Forschung

Hunde als verlässliche Partner des Menschens werden zunehmend auch als Artenspürhunde im Naturschutz aber auch für die Suche nach invasiven Arten verwendet. Trainierte Spürhunde sind durch ihren außerordentlichen Geruchssinn in der Lage auch noch geringste Spuren von Geruchsmolekülen wie flüchtigen organischen Substanzen von Pflanzen wahrzunehmen. Diese Fähigkeit möchten wir in diesem Projekt für die Suche nach heimischen und gebietsfremden invasiven Giftpflanzen mit Pyrrolizidinalkaloiden (PAs) auf landwirtschaftlichen Kräuter- und Gewürzfeldern nutzen. Bereits extrem geringe Kontaminationen mit PA-Giftpflanzen können dazu führen, dass Kräuter- oder Gewürze in der EU nicht mehr verkauft werden dürfen, da ein regelmäßiger Verzehr von PAs bereits in relativen geringen Mengen krebserregend sein kann und in höheren Dosen zu irreversiblen Leberschäden führen kann. Trotz sorgfältigster Kontrolle kann es zu Kontaminationen mit PAs kommen. Neben heimischen PA-Giftpflanzen wie dem Gemeinen Greiskraut (Senecio vulgaris), gibt es auch invasive Arten, wie das Frühlings-Greiskraut (S. vernalis) oder das Schmalblättrige Greiskraut (S. inaequidens), die aus Osteuropa bzw. aus Südafrika eingeschleppt worden sind. Die veränderten Umweltbedingungen durch den Klimawandel könnten dazu führen, dass sich diese invasiven Arten zunehmend auch in Ackerkulturen etablieren können und dadurch die Nahrungsmittelsicherheit gefährden könnten. Erfahrene Suchhunde werden mit Hilfe von frischen und getrockneten Pflanzenmaterial in unterschiedlichen Entwicklungsstadien von mehreren Herkünften auf diese Giftpflanzen trainiert. Parallel dazu werden auch die flüchtigen organischen Verbindungen dieser Proben analysiert, um abschätzen zu können, wie der Gehalt und die Zusammensetzung an ätherischen Ölen den Sucherfolg beeinflusst. Im zweiten Projektjahr werden Realsuchen auf unterschiedlichen Kräuter- und Gewürzanbauflächen durchgeführt, um zu erfassen ob speziell ausgebildete Giftpflanzenspürhunde effizienter in der Suche nach den Greiskrautarten sind als menschliche Experten und welche Umweltfaktoren Präzision, Sensitivität und Effizienz am stärksten beeinflussen. Der Einsatz von Spürhunden stellt einen besonders innovativen Ansatz dar, um potentielle Giftpflanzen möglichst frühzeitig zu erfassen, um den Arbeitskräfteeinsatz zu reduzieren und den Einsatz von Unkrautregulierungsmaßnahmen zu reduzieren.

Im Rahmen des Green Deal steht die Landwirtschaft vor der Herausforderung der Klimaneutralität durch Emissionsreduktion und CO2-Speicherung im Boden. Mit der EU-Bodenstrategie sollen die dafür erforderlichen Ökosystemfunktionen des Bodens sichergestellt werden. Jedoch liegen bisher kaum praxistaugliche Umsetzungsstrategien für diese Ziele vor. Als neuen Ansatz definiert die EU-„Mission Soil Health“ Leuchtturmbetriebe als Innovationsmotor für das Erreichen der Klima- und Bodenziele des Green Deal. Im Projekt „Bodenpioniere“ wird ein nationales Netzwerk von Leuchtturmbetrieben an 60 Standorten aufgebaut, die die wichtigsten Boden- und Klimaformen sowie Betriebstypen abdecken. Auf den Betrieben werden moderne wissenschaftliche Instrumente etabliert, um die Bodenfunktionen Klimaschutz, Nährstoffeffizienz, Erosionsschutz und Klimawandelanpassung gezielt zu steuern. Die Optimierungspotenziale der Bodengesundheit durch regenerative und agrarökologische Bewirtschaftungsmsysteme im Vergleich zur aktuellen landwirtschaftlichen Praxis, insbesondere hinsichtlich effizienter Kohlenstoff-, Stickstoff- und Wasserkreisläufe, werden durch umfassende Bodenanalytik erfasst. Auf Basis der Messindikatoren wird ein Bodenqualitätsmodell entwickelt, das die erreichten Bewirtschaftungserfolge in den einzelnen Bodenfunktionen quantifiziert und den Betrieben Handlungsorientierungen für weitere Managementoptimierung aufzeigt. Über eine neue Plattform werden Satellitendaten zur Humusbilanzierung und Bewertung der Resilienz gegen Hitze-/Trockenstress aufbereitet. Mittels Integration von pflanzenbaulichen Fernerkundungsdaten in das Bodenqualitätsmodell wird die Bodenfunktionsbewertung verbessert und mit erzielten Fortschritten in der Klimawandelanpassung in der Nutzpflanzenproduktion der Leuchtturmbetriebe verbunden. Auf Grundlage der erhobenen Verbesserungen in Humusaufbau, Nährstoff- und Wassereffizienz sowie pflanzenbaulicher Resilienz der Leuchtturmbetriebe werden über neue Simulationsmodelle verbesserte Abschätzungen von Klima- und Bodenschutzpotenzialen durch Managementinnovation im Ackerbau für die Ziele des Green Deal und zukünftige Klimaszenarien entwickelt. Das Projekt bietet damit durch Integration von innovativer landwirtschaftlicher Praxis und Forschung in einem Leuchtturmbetriebsnetzwerk praxistaugliche Managementlösungen zur nationalen Umsetzung der Green Deal-Ziele mit wichtiger europaweiter Beispielwirkung.

Das Projekt MoFAB wird im Rahmen der F&E-Infrastrukturförderung - 3. Ausschreibung der FFG eingereicht: Am Universitäts- und Forschungszentrum Tulln wird ein Phenomobile (Feldfahrzeug für die Erfassung von Pflanzeneigenschaften) beschafft, mit einem kundenspezifisch angepassten 3D Fusionssensor aus Laser Scanner mit Spektral-, beziehungsweise Wärmekamera ausgestattet, und für Feldmessungen vorbereitet. Der Fusionssensor wird mit Hilfe eines Weinreben-Topfversuchs auf vernetzten Feldwaagen, mit handgehaltenen Sensoren und destruktiven Messungen kalibriert und validiert, und in Trockenstressversuchen unter einem fahrbaren Gewächshaus und in Feldversuchen verwendet. Mit den Fusionsdaten werden, mit Hilfe von Algorithmen, Datenpipelines für neue Pflanzenmerkmale entwickelt. Ein Mähdrescher mit integrierten Phänotypisierungs-Geräten (Wiegesystem, NIRS) wird beschafft, und zur Referenzierung der mit dem Phenomobile bestimmten Merkmale verwendet. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Entwicklung absoluter und vergleichbarer Messungen des Stickstoffgehalts und der stomatären Leitfähigkeit der Blätter, nützliche Merkmale zur Entwicklung von Feedback-Schleifen für die Digitalisierung des landwirtschaftlichen Stickstoff- und Wassermanagements und der Selektion in der Züchtung.