Current Research Projects




Coordination in collaborative research projects

  • IMPAC³ - Novel genotypes for mixed cropping allow for improved sustainable land use across arable land, grassland and woodland (project website, project coordinator: Johannes Isselstein)
  • 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)




Single projects

  • SAM - System analysis milk production: pasture based vs. indoor, Subproject "Improving grazing management with dairy cows - forage production and plant nutrient management of grazed grasslands" Details
  • Conservation of open landscapes by targeted land and wildlife management - Integration of wild populations of red deer into the management of open habitats Details
  • 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
  • Inno4Grass - Shared Innovation Space for Sustainable Productivity of Grasslands in Europe 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





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Project Details




SAM - System analysis milk production: pasture based vs. indoor - Subproject "Improving grazing management with dairy cows - forage production and plant nutrient management of grazed grasslands"

Talea Becker, Verena Hammes (PhD students), Johannes Isselstein, Manfred Kayser (principal investigators)

Dairy farming and milk production are an important part of the agricultural business in Lower Saxony. In the grassland regions in northern Germany farm income is mainly based on cattle farming. Dairy farming enjoys a comparatively good reputation which is partly due to positive emotions and attitudes which consumers associate with grazing. However, the number of farms that put their cows to grazing has been decreasing for some time. Less than 40% of all dairy cows are grazing full-time. Among the farming community, public and researchers the consequences of this trend from a grazing- based to a stable-based system of milk production are a point of discussion. Moreover, there is to date not enough knowledge for a proper scientific evaluation.
The aim of the joint project System Analysis Milk (SAM) is to assess the conditions and the productivity of different grazing-based and stable based systems of milk production. The evaluation includes cow health and cow comfort; the status of parasitic diseases; animal nutrition and fermentation; the role of grassland in providing sufficient amount and quality of forage and the use of manures on grassland; the effects of different dairy systems on environment, climate and the related resource efficiency; and the overall economic evaluation including the perception and preferences of consumers.
Research is based on comprehensive farm analysis of more than 60 farms that differ in time of grazing from stable-based to full-time grazing. These survey-based analyses are completed by experiments on forage uptake, cow behavior and by field experiments with grass varieties and quantification of N leaching and gaseous losses. Extensive modelling of environmental and economic effects combines the findings in an overall view.
The institute of Grassland Science (TP 5 Forage production and nutrient management on grassland) takes part in the farm analyses that are concerned with farm and grassland management, nutrient cycling and attitudes of farmers toward grazing. A second focus is on field experiments with different grass mixtures and on the assessment of N losses (gaseous losses and N leaching) that are related to the return of manures (slurry, urine) to cut and grazed fields.

Funding: Ministry of Science and Culture of Lower Saxony

Project duration: 2013-2018

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Conservation of open landscapes by targeted land and wildlife management - Integration of wild populations of red deer into the management of open habitats



Friederike Riesch (PhD student), Johannes Isselstein, Bettina Tonn (principal investigators)

Offene und halboffene Landschaften unterschiedlicher Größe und Ausprägung sind ein wichtiges Merkmal der mitteleuropäischen Kulturlandschaft. Das vorhandene Spektrum an ökologisch wichtigen Lebensräumen und Lebensgemeinschaften wurde maßgeblich von historisch gewachsenen, extensiven landwirtschaftlichen Nutzungssystemen geprägt. Die über lange Zeit konstante Nutzung und Gestaltung durch den Menschen ist eine wichtige Basis der heute in der Kulturlandschaft vorhandenen biologischen Vielfalt.
Aufgrund gravierender Veränderungen in der Landnutzung hat der Erhalt extensiv genutzter Offenlandlebensräume in den letzten Jahrzehnten massiv an Bedeutung gewonnen. Sie beinhalten zahlreiche seltene, streng geschützte Lebensraumtypen und sind Rückzugsräume für viele gefährdete Arten. Um die betreffenden Pflanzengesellschaften und den offenen Charakter der Flächen zu erhalten, ist ein laufender Entzug von Biomasse durch deren Nutzung oder regelmäßige Pflegeeingriffe erforderlich. Großflächige Schutz- und Managementkonzepte sind daher vergleichsweise aufwändig und kostenintensiv. Als ein in ökologischer Hinsicht zielführendes Instrument hat sich die extensive Beweidung mit robusten Rassen verschiedener Nutztierarten etabliert. Das System ist jedoch auch mit einigen Nachteilen behaftet und nicht auf allen Flächen realisierbar. Das gestalterische Potential wildlebender heimischer Huftiere wurde bisher kaum berücksichtigt.
Im Rahmen dieses Vorhabens soll daher untersucht werden, welchen Beitrag autochthone, freilebende Rothirschvorkommen zur Pflege von Offenlandbiotopen leisten können. Ziel des Projektes ist es den Zielerreichungsgrad und die Anwendbarkeit des Systems „Rothirschbeweidung“ zu klären und die für eine Umsetzung relevanten Wissensdefizite zu beseitigen. Als Projektgebiet wurde der von der US-Armee genutzte Truppenübungsplatz Grafenwöhr / Bayern ausgewählt. Der dort vorhandene Rothirschbestand nutzt aufgrund eines zielgerichteten Wildtiermanagements intensiv die offenen Teile des Lebensraumes. Über einen Zeitraum von insgesamt 5 Jahren sollen die Vegetationsentwicklung, das Raum-Zeit-Verhalten sowie die diesbezüglichen Wechselbeziehungen in zwei Teillebensräumen untersucht werden. Hierzu werden zwei feste Bezugsflächen mit unterschiedlichen standörtlichen Voraussetzungen und Vegetationstypen ausgewählt. In jeder der beiden Flächen werden bis zu 15 Rothirsche beider Geschlechter mit GPS-Sendern versehen und die vorhandenen Vegetationsgesellschaften sowie ihre Veränderung erfasst. Darüber hinaus werden auf Testflächen in beiden Lebensräume detailliert die Fraßeinwirkung auf die Vegetation ermittelt und Wechselwirkungen zusätzlicher gezielter Pflegemaßnahmen (Feuer, Mahd) mit der Beweidung durch Rothirsche untersucht.
Das Vorgehen liefert eine umfangreiche Datengrundlage zu Habitatnutzung und Habitatgestaltung von Rothirschen im Offenland und erlaubt so eine umfassende Erprobung, Analyse und Bewertung des Beweidungssystems sowie ergänzender Steuerungsinstrumente. Abschließend sollen konkrete Handlungsempfehlungen erarbeitet und bei entsprechender Ergebnislage ein konzeptioneller Rahmen für die praktische Umsetzung in anderen Lebensräumen entwickelt werden.

Funding: Landwirtschaftliche Rentenbank

Project duration: 2015-2019

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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"

Sara Heshmati (PhD student), Isabelle Nölke (PhD student), Manuela Heinze (technician), 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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Inno4Grass - Shared Innovation Space for Sustainable Productivity of Grasslands in Europe

Nora Schiebenhöfer, Martin Komainda, Johannes Isselstein

Inno4Grass is an international and multi-actor project gathering prominent farmers‘ organizations, extension services, education and research institutions from eight EU countries - Germany, Belgium, France, Irleand, Italy, the Netherlands, Poland and Sweden, in which grasslands have a considerable share in the agricultural area and where production of dairy, beef and sheep is of major economic imprortance.
Background: The collaboration between farmers, advisors and scientists is insufficient in the countries concerned. For this reason the latest results of research are not sufficiently put into the practice and valuable knowledge related to grasslands is discovered by practitioners at a very late stage. In addition information about existing novelties introducing at farm level is not disseminated effectively to the public in all Member States.
Aim: The overall objective of the project is to bridge the gap between practice and science communities to ensure the implementation of innovative systems on productive grasslands. The long-term goal of the project is to increase profitability of European grassland farms and to preserve environmental values.

Funded by: European Union under the Horizon 2020 research and innovation programme

Project duration: 2017-2019

An online search tool for conference literature in the fields of grassland science named GrassCOPS has been set up within the project Inno4Grass. The tool is meant to improve accessibility to practice-oriented knowledge from national grassland research and thereby to back up discussions on grassland innovations with scientific information. It does not evaluate the quality of research. You find a link below.

  • database of national conference proceedings
  • GrassCOPS

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

    Juliane Horn, 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: 2017-2018

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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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