Forschung am Institut für Bodenkunde und Pflanzenernährung

Forschungsprojekte unseres Instituts

Projektanfang: 01.05.2023
Projektende: 30.04.2029
Förderer: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

Im Projekt HUMAX sollen verschiedene Maßnahmen zum Humusaufbau in unterschiedlichen Kombinationen untersucht werden. Ziel ist es, mögliche Synergien der Maßnahmen zu identifizieren und kombinierte Anwendungsoptionen aufzuzeigen. Das innovative Potenzial des Projektes HUMAX liegt darin, dass etablierte Maßnahmen des Humusaufbaus (Zwischenfrüchte, Winterbegrünung, Untersaaten, Kompostapplikation, u.a.) mit vielversprechenden Maßnahmen wie Pflanzenkohle, u.a. kombiniert und getestet werden sollen. Ein Alleinstellungsmerkmal des Projektes HUMAX ist es, dass diese Maßnahmen in Kombination mit Agri-Photovoltaik- Anlagen und Agroforstsystemen angewendet werden sollen. Die Verbindung mit Agroforstsystemen eröffnet dabei, neben dem Humusaufbau, weitere Potenziale als Kohlenstoffsenke, da die Bäume und Sträucher Kohlenstoff in der ober- und unterirdischen Biomasse speichern und darüber hinaus noch ein großes Substitutionspotenzial durch die Holzprodukte und das beim Management der Gehölze anfallende Material mit sich bringen. Dieses soll genau quantifiziert werden um auf diese Weise nicht nur Aussagen über die gesamte Kohlenstoffspeicherung im Boden und der Biomasse treffen zu können, sondern auch die Substitutionseffekte und Biomassepotentiale für die Pflanzenkohleproduktion durch Pyrolyse quantifizieren zu können. Durch die Kombinationen der verschiedenen humusaufbauenden Maßnahmen sollen Wege gefunden werden, den Humusaufbau und damit die Kohlenstoffbindung, d.h. die Funktion des Bodens als C-Senke zu maximieren. Darauf aufbauend soll ein modulares System entwickelt werden, das es Landwirt*innen erlaubt, die für ihre Rahmenbedingungen bestmögliche Maßnahmenkombination für ein gezieltes Kohlenstoff- und Humusmanagement in ihrem Betrieb zusammenzustellen

Projektanfang: 15.09.2023
Projektende: 14.09.2026
Förderer: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

In the project UpgoeS, it will be tested whether organo-mineral (OM) substrate residues from hydroponic tomato cultivation can be upcycled and used as alternative fertilizers, for soil improvement and for yield and quality increases for outdoor vegetable cultivation at two geologically and climatically different locations (Berlin and Geisenheim). The organic fraction (wood fiber substrate) originates as residual material in a sawmill, whereas the mineral fraction are nutrient ions that accumulate in the wood fiber substrates during the cultivation period. The incorporation of OM substrate residues into field plots is expected to provide baseline knowledge on the resulting changes in physical soil properties, particularly air and water holding capacity, and reduced nitrogen leaching to groundwater. It is expected that the nitrate retention time will be increased and the water storage capacity will increase at the same time. Thus, both the drought stress tolerance of the soil in the era of climate change might be increased and the conventional fertilizer application and drinking water pollution due to nitrogen inputs should be reduced. This could imply a large savings potential in terms of production-related energy input for fertilizer production and CO2 emissions. In addition, the reuse of OM substrate residues can reduce the amount of growing media requiring disposal, thus improving the circular economy. Thus, biological resources are used that can be upcycled and used in cascades. Guidelines for the processing and proper use of OM substrate residues from hydroponic vegetable cultivation are to be developed with the involvement of decision-makers for outdoor vegetable cultivation, so that the use of raw materials with regard to both types of cultivation is more resource-conserving and sustainable.

Projektanfang: 01.02.2023
Projektende: 01.03.2026
Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Die europäische Landwirtschaft steht vor zwei Herausforderungen: zunehmende Bodenwasserknappheit und die Notwendigkeit, den Stickstoffeinsatz zu reduzieren, um Grund- und Oberflächenwasser vor Nitratverschmutzung zu schützen. Beide Probleme hängen zusammen, da wenig Bodenwasser die Aufnahme von Nährstoffen wie Nitrat (NO3-) und Chlorid (Cl-) verringert, was wiederum die stomatären Bewegungen beeinflusst und den Wasserverbrauch der Pflanzen beeinflusst. Dieses Projekt untersucht die Beziehung zwischen dem NO3--zu-Cl--Verhältnis im Boden und der stomatären Bewegung bei Ackerbohnen und Gerste. Das Projekt umfasst vier Arbeitspakete (APs). Im AP1 wird der Einfluss verschiedener NO3--zu-Cl--Verhältnisse im Boden auf die Fähigkeit der Modellpflanzen, Stomata und Blatthydratisierung zu regulieren, untersucht. Im AP2 werden die Auswirkungen unterschiedlicher NO3--zu-Cl--Verhältnisse auf die Ionen-, Metaboliten- und Hormonkonzentration (ABA) in Blattapoplasten und Schließzellsymplasten analysiert. AP3 untersucht den Einfluss der Anionenzusammensetzung (NO3-, Cl-) auf die stomatären Bewegungen und testet, ob Ackerbohnen- und Gerstenschließzellen NO3- oder Cl- bevorzugen, um die stomatäre Öffnung zu fördern. Im WP4 liegt der Fokus auf der Rolle von NPF-Transportern bei der Aufnahme von NO3- und Cl- in Schließzellen sowie der SLAC1-ähnlichen Anionenkanäle, die diese Anionen wieder freisetzen können. Informationen über die NPF-vermittelte Aufnahme von NO3- und Cl- in Schließzellen sind noch begrenzt. Die Ergebnisse des Projekts sollen die Auswirkungen von Bodentrockenheit und reduziertem NO3-N-Eintrag auf die Transpiration von Ackerbohnen und Getreidepflanzen vorhersagen. Dies ermöglicht die Entwicklung von Kulturpflanzen mit verbesserten Fähigkeiten zur Regulierung der stomatären Leitfähigkeit.

Projektanfang: 01.05.2022
Projektende: 30.04.2025
Förderer: Forschungsring des Deutschen Weinbaus

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein besseres Verständnis über die Wirkung einer Stickstoff (N)-Blattdüngung bei der Rebe (Vitis vinifera L. cv. Riesling) auf das Muster (Qualität und Quantität) der Wurzelexsudate zu erlangen. Hierbei soll auch geklärt werden, inwieweit das sich potentiell ändernde Exsudationsmuster die Zusammensetzung der Mikroorganismen in der Rebrhizosphäre beeinflusst, was wiederum für das Wachstum der Rebe relevant ist. Letzteres liegt daran, dass es in der Rhizosphäre wachstumsfördernde Bakterien gibt, die durch Wurzelexsudate regelrecht „angefüttert“ werden. Dieses kausale Gefüge soll in Abhängigkeit variierender blattapplizierter N-Mengen untersucht werden.

Projektanfang: 15.01.2022
Projektende: 14.03.2025
Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Im Rahmen des Vorhabens soll am Inst. Bodenkunde und Pflanzenernährung die Relevanz einer Abnahme des Magnesiumgehalts in den Schließzellen für die lichtinduzierte Spaltöffnung und die Schließzellen-Photosynthese in Ackerbohnen untersucht werden.

Projektanfang: 01.03.2022
Projektende: 28.02.2025
Förderer: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Für die Einhaltung des 1,5°C und auch des 2,0°C Ziels ist nicht nur eine rasche Reduktion der globalen Treibhausgasemissionen notwendig, sondern auch – zusätzlich – ein Netto-Entzug von CO2 aus der Atmosphäre (sog. Carbon Dioxide Removal, CDR). Es gibt vier terrestrischen CDR Methoden, die rasch umgesetzt werden können und von denen jede eine ganze Reihe von nachhaltigen Entwicklungszielen unterstützt (wie z.B. Ernährungssicherheit und saubere Umwelt):(1) pyrogene Kohlenstoffbindung (Pflanzenkohle), (2) Gesteinsmehl-Verwitterung („enhanced weathering“, EW), (3) Humusaufbau im Boden (SOC = soil organic carbon) und (4) Biomasse-Kohlenstoffbindung (BCC. Biomass carbon capture), zum Beispiel durch Nutzung von Agroforstsystemen. Um Kohlenstoff-Einbindung (pro Fläche) zu maximieren, müssen aber auch die Synergien dieser Methoden untersucht und verstanden werden. Sie wurde bisher fast ausschließlich separat untersucht – die möglichen Synergien sind Teil unserer PyMiCCS Projektziele. Pflanzenkohle und vulkanisches Gesteinsmehl für EW binden nicht nur Kohlenstoff in Böden, sondern gleichen auch den pH-Wert und das Redoxpotenzial des Bodens aus, liefern Nährstoffe, verbessern die Bodenhydrologie und fördern die biologische Vielfalt des Bodens, das Wurzelwachstum, die Ernteerträge und damit auch BCC. Wenn theoretisch zwei Tonnen Dünger auf Pflanzenkohlebasis und eine Tonne vulkanisches Gesteinsmehl jährlich pro Hektar ausgebracht werden, würden Kohlenstoffsenken von 5,4 t CO2eq entstehen – noch ganz ohne Synergien auf SOC und BCC. Hochskaliert auf 50% der weltweiten landwirtschaftlichen Nutzflächen wären dies 13 Gt CO2eq bei verbesserter Produktivität von Nahrungs- und Futtermitteln. In verschiedensten iterativen Experimenten und Analysen vom Labor- bis zum Feldmaßstab, mit und ohne Böden und Pflanzen, erzeugen wir Daten zur Parametrisierung globaler Modelle für C-Senken-Potenzialanalysen und zur Bewertung der wirtschaftlichen Machbarkeit.

Projektanfang: 14.06.2022
Projektende: 31.03.2023
Förderer: Europäische Kommission

Der Schwerpunkt der Hochschule Geisenheim in Forschung und Lehre liegt auf den Sonderkulturen und deren Produkten sowie der nachhaltigen Entwicklung von Kulturlandschaften und städtischen Freiräumen. Die Themen Klimawandel, Nachhaltigkeitsziele und Biodiversitätsverlust sind essentieller Bestandteile aller Forschungsfragen, denen sich Geisenheimer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im regionalen aber auch nationalen und internationalen Kontext widmen. Sie stellen sich damit in ihren Fachbereichen den globalen Anforderungen und tragen zur Bewältigung der Klimakrise bei. Die Hochschule hat fünf Forschungsfelder definiert, in denen sie sich den Anforderungen der heutigen Zeit im Bereich der gesamten Wertschöpfungskette der Sonderkulturen – von der Landschaft zum Anbau über primäre und sekundäre Verarbeitungsprodukte bis hin zur Vermarktung und Ökonomie – widmet. 1. Ertragssichere, qualitätsorientierte und nachhaltige Anbausysteme für Sonderkulturen entwickeln 2. Agrarische Produkte mit Schwerpunkt pflanzliche Erzeugnisse innovativ und sicher verarbeiten und vermarkten und im Sinne der Bioökonomie nutzen 3. Kulturlandschaften und städtische Freiräume zukunftsfähig gestalten und weiterentwickeln 4. Risiken des Klimawandels beurteilen und Strategien zur Anpassung und Minderung der Folgen erarbeiten 5. Digitalisierung in der Produktion und Vermarktung von Sonderkulturen und in der durch Landschaftsplanung verwirklichten Abläufe. Um Nachhaltigkeitsaspekte in der Forschung auf breiter Basis zu verankern, wurde in diesem Projekt apparative Ausstattung für die anwendungsbezogene Forschungs- und Innovationsinfrastruktur im Kontext der Nachhaltigkeit beantragt. Die Infrastruktur kommt vier der fünf oben genannten Forschungsfelder zu Gute, häufig auch in Querschnittsfunktion über mehrere Bereiche.

Projektanfang: 01.01.2020
Projektende: 31.12.2022
Förderer: Deutscher Akademischer Auslandsdienst

Nach einer erfolgreichen und durch weitere bilaterale Projekte derweil etablierten Partnerschaft der Hochschule Geisenheim University (HGU) mit der University of Thessaly in Griechenland (ZuGAbe-Projekt), möchte nun die HGU eine Hochschulpartnerschaft mit der University of West Attica (UNIWA) und insbesondere mit dem Department of Wine, Vine and Beverage Sciences aufbauen. Die Kooperation der zwei Hochschulen mit dem Titel Zukünftige Herausforderungen in Weinbau, Oenologie und Weinwirtschaft (WOW-Projekt) hat im Januar 2020 angefangen und wird vom DAAD unterstützt. Das Ziel einer langfristigen Zusammenarbeit der beiden Lehrinstitutionen wird durch gemeinsame Projekte, Workshops, Konferenzen und Summerschools sowie durch einen intensiven Personenaustausch angestrebt.

Projektanfang: 01.05.2019
Projektende: 14.08.2022
Förderer: Forschungsring des Deutschen Weinbaus

Projektanfang: 01.09.2016
Projektende: 31.08.2020
Förderer: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Verbundprojekt EPoNa Ertüchtigung von Abwasser-Ponds zur Erzeugung von Bewässerungswasser am Beispiel des Cuvelai-Etosha-Basins in Namibia Teilprojekt der Hochschule Geisenheim University Landwirtschaftliche Nutzung von Pondwasser und Klärschlamm und Entwicklung eines robusten Niederdruck-Bewässerungssystems