Forschung an der Hochschule Geisenheim

Aktuelles und neue Projekte

Begrünte Terrassen mildern Klimafolgen im Steillagen-Weinbau

Neu angelegter querterrassierter Weinberg mit naturschutzgerecht entwickelter Böschungsvegetation. Im Vergleich zu Falllinienweinbergen bietet dieser Anlagetyp eine vereinfachte und sicherere Bewirtschaftung, größeren Wasserrückhalt und Erosionsschutz sowie Lebensräume für die Förderung der Artenvielfalt; Bildquelle: Vera Wersebeckmann

Digitales Monitoring bei Befall mit Kirschessigfliegen

Dem Weinbau machen Klimawandelfolgen und Kirschessigfliegen zu schaffen. Doch es gibt praxisnahe Methoden, die zur Entschärfung und gleichzeitig zum Artenschutz beitragen. Ertragsminderungen durch extreme Trockenheit oder starke Niederschläge lassen sich etwa durch quer statt längs zum Hang angelegte Rebzeilen verringern, hat die Hochschule Geisenheim nachgewiesen. Zudem entwickeln die Firmen 3win Maschinenbau und Mabri.Vision in Aachen zusammen mit dem Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum (DLR) Rheinpfalz ein App-basiertes Monitoringsystem für einen effizienteren Einsatz von Pflanzenschutzmitteln gegen Kirschessigfliegen. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat beide Innovationen mit insgesamt rund 700.000 Euro gefördert.


Mächtiger Hebel zum Erhalt der Biodiversität


Das Deutsche Weininstitut (DWI) nennt als Herausforderungen des aktuellen Jahrgangs zum einen die extreme Trockenheit im Juni und zum anderen die darauf folgenden starken Niederschläge bis in den August. „Extreme Wetterereignisse werden durch die menschengemachte Erderwärmung immer häufiger und intensiver – darauf müssen wir uns vorbereiten“, sagt DBU-Generalsekretär Alexander Bonde. Wer beim Weinbau in Klimaanpassungen investieren will, sollte nach seinen Worten zugleich den Artenschutz mitberücksichtigen. Denn Unternehmen – und damit auch Weingüter – haben Bonde zufolge einen „mächtigen Hebel zum Erhalt der Biodiversität in der Hand: durch Anpassen von Produktionsprozessen und durch schonenden Umgang mit Natur-Ressourcen“.


Extreme Wetterereignisse verringern Ertrag im Steillagen-Weinbau


An Steilhängen entlang des Rheins, der Mosel, des Mains, des Neckars und der Saale sieht man sie stellenweise noch: horizontal zum Gefälle angelegte und durch Trockenmauern gesicherte Terrassen mit Weinreben. Solche historisch geprägten Kulturlandschaften, die einen hohen Wert für die Artenvielfalt haben, bleiben häufig nur durch regionale Förderprogramme erhalten. Viele wurden in Falllinie umgebaut, um sie rentabler zu gestalten, denn der traditionelle Terrassenweinbau war reine Handarbeit. „Die Intensivierung des Weinbaus mit dem Anbau in Falllinie veränderte das Landschaftsbild der Steillagen. Weinstöcke in Falllinie, also entlang des Gefälles gezeilt, haben verbesserte Möglichkeiten der Mechanisierung“, sagt Prof. Dr. Ilona Leyer vom Institut für angewandte Ökologie der Hochschule Geisenheim. Das Problem im Zuge des Klimawandels: Wasser fließt schneller ab, sodass einerseits die Böden bei Dürre eher austrocknen und andererseits die Wucht eines Starkregens schon mal ganze Böden samt Rebstöcken mit sich reißen kann, so Leyer. „Infolgedessen lohnt sich das Bewirtschaften mancherorts nicht mehr und Flächen fallen brach“, sagt sie. So ist etwa in den überwiegend durch Steillagen-Weinbau geprägten Regionen Mittelrhein und Mosel in den vergangenen 31 Jahren ein Rückgang der bestockten Rebfläche um knapp 40 Prozent bzw. etwa 30 Prozent zu verzeichnen.


Begrünte Böschungen sichern terrassierte Rebzeilen bei Starkregen


Im Steillagen-Weinbau bietet die moderne Querterrassierung mit hangparallelen Gassen, die befahrbar sind, nach Leyers Worten mehrere Vorteile im Vergleich zum Anbau in Falllinie: „Unsere Untersuchungen zeigen, dass die mit begrünten Böschungen gesicherten Terrassen Extremwetterereignisse abmildern.“ Sie bieten also Erosionsschutz bei Starkniederschlägen und halten das Wasser länger im Boden. „Das lohnt sich nicht nur wirtschaftlich, sondern ist bei Verwendung regionalen Saatguts auch im Sinne des Artenschutzes“, so die Professorin. Von den besonnten wildkräuterreichen Hängen profitieren nachweislich Käfer, Ameisen, Heuschrecken und andere spezialisierte Insekten. Spinnen, Wildbienen und Vögel nutzen Leyer zufolge die ungestörten Weinbergsbrachen als Nist-, Nahrungs- und Rückzugsraum. Untersuchungsregion war die Unesco-Welterbe-Region Oberes Mittelrheintal. „Die Querterrassierung ist aber auf andere Steillagen-Anbaugebiete Deutschlands übertragbar“, sagt die Projektleiterin. Kooperationspartner waren die hessischen Staatsweingüter sowie ein hessischer und ein rheinland-pfälzischer Weinbau-Betrieb.


So wenige Pflanzenschutzmittel wie möglich: ein Gewinn für den Artenschutz


Neben der extremen Trockenheit sowie den anschließenden starken Niederschlägen gab es laut dem Deutschen Weininstitut noch eine dritte Herausforderung für den diesjährigen Wein-Jahrgang: die aus Asien stammende Kirschessigfliege. Kurz vor der Ernte befällt sie gesunde Früchte weichfleischiger Obstarten. „Beim Wein sind dies vorwiegend rote Rebsorten wie etwa Dornfelder und Trollinger“, sagt Daniela Kameke vom Institut für Phytomedizin des DLR Rheinpfalz. Als sinnvoll gelten das Überwachen der Population mit Monitoringfallen sowie regelmäßige Befallskontrollen. „Nur so können rechtzeitig Maßnahmen bei einem Befall eingeleitet werden“, sagt Kameke. Um das Monitoring für Weinbaubetriebe zu erleichtern, entwickeln die Firmen 3win Maschinenbau und Mabri.Vision aus Aachen zusammen mit dem DLR Rheinpfalz speziell mit Minicomputern und Kameras ausgestattete Monitoringfallen. Kameke: „Winzerinnen und Winzer behalten über eine Smartphone-App von jedem Ort mit Zugang zu mobilen Daten ihren Weinberg im Blick.“ Bei Befall kann dadurch der bestmögliche Zeitpunkt für eine Pflanzenschutzmittel-Anwendung bestimmt werden, um die optimale Wirkung zu erzielen. Ebenso wird die Entscheidung über eine vorgezogene Lese erleichtert, was unnötige Pflanzenschutzmitteleinträge in die Umwelt reduziert. Das entlastet nach ihren Worten Böden und Gewässer und ist zudem ein Gewinn für den Artenschutz.

 

Quelle: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

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Wir schaffen Strategien für eine nachhaltige und lebenswerte Zukunft

Klimawandel, Biodiversitätsverlust, Nachhaltigkeitsziele – die globalen Anforderungen unserer Zeit sind vielfältig!

Für unsere Hochschule mit ihrem klaren Schwerpunkt auf Sonderkulturen und deren Produkten sowie der nachhaltigen Entwicklung von Kulturlandschaften und städtischen Freiräumen ergeben sich aus diesen Herausforderungen zahlreiche Fragen: Wie können wir zukünftige Formen der Landbewirtschaftung entwickeln, insbesondere im Hinblick auf Pflanzen wie Weinreben, Obst und Gemüse, die eine intensive Kulturführung benötigen? Wie lassen sich Städte und Kulturlandschaften so gestalten, dass sie an die Auswirkungen des Klimawandels angepasst sind und zugleich Potenzial bieten, selbigem entgegenzuwirken? Wie können wir auch zukünftig eine wachsende Bevölkerung mit gesunden, sicheren und nachhaltig produzierten Lebensmitteln versorgen? Dies sind Beispiele, denen sich unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im globalen wie auch regionalen Maßstab stellen und an die sie in Forschung und Lehre anknüpfen – und deren Lösung mit Sicherheit zukünftig eine riesige Aufgabe darstellt! Unsere Forschung muss dabei gleichermaßen anwendungs- wie grundlagenorientiert sein. Durch zahlreiche Kooperationen sind wir mit renommierten Hochschulen und Forschungseinrichtungen, aber auch mit Partnern aus Wirtschaft und Verbänden, im In- und Ausland vernetzt. Diese Netzwerke müssen wir in Zukunft noch stärker nutzen, da die Dimension der Herausforderungen mittlerweile einen globalen Maßstab erreicht hat und Lösungswege kaum mehr adäquat von einzelnen Institutionen – unabhängig von deren Größe – bearbeitet werden können. So stellen wir uns gemeinsam, im grenzüberschreitenden Verbund, mit guten Ideen, klugen Köpfen sowie Engagement und Vehemenz den zahlreichen Herausforderungen in unseren Branchen.

Auf unserer Website wollen wir Ihnen einen Einblick in unsere Themengebiete und zum Teil weltweit einmaligen Infrastrukturen für Forschung und Lehre auf unserem Campus geben. Als Hochschule mit einem besonderen Profil und einem Fokus auf Arbeiten entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Sonderkulturen fühlen wir uns besonders verpflichtet, Strategien für eine nachhaltige und lebenswerte Zukunft zu schaffen. Erfahren Sie, welche Ansätze wir hierfür verfolgen:

Unsere Forschungsschwerpunkte

Nachhaltigkeit und Anbausysteme

Ertragssichere, qualitätsorientierte und nachhaltige Anbausysteme für Sonderkulturen entwickeln

Der Anbau von Reben, Obst, Gemüse und Zierpflanzen ist mit einer intensiven Kulturführung und einem hohen Ressourceneinsatz verbunden. Damit steht auch der Wein- und Gartenbau im Spannungsfeld, einerseits qualitativ hochwertige und marktgerechte Erzeugnisse in ausreichender Menge zu produzieren, andererseits aber auch zukunftsorientiert zu handeln, Natur- und Umweltaspekte vermehrt zu berücksichtigen und Ressourcen nachhaltig einzusetzen. Ziel unserer Forschungsarbeiten ist daher die Entwicklung von innovativen und ökologisch verträglichen Anbaustrategien für Sonderkulturen. So arbeiten wir an der Züchtung neuer Sorten oder Wuchsformen, die besser an den Klimawandel, an Standorteigenschaften oder an Schaderreger angepasst sind, nur einen reduzierten Ressourceneinsatz benötigen und eine effiziente und für die Produzierenden ertragssichere Produktion ermöglichen. Des Weiteren erproben wir intelligente Sensorsysteme, um die Nutzung knapper Ressourcen wie Wasser und Nährstoffe gezielt zu steuern und zu optimieren und prüfen alternative Strategien wie den Einsatz mikrobieller Antagonisten zur Kontrolle von Schaderregern oder den Zusatz von Stoffen zur Verbesserung der Standortbedingungen. Gemeinsam mit unseren Partnern erarbeiten wir Maßnahmen zur Diversifizierung der Anbausysteme von Sonderkulturen, um Ökosystemleistungen und Biodiversität zu erhalten.

Qualität, Vermarktung und Bioökonomie

Agrarische Produkte mit Schwerpunkt pflanzliche Erzeugnisse innovativ und sicher verarbeiten und vermarkten und im Sinne der Bioökonomie nutzen

Nachhaltiges Handeln in der Produktion von Lebensmitteln erstreckt sich von der Erzeugung der Kulturen über die Verarbeitung bis zur Abgabe der Produkte an die Verbraucherin bzw. den Verbraucher. Zugleich müssen die zu vermarktenden Produkte sicher und gesundheitlich unbedenklich sein. Ein nachhaltiges Wirtschaftssystem muss außerdem biologische Ressourcen, Prozesse und Systeme noch effizienter als bisher nutzen. Damit ist Bioökonomie in der Lebensmittelproduktion ein wichtiger Pfeiler, um Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Dies greifen wir in unseren Forschungsarbeiten auf. So befassen wir uns mit der Entwicklung energieeffizienter und ressourcenschonender Verarbeitungsweisen von pflanzlichen Erzeugnissen sowie mit der Gewinnung und Formulierung von funktionellen Inhaltsstoffen aus Ernteprodukten und deren Nebenstoffströmen. Darüber hinaus werden Mikroorganismen hinsichtlich ihres Potentials als Schutzkultur bei der Lebensmittelherstellung untersucht. In Verbundprojekten mit externen Partnern bewerten wir auch die gesundheitliche Wirkung von pflanzlichen Inhaltsstoffen. Erzeugte Produkte werden durch unser hochschuleigenes Panel intensiv sensorisch bewertet. Marktforschungsdaten, Unternehmensanalysen und Analysen des Konsumverhaltens der Kundinnen und Kunden helfen, insbesondere im Bereich der Vermarktung von Wein Trends zu erfassen und daraus Muster für zukünftige Marketingstrategien abzuleiten. Des Weiteren analysieren wir die logistischen Herausforderungen in der Produktionskette von Lebensmitteln vom Betrieb zur Endkonsumentin und zum Endkonsumenten, von der Verpackung zur Distribution.

Kulturlandschaft und Urbane Räume

Kulturlandschaften und städtische Freiräume zukunftsfähig gestalten und weiterentwickeln

Kulturlandschaften und urbane Räume haben in der Vergangenheit tiefgreifende Veränderungen erfahren. So hat eine Intensivierung der Landnutzung zu einem Verlust wertbestimmender Merkmale und zu einem Rückgang der biologischen Vielfalt geführt. Gesellschaftliche Veränderungen und Anforderungen beeinflussen auch die Freiraumplanung von Stadtregionen, deren Lebensqualität nicht zuletzt vom Vorhandensein grüner Infrastrukturen wie Grüngürtel oder Parks geprägt wird. Hier setzen unsere Forschungsarbeiten an, in denen wir uns mit der Entwicklung von Methoden zur Evaluierung der städtischen Freiraumgestaltung sowie der Untersuchung der sozialen Nachhaltigkeit und Leistungsfähigkeit von urbanen Freiräumen befassen. Des Weiteren werden Verfahren zur Begrünung bodenferner Standorte entwickelt und Aspekte zur Verwendung von Pflanzen im urbanen Raum insbesondere vor dem Hintergrund des Klimawandels erarbeitet. Zudem zeigen wir Strategien auf, um insbesondere Weinbau-Kulturlandschaften an die Herausforderungen des Klimawandels anzupassen und biologische Vielfalt bzw. den Erhalt einzelner Zielarten in der Kulturlandschaft zu sichern. Anknüpfend an die Entwicklung nachhaltiger Anbausysteme bieten unsere Arbeiten aber auch Raum für die Entfaltung neuer Produktionsszenarien, die nachhaltige und multifunktionale Kulturlandschaften mit hohem ökologischen und touristischen Wert schaffen.

Klimawandel, Stoffkreisläufe und Ökobilanzen

Risiken des Klimawandels beurteilen und Strategien zur Anpassung und Minderung der Folgen erarbeiten

Der Klimawandel und die mit ihm verbundenen Änderungen hinsichtlich Temperatur- und Niederschlagsverteilung sowie atmosphärischer CO2-Konzentration zeigt bereits jetzt erhebliche Auswirkungen auf die Produktionssicherheit und die Produktionsbedingungen von Sonderkulturen, auf Stoffkreisläufe in Böden und Ökosystemen sowie auf die Planung und das Management von urbanen Grün- und Freiraumflächen. Damit werden Entwicklungen von Anpassungsstrategien für den Wein- und Gartenbau notwendig, die im Fokus unserer Forschungsarbeiten stehen. So werden Maßnahmen zur Deckung des zukünftigen Wasserbedarfs und zur Kontrolle von (neuen) Schaderregern entwickelt. Des Weiteren untersuchen wir Effekte veränderter klimatischer Verhältnisse auf Fruchtertrag, Fruchtqualität, Inhaltsstoffe sowie Aromen von Trauben und gartenbaulichen Produkten. Schließlich erarbeiten wir Strategien für eine aktive Verringerung der Treibhausgasemissionen (Mitigation) in der landwirtschaftlichen Praxis und bilanzieren diese im Sinne einer Nachhaltigkeitsbewertung hinsichtlich der CO2-Kompensation. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Erforschung der Auswirkungen des Klimawandels auf den Weinbau in Steillagen, auch vor dem Hintergrund der Kulturlandschaftsentwicklung, der Steigerung der Biodiversität und damit der Förderung von Ökosystemdienstleistungen.

 

Digitalisierung und Modellierungen

Digitalisierung in der Produktion und Vermarktung von Sonderkulturen und in der Landschaftsplanung verwirklichen

Digitale Anwendungen haben in vielen Bereichen entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Sonderkulturen Eingang gefunden. So werden intelligente Technologien und automatisierte Arbeitsprozesse beim Anbau der Kulturen, wie beispielsweise bei der Düngung und beim Pflanzenschutz, aber auch bei der Verarbeitung, dem Transport und der Vermarktung eingesetzt. Nachhaltige Anbau-, Verarbeitungs- und Vermarktungsstrategien werden digitale Techniken zukünftig noch stärker nutzen. Dies greifen wir in unseren Forschungsarbeiten auf und arbeiten so an der Entwicklung berührungsloser Sensortechnik und einfach zu bedienender Prognosemodelle zur Optimierung der Ressourcennutzung sowie zur Früherkennung von Stress und Krankheiten. Digitale Entwicklungen werden auch in verfahrenstechnischen Ansätzen eingesetzt, beispielsweise beim Einsatz von Drohnen zur Pflanzenschutzapplikation oder zur zielgerichteten Erfassung des Nährstoffbedarfs eines Pflanzenbestandes. Über eine digitale Simulation des Pflanzenwachstums und eine Modellierung von virtuellen Weinbergen wollen wir überdies die Folgen des Klimawandels auf Pflanzenarchitektur und Stressereignisse prognostizieren. In der Getränkeproduktion ermöglicht die Modellierung komplizierter Verfahrensschritte eine genaue Analyse und damit Optimierung dieser Abläufe. Eine optimierte Datenerfassung erlaubt es zudem, Lieferketten von der Erzeugerin bzw. vom Erzeuger zur Produzentin bzw. zum Produzenten effizienter zu gestalten.

Unsere Hochschule bietet einmalige Möglichkeiten, wissenschaftlich herausragende und zugleich praxisnahe Forschung entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Sonderkulturen zu betreiben. Vizepräsidentin Forschung Prof. Dr. Annette Reineke