dies zu vermeiden, arbeiten viele Oenologinnen und Oenologen mit sogenannten Reinzuchthefen, bei denen es sich um selektionierte und gezüchtete Weinhefen handelt, und nicht, wie bei den natürlich vorkommenden Hefen, um eine Vielzahl verschiedener Arten und Stämme.

Unsere Hefereinzuchtstation in Geisenheim existiert nun schon über 125 Jahre.
Als erste Einrichtung zur Erzeugung von Hefereinkulturen in Deutschland wurde sie 1894 von Dr. Julius Wortmann, basierend auf den Arbeiten von Prof. Dr. Louis Pasteur und Prof. Emil Christian Hansen, mit Unterstützung des „Deutschen Weinbauvereins“, begründet und geleitet. Institutionen aus der ganzen Welt folgten diesem Vorbild. Heute ist die Geisenheimer Hefereinzuchtstation Teil unseres Instituts für Mikrobiologie und Biochemie. Über die letzten Jahrzehnte wurden eine Reihe von Reinzuchthefen gesammelt, auf ihre Fermentationseigenschaften getestet und für die Praxis empfohlen. Neben den Hefen wurden außerdem Gärvorgänge intensiv auch auf potentielle Fehlaromen und deren Ursachen untersucht. Auch in Zukunft sollen diese Arbeiten weitergeführt und auf neue Arbeitsgebiete über nicht-konventionelle Hefen ausgedehnt werden.

Der „Geisenheimer Hefefinder“ listet aktuell verfügbare Reinzuchthefestämme auf. Mit Hilfe dieses kostenlosen Internetportals (www.geisenheimer-hefefinder.de) können Interessierte auf Basis spezifischer Daten zu ihren Trauben und Mosten ganz individuell die für die Vergärung geeigneten kommerziell erhältlichen Trockenreinzuchthefen ermitteln. Nach Abfrage von 17 Merkmalen zu Trauben, Most und gewünschtem Weinstil vergleicht das Programm diese Daten mit jeweiligen Eigenschaften der gelisteten Hefestämme. Die Informationen über die Eigenschaften der Hefen wie Kaltgärverhalten, Nährstoffbedarf, Gärbukettbildung usw. stammen dabei von den Hefeherstellern. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird in Form einer Prioritätenliste dienlicher Hefestämme mit Angabe des Prozentsatzes an Übereinstimmung ausgegeben. Weiterhin werden der kommerzielle Name des Hefepräparates, der Hersteller und Internetadressen für weitere Informationen angegeben. Vor allem Jahrgänge mit geringeren Ernteerträgen und/oder vermehrter Fäulnis oder auch Trockenstress bewirken noch mehr Zugriffe auf unser Portal.

 

Kontakt:

Prof. Dr. Jürgen Wendland

 

 

Bilderreihe

Bildquelle: Prof. Dr. Jürgen Wendland
Klonensammlung unserer Rebenzüchtung
Bildquelle: Prof. Dr. Joachim Schmid

Das Institut für Rebenzüchtung unterhält die zweitgrößte Sammlung genetischer Ressourcen von Weinreben in Deutschland.


Für die Züchtung von Unterlagen werden verschiedene Wildformen der Rebe genutzt. Hier umfasst unsere Sammlung über 20 unterschiedliche Vitis-Arten, u. a. alleine über 2.000 Individuen von Vitis berlandieri. Auf Basis dieser Sammlungen versuchen wir neue Unterlagen mit völliger Reblausresistenz, hoher Kalktoleranz und Anpassungsfähigkeit an diverse Standortbedingungen, sowie guter Affinität zum Edelreis, zu züchten. Die Erhaltung einer größtmöglichen Vielfalt innerhalb unserer traditionellen Ertragsrebsorten ist für die Zukunft unverzichtbar. In Geisenheim verfügen wir über eine bedeutende Burgunder-Sammlung und die weltweit umfassendste Kollektion von Riesling-Typen mit weit über 1.000 verschiedenen Akzessionen. Diese dienen als Genpool für die Selektion der Klone von morgen.

 

Kontakt: 

Prof. Dr. Joachim Schmid

 

 

Bilderreihe

Bildquelle: Krick agrarpress
Sensoriklabore und Sensorik Panel
Bildquelle: Tina Kissinger, B.Sc.

Mit unseren menschlichen Sinnen beurteilen wir in zwei Sensoriklaboren am Institut für Oenologie Merkmalseigenschaften von Lebensmitteln.
Insgesamt 54 Prüfplätze bieten uns die Möglichkeit zur Anwendung und Lehre analytischer sensorischer Prüfmethoden, der Produktentwicklung, sowie der Qualitätssicherung und -kontrolle. Durch den Einsatz von farbigem Licht und der Option zur kompletten Raumverdunkelung können wir Produkte auch unabhängig von ihrem visuellen Eindruck bewerten. Insbesondere Wein, Sekt und pflanzliche Lebensmittel werden sensorisch
analysiert, beispielsweise zur Ermittlung des Einflusses von Veränderungen im Herstellungsprozess oder unterschiedlicher Lagerbedingungen auf die sensorische Wahrnehmung. Daten werden mit denen anderer Bereiche, wie Marketing, Analytik oder Produktion, verknüpft. Im Rahmen von Konsumentenforschungen helfen wir, Fragen zur Akzeptanz und Präferenz von Lebensmitteln zu beantworten. Unser Sensorik Panel setzt sich aus geschulten Mitarbeitenden verschiedenster Abteilungen der Hochschule zusammen. Es bewertet Prüfproben wissenschaftlicher Forschungsprojekte oder externer Aufträge und prüft neue sensorische Methoden sowie deren Anwendbarkeit.

 

Kontakte:

Sensoriklabore: Prof. Dr. Rainer Jung

Sensorik Panel: Doris Häge, M.Sc.

 

 

Bilderreihe

Bildquelle: Thomas Franßen, M.Sc.
Stand 31. Dez. 2020