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Evaluierung der Wirksamkeit verschiedener Vergrämungsmaßnahmen zum Schutz von Wildtieren und zur Optimierung landwirtschaftlicher Produktionsprozesse

Zielsetzung: Jedes Jahr werden bei der Mahd von Dauergrünland und Feldgras Rehkitze und Junghasen getötet sowie die Gelege von Bodenbrütern ausgemäht. Für die Landwirtschaft stellt dies ein hohes Risiko für die Nutztiere dar, denn durch Kadaver verunreinigte Silagen enthalten Clostridium botulinum, was insbesondere bei Wiederkäuern zu Botulismus führt. Des Weiteren ist der Landwirt dazu verpflichtet, die zu mähende Fläche abzusuchen, was bei Unterlassen zu hohen Strafen führen kann, sollte ein Jungtier zu Schaden kommen. Aus diesen Gründen wird in der Landwirtschaft darauf geachtet, Jungwild aus Flächen zu vergrämen. Trotz intensiver Bemühungen zur Vergrämung durch das Absuchen der Flächen mit brauchbaren Jagdhunden, dem Aufstellen von Wildscheuchen, akustischen Warnern und dem Verteilen von Duftstoffen hat sich die Situation in den letzten Jahren dramatisch verschärft. Auch im Ackerbau gibt es innovative Technologien wie die Saat von Mais in eine unmittelbar vorher gewalzte Zwischenfrucht, die für Wildtiere ein hohes Risiko darstellen. Mit dem vorliegenden Projekt soll ein Beitrag zur Anwendung innovativer Technologien zur naturschutzgerechten Optimierung in landwirtschaftlichen Produktionsprozessen während der Grünlandmahd sowie im Ackerbau während der Maissaat in Zwischenfrüchte geleistet werden. Es ist davon auszugehen, dass verschiedene Vergrämungsmaßnahmen unterschiedlich schnell eine Wirkung entfalten und einen abweichenden Wirkungskreis haben. Ziel des Projekts ist die Evaluierung dieser Unterschiede. Aus diesem Grund wird innerhalb des Projekts unter Berücksichtigung der jeweiligen Umgebungsstruktur einer Fläche mit verschiedenen Vergrämungsmitteln gearbeitet. Da eine geordnete Kommunikation der gemachten Erfahrungen von ehrenamtlichen Wildrettern meist nicht stattfindet, können andere Wildtierretter davon nicht profitieren. Daher ist eine gezielte Öffentlichkeitsarbeit mit Vorträgen in unterschiedlichen Personenkreisen, Beiträgen in Tageszeitungen, einschlägigen Fachzeitschriften und auf Tagungen sowie die Entwicklung eines Maßnahmenkatalogs zu verschiedenen Methoden der Vergrämung und Risikoeinstufungen von Grünlandflächen mit einer Übersicht zu rechtlichen Grundlagen ebenso Ziel des Projekts.

De-Methanisierung von Flüssigmist, Teilvorhaben 2: Entwicklung intelligenter Digitalisierunstechnologien

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionenverantwortlich. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Das Vorhaben zielt daher auf die Entwicklung von hochgradig standardisierten und automatisierten Güllekleinanlagen für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 150 Großvieheinheiten (GV) ab, um die Treibhausgasemissionen zu senken und gleichzeitig auch die Gerüchsbelästigung zu mindern. Diese Güllekleinanlagen beruhen auf dem Konzept der Hohenheimer zweistufigen Güllevergärung, bestehend aus einem Rührkessel- und einem Festbettreaktor mit einer Rückführung nicht abgebauter Faserstoffe zwischen den beiden Prozessstufen. Diese standardisierten Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Diese Anlagen können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Die Integration eines Festbettreaktors in das Gesamtkonzept ermöglicht durch dessen hohe Prozessstabilität und Lastflexibilität eine Biogasproduktion, die jederzeit exakt dem Bedarf angepasst werden kann. Zudem soll das BHKW der Anlagen auf eine durchschnittliche Laufzeit von ca. 14 Stunden je Tag ausgelegt werden, so dass Strom und Wärme zu den Bedarfszeiten produziert werden kann. Das Teilvorhaben der TU Dortmund wird mit Hilfe neuartiger, kapazitiver in-situ Sensorik die Möglichkeit schaffen, dass die Anlage autark gesteuert werden kann. Hierzu wir eine kontinuierliche Prozessüberwachung und -kontrolle implementiert wird und alle relevanten Parameter werden digitalisiert und automatisch verarbeitet. Die TU Dortmund wird die entsprechenden intelligenten Algorihmen im Rahmen der Arbeiten entwickeln.

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 1: Wissenschaftliche Begleitung, ökonomische und ökologische Gesamtbeurteilung

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 4: Rechtliche Rahmenbedingungen

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Innerhalb des Verbundvorhabens ist renergie Allgäu e.V. dafür zuständig, die rechtlichen und insbesonderen genehmigungsrechtliichen Rahmenbedigungen zu analysieren und wesentlich dazu beizutragen die Genehmigungsfähigkeit zu erreichen. Außerdem ist renergie Allgäu e.V. als Praxispartner dafür zuständig, die spätere Übertragbarkeit in die landwirtschaftliche Praxis sicherzustellen und zu verbessern.

Ernaehrungsphysiologische Bewertung von unkonventionellen oder speziell aufbereiteten Futtermitteln

a) Ermittlung von Kenndaten fuer den Einsatz sowohl unkonventioneller Futtermittel wie Krillmehl, Regenwurmmehl u.a. als auch besonders aufbereiteter Futtermittel wie Leguminosen und Stroh in der Ernaehrung landwirtschaftlicher Nutztiere. b) Analytische Untersuchung dieser Futterstoffe sowie tierexperimentelle Versuche mit Ratten, Schweinen und Wiederkaeuern. c) Langfristige Arbeiten.

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 2: Messtechnische Erfassung und Digitalisierung

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich . Methan hat ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Projektes ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Innerhalb der Verbundvorhabens wird die Professur Sensorik der TU Dortmund neuartige, mikrostrukturierte Prozesssensorik entwickeln und zur vollständigen Digitalisierung des Anlagentyps nutzen. Damit wird insbesondere ein automatischer Betrieb der Anlagen sowie die Internet-basierte Zustandsüberwachung der Anlagen möglich. Hierzu wird die Gesamtanlagensteuerung basierend auf hochselektiver und hochempfindlicher, resonatorverstärkter direkter Multigassensorik realisiert.

Verfolgung verschiedener Strategien zur Methanminderung mithilfe von Kohlenstoffisotopenverhältnissen bei Wiederkäuern

Der Agrarsektor trägt erheblich zu den weltweiten Treibhausgasemissionen bei, was in der Öffentlichkeit zu wachsender Besorgnis über die Umweltauswirkungen von Nutztieren, insbesondere in der Milchviehhaltung, führt. Derzeit entwickeln viele Gruppen Technologien zur Methanminderung, die Methanogene entweder direkt mit Inhibitoren oder indirekt durch Begrenzung ihres Substrats angreifen. Es hat sich gezeigt, dass Strategien zur Methanminderung mithilfe von Methanogeninhibitoren oder Wasserstoffsenken die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft auf Pansenebene verändern und damit auch den Stoffwechselweg des Mikrobioms verändern. Wechselwirkungen zwischen bestimmten Bakterien und Methanogenen können die Methanproduktion prägen, wie auch die Konkurrenz um Wasserstoff und das Vorhandensein sekundärer Metaboliten die Methanproduktionsraten beeinflussen können. Das 13C/12C-Verhältnis von Methan, das über die drei Hauptpfade im Pansen (hydrogenotrophe, methylotrophe und acetoklastische) produziert wird, ist aufgrund des 13C-Gehalts der für die Methanproduktion verwendeten Kohlenstoffquelle unterschiedlich. Da methanogene Stoffe unterschiedlich durch Methaninhibitoren beeinflusst werden, könnte das 13C/12C-Verhältnis ein Indikator für die Methanhemmung sein. Das Hauptziel des Projekts besteht darin, die Wege der Pansenmethanproduktion als Reaktion auf verschiedene Minderungsstrategien unter Verwendung von C-Isotopenverhältnissen zu untersuchen. Die Verwendung verschiedener natürlich angereicherter Futtermittel in Kombination mit Minderungsstrategien wird es uns ermöglichen, die für die Fütterung bei Milchkühen verwendeten Minderungsstrategien und die Wege, auf die die neuen Strategien abzielen, zu bewerten. Letztendlich besteht das Ziel darin, einen Prototyp einer Schnüffeltechnologie zu entwickeln, die auf Basis von Schlüsselmetaboliten und ihren Isotopenverhältnissen die Methanbildung anhand von Atemproben eines Wiederkäuers abschätzen kann.

Sicherung von Multifunktionalität in der Grobfutterproduktion durch Artenreichtum im intensiven Grasland, Teilprojekt C

Durch artenreiches Grasland werden vielfältige Ökosystemleistungen (ÖSL) simultan erbracht. Die Bandbreite der in der intensiven Graslandnutzung für Milchvieh eingesetzten Pflanzenarten beschränkt sich auf einige wenige Vertreter der Gräser und Leguminosen. Viele leguminose und nicht-leguminose dikotyle Pflanzenarten wurden bisher nicht züchterisch bearbeitet, sie werden bislang im Anbau kaum berücksichtigt und offiziell gar nicht empfohlen. Dikotyle Pflanzenarten weisen einen hohen Futterwert auf, sind durch tiefe Wurzeln häufig trockentoleranter als Gräser und enthalten sekundäre Inhaltsstoffe. Diese Eigenschaften sind bei zu erwartender zunehmender Trockenheit (tiefe Wurzel) und zur Reduktion der Methanemission von Wiederkäuern (sekundäre Inhaltsstoffe) entscheidend. Ein zentrales Problem dieser bisher wenig verbreiteten, minoren dikotylen Pflanzenarten ist die unzureichende Kenntnis der agronomischen und qualitativen Eigenschaften sowie die Aussichten für eine weitergehende züchterische Bearbeitung, weil zur intra-spezifischen Variation der ÖSL einzelner Pflanzenarten weitgehend Unklarheit herrscht. Das beantragte Verbundprojekt verfolgt deshalb das Ziel der Etablierung und Nutzung von artenreichem Grünland, um wichtige ÖSL durch verbesserte Zuchtsorten in angepassten neuartigen Mischungen oder durch Streifenanbau simultan zu erbringen. Es werden in einem systematischen Ansatz ausgewählte Arten mit wertvollen Eigenschaften identifiziert und die intra-spezifische Variabilität der Eigenschaften in einem 'pre-breeding' Ansatz ermittelt und beschrieben. Im Besonderen richten sich die ÖSL auf Biodiversität (Blütenangebot), Trockentoleranz (stomatäre Leitfähigkeit), pflanzliche Sekundärmetabolite (PSM wie Tannine), Ausdauer, Winterhärte, Konkurrenzkraft und Etablierungserfolg sowie auf Futterqualität, Ertrag und die biologische Stickstofffixierung. Ein Anbauprotokoll jeder Art wird eigens erstellt.

Sicherung von Multifunktionalität in der Grobfutterproduktion durch Artenreichtum im intensiven Grasland, Teilprojekt A

Durch artenreiches Grasland werden vielfältige Ökosystemleistungen (ÖSL) simultan erbracht. Die Bandbreite der in der intensiven Graslandnutzung für Milchvieh eingesetzten Pflanzenarten beschränkt sich auf einige wenige Vertreter der Gräser und Leguminosen. Viele leguminose und nicht-leguminose dikotyle Pflanzenarten wurden bisher nicht züchterisch bearbeitet, sie werden bislang im Anbau kaum berücksichtigt und offiziell gar nicht empfohlen. Dikotyle Pflanzenarten weisen einen hohen Futterwert auf, sind durch tiefe Wurzeln häufig trockentoleranter als Gräser und enthalten sekundäre Inhaltsstoffe. Diese Eigenschaften sind bei zu erwartender zunehmender Trockenheit (tiefe Wurzel) und zur Reduktion der Methanemission von Wiederkäuern (sekundäre Inhaltsstoffe) entscheidend. Ein zentrales Problem dieser bisher wenig verbreiteten, minoren dikotylen Pflanzenarten ist die unzureichende Kenntnis der agronomischen und qualitativen Eigenschaften sowie die Aussichten für eine weitergehende züchterische Bearbeitung, weil zur intra-spezifischen Variation der ÖSL einzelner Pflanzenarten weitgehend Unklarheit herrscht. Das beantragte Verbundprojekt verfolgt deshalb das Ziel der Etablierung und Nutzung von artenreichem Grünland, um wichtige ÖSL durch verbesserte Zuchtsorten in angepassten neuartigen Mischungen oder durch Streifenanbau simultan zu erbringen. Es werden in einem systematischen Ansatz ausgewählte Arten mit wertvollen Eigenschaften identifiziert und die intra-spezifische Variabilität der Eigenschaften in einem 'pre-breeding' Ansatz ermittelt und beschrieben. Im Besonderen richten sich die ÖSL auf Biodiversität (Blütenangebot), Trockentoleranz (stomatäre Leitfähigkeit), pflanzliche Sekundärmetabolite (PSM wie Tannine), Ausdauer, Winterhärte, Konkurrenzkraft und Etablierungserfolg sowie auf Futterqualität, Ertrag und die biologische Stickstofffixierung. Ein Anbauprotokoll jeder Art wird eigens erstellt.

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