Extensiv genutzte Wiesen und Weiden haben eine hohe Bedeutung für die biologische Vielfalt in Agrarlandschaften. Durch räumlich und zeitlich hochauflösende Satellitendaten können Komponenten dieser Vielfalt abgebildet werden.

Ziel des EU Vorhabens DiverIMPACTS ist es, das Potenzial verschiedener diversifizierender Anbaumaßnahmen für eine verbesserte Produktivität bei gleichzeitiger Förderung der Ökosystemdienstleistungen und der Ressourcen-Effizienz nutzbar zu machen.

RELEVANT quantifiziert und bewerten die Wirkungen diversifizierter Fruchtfolgen mit Ackerbohne und Erbse auf die Diversität von Bestäubern und Raubarthropoden und die von diesen erbrachten regulierenden Ökosystemleistungen.

Um Grünland zu erhalten und nachhaltig zu nutzen, wird durch das Projekt eine Methode zur großräumigen Erfassung und Bewertung des Grünlandes entwickelt und angewendet, optimierte, gesamtbetriebliche und übertragbare Nutzungskonzepte erarbeitet und Grünland-Fördermodalitäten weiterentwickelt.

Berggrünlandflächen sind durch Nutzungsauflassung quantitativ und qualitativ gefährdet. Ameisen dienen in diesem Projekt als Indikator zur Bewertung standortangepasster Nutzungsoptionen zur Erhaltung von Dauergrünland.

Die EU ist bestrebt, durch die Greening-Maßnahmen der GAP, dem voranschreitenden Biodiversitätsverlust in Agrarlandschaften entgegenzuwirken. Dazu wurden Leguminosen und viele Zwischenfruchtmischungen als Ökologische Vorrangflächen im Rahmen der Greening-Maßnahmen anerkannt. Diese sollen durch eine zeitliche und räumliche Erhöhung und Diversifizierung der Agrarlandschaft förderliche Habitate und Ressourcen für die Biodiversität bereitstellen. Kern dieses Projektes ist es anhand einer Literaturauswertung zu untersuchen, inwieweit dies zutrifft und welche Rolle Faktoren wie Düngung, Pflanzenschutz und Erntetermine in Zusammenhang mit dem Anbau von Zwischenfrüchten und Leguminosen für die Biodiversität spielen.

Die Vögel der Agrarlandschaft wie z.B. Feldlerche und Goldammer sind in den vergangenen Jahrzehnten in ihren Beständen zurückgegangen. Wir forschen nach den möglichen Ursachen und betrachten dazu den Zusammenhang zwischen Veränderungen der Landnutzung und der Bestandsentwicklung dieser Vögel. Die Ergebnisse tragen wesentlich dazu bei, zielgerichtete und regional differenzierte Maßnahmen zu entwickeln, um negativen Bestandstrends der Agrarvögel entgegen zu wirken.

Nach dem neuesten Kenntnisstand bewirkt der Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration zwar eine Zunahme des Kornertrags von Weizen, aber der Eiweißgehalt und damit die Weizenqualität wird beeinträchtigt. Dies ist ein erhebliches Problem für die Ernährungssicherheit, das mit geeignete Anbau- und züchterische Maßnahmen gelöst werden muss.

Nach jüngsten Modellabschätzungen gefährdet insbesondere die mit dem Klimawandel verbundene Zunahme von Hitzeperioden die Getreideerträge und dies nicht nur in Deutschland sondern weltweit. Hitzeeffekte auf Getreide wurden in der Regel in Topfversuchen im Gewächshaus untersucht und Feldversuche mit gleichzeitiger Manipulation der CO2-Konzentration, die bekanntermaßen auch die Bestandestemperatur beeinflusst, gibt es bisher nicht.

Kulturlandschaften und Landnutzung unterliegen einem ständigen Wandel. Um Auswirkungen von Landnutzungs- und Landschaftswandel auf die biologische Vielfalt langfristig untersuchen und bewerten zu können, ist es notwendig, eine Geodatenbank aufzubauen und zu pflegen, die biodiversitätsrelevante Datensätze vorhält.

Verschiedene Schlüsselarten unter den Bodentieren werden vielfach als ecosystem engineers (Ökosystem-Ingenieure) andere hingegen als decomposers (Zersetzer) bezeichnet. Damit wird jeweils ihre funktionelle Bedeutung für Bodenfunktionen in den Mittelpunkt gerückt. In genutzten Böden erbringen Bodentiere entsprechend ihrer spezifischen Verhaltensweisen und Anpassungen an ihren Lebensraum ökologisch unverzichtbare Leistungen.

Landwirtschaftliche Managementmaßnahmen wie Bodenbearbeitung, Fruchtfolge, Pflanzenschutz, Düngung etc. steuern die Biodiversität d.h. die Vielfalt der Arten in einem Agrarökosystem. Vorkommen und Häufigkeit verschiedener Arten der Bodenfauna nehmen entscheidenden Einfluss auf die Bodenfunktionen.

Das Verbundprojekt F.R.A.N.Z. entwickelt und erprobt praxistaugliche und wirtschaftlich tragfähige Maßnahmen für mehr Biodiversität in der Agrarlandschaft. Zwei Teilprojekte widmen sich sowohl ökologischen als auch sozioökonomischen Fragestellungen.

Mit Hilfe eines neuen Methodenrepertoirs soll die Vielfalt und Funktion mikrobieller Gemeinschaften in Böden und anderen Habitaten untersucht werden um darauf aufbauend Strategien zu entwickeln, deren Leistungen für agrar-relevante Prozesse zu schützen und zu nutzen.

Angesichts des kontinuierlichen Anstiegs der CO2-Konzentration und dem damit verbundenen Klimawandel bleibt zu klären wie sich diese Änderungen zukünftig auf Wachstum, Ertrag und Ertragsqualität der landwirtschaftlichen Kulturpflanzen bzw. auf die Ernährungssicherheit auswirken.

Im Rahmen des UNECE "Übereinkommens über weiträumige, grenzüberschreitende Luftverunreingungen" (Convention on Long-range Transboundary Air Pollution, CLRTAP) wurde Ende der 1980er Jahre das internationale Netzwerk ICP Vegetation ins Leben gerufen, um den Einfluss von Luftverunreingungen auf die Vegetation zu untersuchen und zu bewerten. Mitarbeiter des Thünen-Instituts für Biodiversität sind seit Beginn an dem Programm beteiligt und koordinieren als nationales programmzentrum (National Focal Centre, NFC) die deutschen Aktivitäten.

Gentechnik wird zur Herstellung neuartiger Kulturpflanzen und biotechnologischer Produkte genutzt. Bevor derartige Organismen in die Umwelt gelangen, muss jedoch deren Unbedenklichkeit für Mensch, Tier und Ökosysteme beurteilt und sichergestellt werden.

Das Projekt ist Teil des BiodivERsA-Verbundprojektes SoilMan (Ecosystem services driven by the diversity of soil biota – understanding and management in agriculture). Im Fokus stehen Ökologie und Ökonomie von Ökosystemdienstleistungen durch Bodenorganismen.

MEDIATE stellt sich dem Problem des Rückgangs der Biodiversität in landwirtschaftlich intensiv genutzten Regionen durch einen partizipativen Ansatz in zwei Landkreisen Niedersachsens. Fragen zur Ökonomie, Ökologie und Akzeptanz stehen im Zentrum der Arbeiten.

Zur Nachhaltigkeitsbewertung von Landnutzungsänderungen und Managementmaßnahmen nehmen Bioindikatoren, die auf Kenntnissen zur Vielfalt der Bodenorganismen sowie ihrer ökologischen Leistungen basieren, eine zentrale Stellung ein.

Für die Anpassung der Landwirtschaft an den Klimawandel wird die Vielfalt von Kultur- und Wildpflanzen in Agrarlandschaften eine entscheidende Rolle spielen. Dazu muss bekannt sein, welche Potenziale innerhalb von Kulturpflanzen zur Anpassung an den Klimawandel stecken. Wir untersuchen hierzu die Rolle des CO2-Düngeeffektes in Kombination mit Trockenstress auf Genotypen von Kulturpflanzen.

Vorbehandeltes Abwasser stellt eine wichtige Möglichkeit dar, Getreide und Gemüse in wasserarmen Gebieten mit Nährstoffen zu versorgen, jedoch müssen die Risiken, die von möglicherweise vorhandenen pathogenen Bakterien ausgehen, beherrscht werden.

Ziel dieses EU Projektes ist es, die Bedeutung unterschiedlicher biogegrafischer Regionen für die Umweltsicherheitsbewertung gentechnisch veränderter Pflanzen, die in Europa angebaut werden sollen, zu analysieren.

Wir generieren ein umfassendes Ökobilanzierungsinstrument zur Abschätzung der Umweltauswirkungen verschiedener Optionen der Bioenergie-Produktion mit einem Schwerpunkt auf Biogas. Das Instrument wird DEFRA und anderen Akteuren zur Verfügung stehen.

Clostridien sind Bakterien die in großen Mengen in Biogasanlagen bei der Zersetzung von organischer Substanz auftreten. Können sich dort auch unbeabsichtigt problematische Clostridien vermehren?

Die landwirtschaftliche Produktion von pflanzlichen Lebens- und Futtermitteln sowie nachwachsenden Rohstoffen setzt einen gesunden Boden voraus. Bodenbürtige Krankheitserreger gefährden jedoch Qualität und Quantität des Ernteguts. Ökologische Leistungen aus dem Biodiversitätspool unserer Böden können die nachhaltige Bekämpfung von Bodenschadpilzen und die Vorsorge gegen hohe Toxinbelastung unterstützen.

Die biogeochemischen Grenzflächen (BGIs) sind die organo-mineralischen Oberflächen von Bodenpartikeln, die mit Mikroorgansimen besiedelt sind. Je nach Partikelgröße können sie unterschiedliche physikochemische Eigenschaften aufweisen.

Wir untersuchen den Anbau streifenförmiger Kurzumtriebsplantagen in Kombination mit konventionellem Ackerbau auf drei praxismaßstäblichen Flächen in Deutschland. Ziel ist eine ökologische Bewertung dieser Landnutzungsform.

Sorghum-Hirsen können als C4-Pflanzen mit hohen Trockenmasseerträgen zukünftig als Alternative zu Silomais in Bioenergiefruchtfolgen angesehen werden. Unter sich rasch ändernden Klimabedingungen kommt dabei der Trockenstresstoleranz der Hirsen eine entscheidende Bedeutung zu. Die mit dieser Bedeutung verknüpften Charakteristik des Wurzelwachstums und der Wasseraneignung der Sorghum-Hirsen ist unter den Bedingungen Mitteleuropas allerdings kaum untersucht. Es ist außerdem ungeklärt, wie sich in diesem Zusammenhang der Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration auswirkt.

Oft wird auf eine Diversifizierung der Agrarproduktion von der genetischen über die Betriebs- bis hin zur Landschaftebene als eine entscheidende Maßnahme zur Anpassung an den Klimawandel hingewiesen. Welche Rolle Agrobiodiversität auf diesen Ebenen spielen kann, ist umstritten. Es soll der Sachstand zu dieser Problematik in Form einer Literaturstudie dargestellt und im Hinblick auf die deutsche Situation bewertet werden.

Unter den Spurengasen in der Atmosphäre ist Ozon ein hoch phytotoxischer Luftschadstoff, dessen Konzentration weiter ansteigt. Der Einfluss von Ozon auf die Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen ist jedoch weitgehend unbekannt. Wir untersuchen die Auswirkungen von Ozon auf die Biodiversität terrestrischer Ökosysteme in Form von Experimenten, Literaturstudien sowie mit Hilfe von Modellierungs- und Kartierungsansätzen. Die Ergebnisse liefern die Grundlagen für eine nationale Risikoabschätzung sowie für die Festlegung der kritischen Belastungswerte für Ozon zum Schutz der Vegetation.

Die Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum L.) ist eine Energiepflanze die als Dauerkultur angebaut wird und eine Ergänzung zu Mais für Biogas darstellt. Unser Projekt erforscht die Bedeutung der Silphie im Agrarökosystem für die biologische Vielfalt.

Die Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum) ist mit ihrem hohen Ertragspotential eine vielversprechende Kandidatin zur Biomasseproduktion, um dem Problem enger Maisfruchtfolgen und monotoner Agrarlandschaften zu begegnen. Der mehrjährige Lebenszyklus, die lange Blühphase sowie der geringe Bedarf an Bodenbearbeitung und Pflanzenschutzmaßnahmen bedeuten positive Effekte für die biologische Vielfalt und die damit verknüpften ökologischen Dienstleistungen.

Dieses Projekt ist Teil eines EU-weiten Konsortiums (AMIGA), das im wesentlichen Basisdaten zur Biodiversität in Agrarökosystemen in der EU liefern, geeignete Bioindikatoren für verschiedene Regionen Europas definieren, das Wissen über mögliche umweltrelevante Langfristeffekte zu genetisch veränderten (GV) Pflanzen verbessern und die Wirksamkeit des EFSA Guidance Dokumentes zur umweltbezogenen Risikobewertung von GV Pflanzen testen soll.

Für die Erforschung der bodenzoologischen Biodiversität ist mit der Metadatenbank "Edaphobase" ein öffentlich zugängliches, leistungsstarkes Werkzeug verfügbar.

Um auch zukünftig eine hohe Pflanzenproduktion zu sichern, muss die vom IPCC prognostizierte Klimaänderung, d.h. Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration und der Temperaturen und Zunahme der Sommertrockenheit, berücksichtigt werden. Die C4 Pflanze Mais hat derzeit die höchsten Biomasseerträge und spielt daher eine herausragende Rolle als Energiepflanze. Weitere C4-Pflanzen mit einem hohen Wachstumspotential und ähnlichen Habitus wie Mais sind Sorghumhirsen. Sie sind an warme Standorte angepasst und liefern bei Trockenheit höhere Biomasseerträge als Mais. Diese Kulturpflanze wird mittlerweile auch in Deutschland angebaut als Alternative zu Mais, um die Fruchtfolge aufzulockern und um die Anbaufläche für Energiepflanzen auf Grenzertragsstandorten zu verlagern und so die Konkurrenz zwischen Nahrungs- und Energieproduktion zu entschärfen.

Für die Anpassung der Landwirtschaft an den Klimawandel wird die Vielfalt von Kultur- und Wildpflanzen in Agrarlandschaften eine entscheidende Rolle spielen. Dazu muss bekannt sein, welche Potenziale innerhalb von Kulturpflanzen zur Anpassung an den Klimawandel stecken. Wir untersuchen hierzu die Rolle des sog. CO2-Düngeeffektes, d.h. der grundsätzlich positiven Wachstumsreaktion von Kulturpflanzen auf die sehr rasch zunehmende CO2-Konzentration in der Atmosphäre.

Nach den Klimaprognosen des IPCC ist bis Mitte dieses Jahrhunderts mit einem Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration auf ca. 500-600 ppm und einer Abnahme der Sommerniederschläge zu rechnen. Im Rahmen des BMBF-Forschungsvorhabens LANDCARE 2020 wird vom Institut für Biodiversität des vTI ein zweijähriges Feldexperiment durchgeführt, in dem der Einfluss dieser beiden Faktoren auf den Maisanbau untersucht werden soll. Dabei soll insbesondere der Wasserhaushalt des Agrarökosystems genauer untersucht werden.

Führt eine Erhöhung der Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre zu einem verstärkten Pflanzenwachstum (Kohlendioxid-Düngeeffekt) und wie werden andere Stoffwechsel-Parameter, etwa der Wasserverbrauch und die Qualität, beeinflusst? Ändert sich durch diese Vorgänge auch die biologische Vielfalt auf den Äckern?

Ökosysteme landwirtschaftlich genutzter Böden leben von der Wechselwirkung ihrer Bodenorganismen. Wie wirken sich unterschiedliche Systeme der Bodenbearbeitung auf das vielfältige Bodenleben aus?