Current Research Projects




Coordination in collaborative research projects


  • GreenGrass - Innovative grassland utilization for sustainable agricultural intensification at the landscape scale Details, project coordinator: Johannes Isselstein, Juliane Horn
  • IMPAC³ - Novel genotypes for mixed cropping allow for improved sustainable land use across arable land, grassland and woodland (project website, project coordinator: Johannes Isselstein)
  • GreenGrass - Innovative grassland utilization for sustainable agricultural intensification at the landscape scale Details



Single projects


  • SUPER-G – Sustainable Permanent GrasslandsDetails
  • IMPAC³ - Novel genotypes for mixed cropping allow for improved sustainable land use across arable land, grassland and woodland, Subproject "Plant traits for mixed grassland crops" Details
  • SIGNAL - Sustainable intensification of agriculture through agroforestry - Subproject 4-1: "Grassland tissue and litter production as affected by tree x grass sward interaction and grassland management" Details
  • GreenGrass - Innovative grassland utilization for sustainable agricultural intensification at the landscape scale Details
  • ADAM - Artenvielfalt im intensiv genutzten Dauergrünland: Aufwertungsmaßnahmen im Miteinander von Landwirtschaft und Naturschutz Details
  • Biodiversität und Milchproduktion - Reform der Gemeinsamen Agrarpolitik ab 2020: Perspektiven und Empfehlungen für eine Verbesserung der Grünlandbiodiversität über kraftfutterreduzierte Produktionsstrategien in der Milchviehhaltung Details
  • LLL - Limpopo Living Landscapes - Understanding the dynamics of ecological and cultural landscapes, in the face of global change, in the northern Limpopo region of South Africa (project website, project coordinator: Johannes Isselstein)




Completed projects
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Project Details





SUPER-G – Sustainable Permanent Grasslands

Bettina Tonn (principal investigator), Anja Schmitz

The existence and management of permanent grasslands (PG) is key to the delivery of multiple ecosystem services (ES) across Europe. However, PG maintenance and functions are under threat from sub-optimal management of inputs, cultivation in higher output farming systems and abandonment in remote and marginal areas. The overall objective of the SUPER-G project is to co-develop sustainable PG systems and policies with farmers and policy makers that will be effective in optimising productivity, whilst supporting biodiversity and delivering a number of other ES.
SUPER-G will apply a multi-actor approach, working with farmers; land owners/managers and their advisers; third sector and civil society groups; non-governmental organisations (NGOs) and researchers, policy and business communities to achieve:
1) better understanding of the importance and functioning of PG;
2) benchmarking of PG performance across Europe;
3) co-development of integrated approaches for profitable and sustainable PG management4) co-development of tools and policy mechanisms, which are inclusive of stakeholder and citizen priorities, to support the maintenance and sustainable management of PG.
The project will last five years to allow time for the establishment of farm networks for data gathering and analysis; and the development of good grassland practices, innovative techniques and farm-level and policy support tools.
Using a responsible research and innovation (RRI) approach, the project will develop a comprehensive European grassland typology and a shared conceptual model of how PG can deliver in terms of productivity, biodiversity and other ES such as climate regulation, water quality, mediation of water flows and erosion control. The potential of PG to deliver multiple ES will be informed by benchmarking and testing, involving a network of farms and experimental platforms in 14 countries covering the Mediterranean, Atlantic, Continental, Alpine, Pannonian and Boreal regions.

Funding: EU Horizon 2020
Project duration: 2018-2023

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IMPAC³ - Novel genotypes for mixed cropping allow for improved sustainable land use across arable land, grassland and woodland - Subproject "Plant traits for mixed grassland crops"

Isabelle Nölke (PhD student), Manuela Heinze (technician), Bettina Tonn, Johannes Isselstein (principal investigator)

Plant breeding innovations and their utilization in cropping systems is seen as a major pathway to a sustainable intensification of plant production. Increasing crop diversity in mixed cropping systems has the potential to enhance production while maintaining or reducing resource consumption. IMPAC³ aims to combine these two approaches, breeding and diversity. Novel genotypes, provided by recent breeding activities, will be examined for their potential to increase biomass production in mixed cropping systems across three domains of farming practice: arable land, grassland, and woodland. For this initiative, a consortium has brought together scientists from University of Göttingen covering a broad range of disciplines from Plant Breeding to Agronomy, Grassland Science, Forest Sciences, Plant Physiology, Plant Pathology, Ecology and Socio-Economy together with scientists from private breeding companies. The overall hypothesis is that novel genotypes that possess traits advantageous for multi-species systems are more productive and use resources more efficiently than genotypes not possessing such traits.

Funded by: Federal Ministry for Education and Science (BMBF) within the research framework "Innovative Plant Breeding in Cropping Systems" (IPAS)

Project duration: 2015-2019

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SIGNAL - Sustainable intensification of agriculture through agroforestry - Subproject 4-1: "Grassland tissue and litter production as affected by tree x grass sward interaction and grassland management"

Rahel Sutterlütti, Andrea Schmiedgen (PhD student), Johannes Isselstein, Manfred Kayser, Martin Komainda, Bettina Tonn (principal investigators)

In grassland systems the turnover of matter and nutrients is controlled by a range of processes, which directly affect nutrient use efficiency and nutrient losses. In silvo-pastoral systems the nutrient turnover in grassland is further modified by the trees. Immediate sources for C and N in grasslands are excreta of grazing animals, microbial biomass and plant litter, i.e. the herbage that remains unused and contributes to the soil organic matter via senescence and decomposition. Litter makes up 50% or more of the total herbage production, even in intensively managed grasslands. The amount of litter is controlled by a range of factors such as the frequency and type of defoliation and the availability of nutrients, water and light. Litter formation in a grassland sward is also closely related to the phyllochron, which is the rate of appearance of leaves on a shoot, and the leaf life span
Our objective is to study the combined effects of competition between trees and grass sward and of grassland management on the herbage growth and tissue turnover in the grass part. We want to find out about processes that determine the sward development and productivity of grassland in agroforestry systems. Besides, leaf development and senescence form a direct link of N and C cycling between plant and soil.
At two sites we will apply the rising plate meter technique to study matter production and turnover in established plots and along transects. At one site we will additionally focus on leaf development and senescence and how these processes depend on environmental factors, leaf life span and sward composition. To do so we consider three scales of observation from the single plant to the species and sward scale.
Our research contributes to the elucidation of fundamental principles of yield and quality development of grassland in agroforestry in temperate climates. This knowledge is necessary to properly control and manage these systems.

Funded by: Federal Ministry for Education and Science (BMBF) within the research framework “Soil as a Sustainable Resource for the Bioeconomy” (BonaRes)

Project duration: 2015-2021

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GreenGrass - Innovative grassland utilization for sustainable agricultural intensification at the landscape scale

Juliane Horn, Martin Komainda, Friederike Riesch, Johannes Isselstein

Conception of a transdisciplinary collaborative research project to develop innovative grazing systems that will secure and enhance the provision of ecosystem services.

Funded by: Federal Ministry for Education and Science (BMBF)

Project duration: 2019-2024

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ADAM - Artenvielfalt im intensiv genutzten Dauergrünland: Aufwertungsmaßnahmen im Miteinander von Landwirtschaft und Naturschutz

Anja Schmitz, Johannes Isselstein

Die Artenvielfalt in der Agrarlandschaft ist seit Jahrzehnten rückläufig. Betroffen sind insbesondere hochproduktive und intensiv bewirtschaftete Grünlandregionen wie das Norddeutsche Tiefland. Bestehende Förderprogramme sind für intensiv wirtschaftende Betriebe oft nicht attraktiv bzw. nicht hinreichend wirksam für den Erhalt der Vielfalt. Um dem Artenrückgang nachhaltig entgegenzuwirken, braucht es wirksame und mit landwirtschaftlichen Betriebszielen vereinbarende Konzepte und Maßnahmen.
Das transdisziplinäre Projekt ADAM zielt auf die Entwicklung und Erprobung praxistauglicher und wirtschaftlich tragfähiger Maßnahmen zur Aufwertung der Biodiversität im intensiv genutzten Dauergrünland in Norddeutschland ab. Dies erfolgt in enger Zusammenarbeit mit Partnern aus der Wissenschaft, der Landwirtschaftskammer, dem Naturschutz und intensiv wirtschaftenden Grünlandbetrieben.
Eine Potentialanalyse wird den bei intensiver Grünlandwirtschaft bestehenden Spielraum zur Förderung der Artenvielfalt ausloten. Darüber hinaus werden bewährte Maßnahmen wie Ansaaten und Mahdgutübertragung auf ausgewählten Betrieben unter wissenschaftlicher Begleitung gemeinsam mit der Landwirtschaft experimentell umgesetzt und für den Kontext intensiver Grünlandwirtschaft optimiert. Von zentralem Interesse sind dabei die Wirksamkeit für verschiedene Taxa (Pflanzen, Insekten und Avifauna) sowie sämtliche vor- und nachgelagerten Kosten jeder Maßnahme. Ebenso sollen innovative Möglichkeiten der Verwertung der artenreichen Aufwüchse im Betriebsablauf erarbeitet werden. Die in ADAM gewonnenen Erkenntnisse und wirksamen, „bottom-up“ entwickelten Maßnahmen werden Einzug in die landwirtschaftliche Beratung und Praxis halten.

Das Projekt wird durchgeführt in Kooperation mit dem Institut für Pflanzenökologie und Ökosystemforschung,
dem Department für Agrarökonomie und rurale Entwicklung,
der Landwirtschaftskammer Niedersachsen,
und dem Michael Otto Institut im NABU
sowie 12 norddeutschen Grünlandbetrieben.

Pflanzenökologie und Ökosystemforschung
Agrarökonomie und rurale Entwicklung
LWK Niedersachsen
NABU Bergenhusen

Conception of a transdisciplinary collaborative on-farm-research project to test and develop measures that will enhance biodiversity in intensively managed grasslands in Northern Germany.

Funded by: German Federal Environmental Foundation (DBU)

Project duration: 2018-2021

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Biodiversität und Milchproduktion - Reform der Gemeinsamen Agrarpolitik ab 2020: Perspektiven und Empfehlungen für eine Verbesserung der Grünlandbiodiversität über kraftfutterreduzierte Produktionsstrategien in der Milchviehhaltung

Katharina Bettin, Johannes Isselstein

Die Zielsetzung dieses F+E Vorhabens ist es, Strategien und Instrumente in der Milchviehhaltung zu identifizieren, über die die biologische Vielfalt im Grünland gefördert wird und zugleich eine wirtschaftlich rentable Milcherzeugung möglich ist. Ausgangspunkt der Untersuchung sind kraftfutterreduzierte Produktionssysteme und die forschungsleitende Hypothese, dass diese eine besondere Chance zur Verbesserung der Grünlandbiodiversität darstellen können, weil sie Milchviehbetrieben gleichermaßen auch eine tragfähige ökonomische Perspektive bieten können. Die Hypothese leitet sich von dem großen Stellenwert, den die Nutzung von Grünland und Grundfutter für diese Betriebe hat, ab und stützt sich zusätzlich auf die These, dass die von diesen Betrieben gewählten Produktionsstrategien insgesamt ein hohes Potential für die Artenvielfalt im Grünland haben.
Um die Wirkung ausgewählter kraftfutterreduzierter Produktionsstrategien auf die Biodiversität des Grünlandes bewerten zu können, sind wissenschaftliche Analysen zu kraftfutterreduzierten Produktionssystemen und ihrer Wirtschaftlichkeit in Verbindung mit einer detaillierten Erfassung der Biodiversität der bewirtschafteten Grünlandflächen entscheidende Bausteine.
Das Vorgehen basiert zum einen auf einer sozioökonomischen Teiluntersuchung mit Befragungen und Betriebsdatenerfassungen bei rund 150 ökologischen und konventionellen Milchviehbetrieben in Grünlandregionen Nord-, Mittel- und Süddeutschlands. Diese wird durch das Kasseler Institut für ländliche Entwicklung e.V. durchgeführt. Die ausgewählten Betriebe setzen weniger als die Hälfte der durchschnittlich in deutschen Milchviehbetrieben üblichen Kraftfuttermenge ein. Die Erhebungen werden durch Gruppendiskussionen mit den beteiligten Landwirten in regionalen Workshops ergänzt.
Zum anderen wird in einer naturwissenschaftlichen Teiluntersuchung die Biodiversität der Dauergrünlandflächen der kraftfutterreduziert wirtschaftenden Milchviehbetriebe mit der von Betrieben mit höheren Kraftfuttermengen in der Ration verglichen. Dafür werden detaillierte Vegetationsaufnahmen auf Grünlandflächen von jeweils 30 Milchviehbetrieben mit geringem und 30 Milchviehbetrieben mit herkömmlichem Kraftfuttereinsatz durchgeführt. Diese Grünlanduntersuchungen sind als Paarvergleich konzipiert. Sie werden von der Abteilung Graslandwissenschaft der Universität Göttingen durchgeführt. Auf Basis der erhobenen betrieblichen Daten wird die Grünlandleistung für die Milcherzeugung auch im Kontext der Biodiversität auf Betriebsebene bewertet.
Auf der Basis der Untersuchungsergebnisse sollen politikrelevante Handlungsempfehlungen und Förderstrategien abgeleitet werden. Diese richten sich insbesondere auf die Reform der Gemeinsamen Agrarpolitik 2020 aber auch auf die Frage, wie über Anreize in der Vermarktung oder durch veränderte Beratungsinstrumente die grünlandbasierte, kraftfutterreduzierte Milchviehhaltung verbreitet werden kann.

Projekt partner
Kasseler Institut

Funded by: Bundesamt für Naturschutz aus Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit

Project duration: 2017-2020

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