GRK 2366:  Anpassung von Mais-basierten landwirtschaftlichen Produktionssystemen zu Nahrungsmittel-, Futter- und Biomasseerzeugung an begrenzte Phosphatvorräte

• Fachliche Zuordnung: Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
• Förderung: Förderung seit 2018
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 328017493

Phosphat gelangt über Dünger und Futter in den landwirtschaftlichen Stoffkreislauf und hier über verschiedene Schritte von der Primärproduktion über Futter, Nahrung und technische Biomassekonversion in tierische Ausscheidungen, kommunales Abwasser und organische Prozessreststoffe. Auf diesem Weg wird Phosphat teils ungenutzt in Böden angereichert, während große Anteile durch Erosion sowie über die Abfall- und Abwasserströme den landwirtschaftlichen Stoffkreislauf in die Umwelt verlassen. Phosphat ist ein begrenzter, essentieller Nährstoff (Reichweite ca. 350 Jahre). Auswirkungen der Limitierung eines essentiellen Nährstoffs und des damit verbundenen ökonomischen Drucks sind weitgehend unbekannt. Die Senkung des Verbrauchs primärer Phosphate durch das weitgehende Schließen der Phosphatkreisläufe ist daher eine grundlegende Voraussetzung, um negative Umwelteinflüsse zu minimieren und begrenzte Ressourcen zu schonen.Mais ist eine der weltweit bedeutendsten Kulturpflanzen mit hohen Phosphatansprüchen besonders in der Jugendentwicklung und so ideal zur Untersuchung der Auswirkungen einer Phosphatlimitierung geeignet. In ihrer Komplementarität repräsentieren China und Deutschland zusammen die gesamte Breite maisbasierter Produktionsketten in weiten Klimabereichen.Unsere Forschung basiert auf der übergeordneten Hypothese, dass hohe Produktivität und hohe Phosphatnutzungseffizienz unter phosphatlimitierten Bedingungen gleichzeitig erreicht werden können, indem Phosphatkreisläufe geschlossen und an die vielseitigen Bedürfnisse maisbasierter Produktionssysteme angepasst werden. Interdisziplinär untersuchen wir (1) das genetische Potential von Maispopulationen zur Anpassung an eine Phosphatlimitierung, (2) die Anpassungsmöglichkeiten von Maisanbausystemen an eine Phosphatlimitierung, (3) die mechanistischen Interaktionen der Produkte mit einer weiteren Verwertung in der Human- und Tierernährung einschließlich der Phosphatrückgewinnung durch Biomassekonversion, sowie (4) ökonomische Konsequenzen von Systemänderungen auf verschiedenen Skalen. Feldversuche in China und Deutschland ermöglichen komplementäre und vergleichende Analysen. Genetische, mikro- und molekularbiologische Methoden, Proteomik, spektroskopische Verfahren, Fernerkundung, ökonomische Modelle sowie Stoffstrom- und Landnutzungs-Modellierung unter der Annahme knapper Phosphat-Ressourcen charakterisieren das Methodenspektrum.Die Doktorand:innen werden von jeweils drei Betreuer:innen und unter Beteiligung von Mitarbeiter:innen der Biometrie und der Ökonometrie begleitet. Hinzu kommen die Mitglieder des Advisory Boards, sowie weitere, zu speziellen Fragestellungen ausgewählte, internationale Wissenschaftler:innen. Das Ausbildungsprogramm umfasst jährlich zwei einwöchige Blockseminare in China und Deutschland, thematische Exkursionen, teilweise verbunden mit Case Studies, Methodenkurse, von Doktorand:innen organisierte Konferenzen, gute wissenschaftliche Praxis, und interkulturelles Training.

• DFG-Verfahren: Internationale Graduiertenkollegs
• Internationaler Bezug: China
• Antragstellende Institution: Universität Hohenheim
• IGK-Partnerinstitution: China Agricultural University
• Sprecher: Professor Dr. Torsten Müller
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Enno Bahrs; Dr. Kirsten Boysen-Urban; Professorin Dr. Amelia Camarinha Silva; Professor Jan Frank, Ph.D.; Professorin Dr. Simone Graeff-Hönninger; Professorin Dr. Andrea Kruse; Professor Dr. Uwe Ludewig; Professor Dr. Joachim Müller; Professorin Dr. Waltraud Schulze; Professor Dr. Andreas Schweiger; Professor Dr. Tobias Würschum
• Sprecher (IGK-Partner): Professor Dr. Fusuo Zhang