Die Landwirtschaft verursacht gegenwärtig massive Umweltschäden. Die intensive Tierhaltung ist dabei ein entscheidender Treiber - über ihre direkten Umweltwirkungen und indem sie über den hohen Futtermittelbedarf eine Intensivierung des Ackerbaus notwendig macht. Ein alleiniger Wandel der Nutztierhaltung reicht jedoch nicht aus, da sonst die Gefahr besteht, dass negative Umwelteffekte lediglich verlagert werden. Eine dauerhaft umweltverträgliche Nutztierhaltung daher ist nur in Kombination mit einem korrespondierenden, nachhaltigen Konsum und entsprechenden Veränderungen in der gesamten Lebensmittelwertschöpfungskette denkbar. Ziel des Vorhabens ist es anhand politischer Handlungsempfehlungen der Agrarumwelt- und Ernährungspolitik Orientierung zu geben, wie der nötige Wandel von Landwirtschaft, Verarbeitung, Distribution und Konsum mit Fokus auf eine umweltverträgliche Nutztierhaltung gelingen kann. Zum anderen soll mittels Öffentlichkeitsarbeit, Netzwerkarbeit und Fachgesprächen direkt in die Gesellschaft und Fachöffentlichkeit hinein gewirkt werden, um nachhaltige Ernährungsweisen und ein gesellschaftliches Umfeld zu unterstützen, das für die Erreichung einer umweltverträglichen Nutztierhaltung zuträglich ist. Dazu werden, verbunden über alle Bereiche und unter Berücksichtigung aktueller Prozesse, konkrete, praktikable und umsetzbare Vorschläge entwickelt, wie wesentliche Instrumente der Agrarumwelt- und Ernährungspolitik (Ordnungsrecht, Steuern und Abgaben, Subventionen, Kennzeichnungen, Angebotsgestaltung in öffentlichen Kantinen, Informationskampagnen, vielfältige Förderprogramme) ausgestaltet und in Einklang gebracht werden können, um einen Wandel zu ermöglichen. Besondere Bedeutung werden hierbei die gemeinsame Agrarpolitik der EU und wie Weiterentwicklung und Konkretisierung der 'Farm-to-Fork-Strategy' der EU-KOM einnehmen. Hierzu ist vorgesehen, die Einzelaktivitäten der UBA-Facheinheiten im Rahmen eines übergeordneten Ansatzes zusammen zu führen.
Im Forschungsprojekt 'Mechanische Unkrautbekämpfung in herbizidfreien, regenerativen no-till Ackerbau- und Lebendmulchsystemen (DiNoHerb)' sollen regenerative Ackerbausysteme mit Direktsaatverfahren in der Ackerbaupraxis realisierbar werden und sich lohnen. Folgende Ziele werden angestrebt: - Gleich hoher Ertrag und mindestens gleich hohe Ertragsqualität im Vergleich zu betriebsüblichen, auf Bodenbearbeitung basierenden Anbausystemen - Senkung der Verfahrenskosten (weniger Anschaffungsinvestitionen, Betriebsstoffe, Arbeitszeit u.a.) um rd. 25% bei Verzicht auf Bodenbearbeitung - Direktsaat unter Verzicht auf Herbizide aller Art - Ersatz durch effiziente mechanische Verfahren ohne Bodeneingriff - Erzielung ökologischer Vorteile durch eine ressourcenschonende Bodenbewirtschaftung als Beitrag zu einer nachhaltigen Landwirtschaft: Reduktion von Wind-/Wassererosion sowie Verschlämmung, Verbesserung von Bodenstruktur und Artenvielfalt auf und im Boden, Verminderung von Bodenverdichtungen, höhere Bodeninfiltrationsleistung, erhöhte CO2-Speicherkapazität, verbesserte Resilienz der Anbausysteme - Erhöhung der Biodiversität infolge eines verbesserten Nahrungsspektrums im Oberboden für die Tierwelt. Dazu sollen in Zusammenarbeit zwischen TH Köln, Lemken GmbH & Co. KG, DSV Deutsche Saatveredelung AG sowie RWZ Raiffeisen Waren-Zentrale Rhein/Main eG folgende Arbeitspakete umgesetzt werden: AZ1 Entwicklung einer effizienten Technologie zur Regulierung von Unkräutern, Ungräsern, Zwischenfrüchten und Untersaaten in Direktsaat-Lebendmulchsystemen. AZ2 Erprobung und Validierung geeigneter Zwischenfruchtmischungen mit Abstimmung auf die Gerätetechnik. AZ3 Erprobung und Validieren geeigneter Untersaaten- und Beisaatenmischungen sowie eines Managementkonzeptes für Unter- und Beisaaten.
Der Boden beeinflusst durch Wasserhaushalt, Temperaturverhältnisse, Bodenstruktur, Bodenleben, Lufthaushalt und Angebot an Nährstoffen den Charakter und die Qualität des Weines. Der Einfluss des Bodens auf die Weinqualität erfolgt über die Versorgung mit Nährstoffen. Ausreichend und regelmäßig gedüngte Böden erbringen gehaltvollere Weine. Der Nährstoff Kalium spielt in der Rebenernährung eine Schlüsselrolle. Kalium ist für die Wasseraufnahme und den Wasserhaushalt wesentlich, da es quellend wirkt und das Öffnen und Schließen der Spaltöffnungen regelt. Kalium ist als wichtiges Element für viele Enzymreaktionen am Eiweiß- und Kohlehydratstoffwechsel und damit an der Zucker- und Bukettbildung beteiligt. Außerdem fördert es die Trauben- und Holzreife sowie die Frosthärte. Kaliumreiche Weine sind gut gepuffert und dadurch wird die geschmackliche Wirkung der Säuren im Wein als weniger scharf und harmonisch empfunden. In den Richtlinien für die sachgerechte Düngung im Weinbau wird derzeit die jährliche Ausbringung folgender Mengen an Kalium (K) empfohlen: Gehaltsstufe A: 100 kg, Gehaltsstufe B: 83 kg, Gehaltsstufe C: 66 kg und Gehaltsstufe D: 33 kg. Aufgrund immer wieder auftretender Kaliummangelsymptome sowohl an Blättern als auch an Beeren und im Besonderen aufgrund des Auftretens von Traubenwelke soll diese Empfehlung evaluiert und adaptiert werden, um eine gute Versorgung der Reben zu gewährleisten.
Die Saatgutbeschichtung ist ein Verfahren, welches in der Landwirtschaft bei über 50 Pflanzenarten angewandt wird und zur Verbesserung der Lagerung, Lebensfähigkeit und Keimung von Saatgut dient, was zu einem beschleunigten Pflanzenwachstum und höheren Erträgen führt. Bei herkömmlichen Saatgutbeschichtungen werden nicht abbaubare synthetische Polymere wie Polyether oder Polyurethane verwendet. Diese bieten nicht nur ein schlechtes Verhältnis zwischen Wirkstoff und Polymer, sondern tragen auch zur Verschmutzung durch Mikroplastik bei. Zukünftige EU-Verordnungen werden solche Materialien verbieten. Um diese Einschränkungen zu überwinden, schlagen wir die Entwicklung einer neuen Technologie vor, welche für die langfristige Konservierung und verbesserte Keimung von Saatgut in verschiedenen Klimazonen erforderlich ist. Wir schlagen eine adaptive Technologie zur Beschichtung von lebendem Saatgut vor, bei der ein Zusammenspiel zwischen biobasierten Hydrogelen und Nutzbakterien genutzt wird. Polysaccharide wie Dextran und Pektin, werden chemisch modifiziert, um funktionelle Gruppen zu integrieren, die für die Bildung kovalenter Vernetzungen in Hydrogelen verwendet werden können. Bifunktionelle Adhäsionspeptide werden zur Dekoration der Oberfläche von Bakterien verwendet, um eine nicht-kovalente Bindung der Bakterien an die Polysaccharidketten des Hydrogels zu gewährleisten. Anschließend werden reaktive Polysaccharide, Vernetzer oder Enzyme mit peptiddekorierten Rhizobakterien und Trehalose kombiniert und mit Hilfe einer Trommelbeschichtungstechnik auf verschiedene Samen aufgebracht. Wir werden die Beschichtungen auf molekularer, zellulärer und makroskopischer Ebene untersuchen und dabei die Dynamik der Vernetzungen, die Wechselwirkungen zwischen Peptiden und Bakterien, das Verhalten der Bakterien in den Hydrogelschichten sowie die Keimung der beschichteten Samen untersuchen. Folgende Ziele sollen erreicht werden: 1) Verbesserung der Trockentoleranz durch die Entwicklung programmierbarer Hydrogele, die nützliche Bakterien, Sporen und Samen als Reaktion auf Umwelteinflüsse rehydrieren. Dadurch wird die Anpassungsfähigkeit verbessert und das Wachstum in verschiedenen Klimazonen gefördert. 2) Entwicklung von Biohydrogel-Vernetzungen für die kontrollierte Keimung von Sporen und Mobilitätserhaltung von Bakterien. 3) Erforschung der Integration verschiedener Bakterienpopulationen für interaktive Kommunikation und langfristige Anpassungsfähigkeit in komplexen Ökosystemen. 4) Entwicklung umweltfreundlicher Saatgutbeschichtungen mit kontrolliertem Abbau, um Mikroplastik zu bekämpfen und so eine nachhaltige Landwirtschaft zu fördern. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Biohybridtechnologie durch systematisches Design und Synthese von adaptiven lebenden Materialien voranzutreiben und Anwendungen für die Saatgutbeschichtung zu erforschen. In der zweiten Phase sollen diese Saatgutbeschichtungen in verschiedene Umgebungen untersucht werden.