Themen für Bachelor- und Masterarbeiten

Vergabe von Themen für Bachelorarbeiten und Masterarbeiten:
Sprechen Sie bitte bei Interesse direkt mit den angegebenen Betreuerinnen oder Betreuern.



1) Water, land and carbon footprint of oil palm-based energy production in Indonesia
(Master thesis)

Project description: The potential impact of large-scale biofuel plantations and assessing the feasibility of intensification or expansion of bio-energy crops may differ for different countries. Indonesia, the leading producer of oil palm in the world, is facing an ecological crisis as rainforests are cleared for oil palm expansion for a trade-off to enhance the economic welfare of the nation. Intensification and expansion of oil palm plantations have substantial environmental drawbacks that are not limited to higher greenhouse gas emission, biodiversity loss, water pollution and soil degradation.

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Some studies have evaluated the environmental impacts of oil palm plantations but many limited their scope to the crop production part and left out the part of the oil-palm fuel process. It is necessary, however, to assess the whole process from oil palm plantations in the field to the fuel that is ready to fill up car tanks.

Approach: Since we did not find a single indicator robust enough to evaluate resource appropriation and greenhouse gas emission of the whole process, we employ the concept of “footprint family”. Combination of three major footprints including Water Footprint (WF) - the volume of consumed water per ton of oil palm and bio-fuel process (or hectare of harvested area) -, Land Footprint (LF) - land requirement for gross oil palm plantation -, and Carbon Footprint (CF) - the total greenhouse gas (GHG) emissions caused by oil palm-based biodiesel production- facilitate monitoring of human impact on the environment.

Objectives: 1- Footprint assessment of oil palm plantations in Indonesia using field data (i.e. WF, LF and CF from in-situ measured data of evapotranspiration, yield and CO2), 2- Footprint assessment of biofuel production in Indonesia (plantation and production in Indonesia), 3- Footprint assessment of biofuel production in Europe (plantation in Indonesia and production in Europe (e.g. Netherlands)), 4- Comparison of footprint of oil palm-based biofuel with other biofuels from the literature (e.g. Reference 1).

This project involves data analyses to calculate WF, LF and CF of oil palm plantation in Indonesia and oil palm-based energy production in Indonesia and Europe. Several years of ground data were collected in Indonesia and will be available to the candidate for further analyses. Interested candidates, please contact project supervisors.

Thesis supervisors: Dr Hamideh Nouri (hamideh.nouri@uni-goettingen.de) & Dr Ana Meijide (ana.meijideorive@uni-goettingen.de).

External advisor: Mr. Bunyod Holmatov (University of Twente, the Netherlands).

References:
1. Land,water and carbon footprints of circular bioenergy production systems
2. The Water Footprint Assessment Manual-



2) Produktionsbedingungen von Kulturen im ökologischem Landbau unter Wasserstress: Messung der Wassernutzungseffizienz bei Regenfeldbau im Vergleich zur künstlichen Bewässerung
(Experimentelle Masterarbeit)

Der Anstieg der mittleren Jahrestemperatur und der Rückgang der Sommerniederschläge haben erhebliche Auswirkungen auf die Wasserverfügbarkeit und damit auf die Ernteerträge in Mitteleuropa. Unter Wasserstress kann die Leistungsfähigkeit von Kulturpflanzen mit Hilfe von bekannten Beziehungen zwischen Trockenmasseproduktion und Wasserverbrauch berechnet werden. Eine Rolle spielt u.a. der Ertrag im Verhältnis zur Wasserverfügbarkeit (Bewässerung plus Niederschlag). Ferner ist die Wassernutzungseffizienz von Bedeutung, dabei wird der Ertrag im Verhältnis zum Wasserverbrauch (Evapotranspiration) betrachtet.
Ein Ziel der Studie ist es, die Wassernutzungseffizienz von gedüngten und ungedüngten sowie beregneten und nicht-beregtem Sommerweizen bzw. Ackerbohnen unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus zu messen. Der zweifaktorielle BOELN-Feldversuch am Standort Deppoldshausen vergleicht beregnete Varianten mit unbehandelten Regenfeldbau sowie gedüngte und ungedüngte Varianten. Der Standort im Norden Göttingens ist durch flache, steinreiche und kalkige Böden gekennzeichnet, die eine geringe nutzbare Feldkapazität aufweisen. Die künstliche Beregnung erfolgt auf Basis von Kennwerten zur nutzbaren Feldkapazität mit einer Sprinklermaschine (System Rainstar, Fa. Bauer). Zur Düngung werden zugelassene Dünger aus der Betriebsmittelliste verwendet: z.B. Grünschnitt-Komposte, Stallmist oder Recyclingdünger.
Zur Messung der Wassernutzungseffizienz werden die Niederschlagsdaten mit einer Wetterstation am Standort Deppoldshausen erfasst. Zusätzlich werden die Sprossmasse und die Kornmasse der Kulturpflanzen erhoben. Um die Wassernutzungseffizienz zu messen, müssen die Zuflüsse und Abflüsse mit Hilfe fachspezifischer Berechnungsansätze zum Bodenwasserhaushalts sowie zur klimatischen Wasserbilanz ermittelt werden. Beispielsweise kann Niederschlagswasser auf der Oberfläche abfließen oder in den Boden einsickern. Dies ist u.a. abhängig vom Bodentyp sowie von der jeweiligen Niderschlagsmenge in einem definierten Zeitraum. Änderungen bei der Bodenfeuchtigkeit ΔS können unter Berücksichtigung verschiedenener Parameter mit einer Gleichung berechnet werden:

P + I + CR − ET − RO − D = ± [ΔS].

Der Niederschlag (P), die Bewässerung (I), der kapillare Aufstieg von Grundwasser (CR), die Evapotranspiration (ET), der Oberflächenabfluss (RO) sowie die Entwässerung (D) beeinflussen demnach die Bodenfeuchtigkeit (ΔS). Um ET zu schätzen, verwenden wir die Methode “FAO56”. Zur Messung der Bodenfeuchte stehen mehrere Geräte bzw. Methoden zur Verfügung: Die Sensoren TEROS 11 und Sentek-Diviner sowie die gravimetrische Methode zur Quantifizierung des Bodenwassergehalts. Mit Hilfe der Wasserhaushalts-Gleichung werden die Differenz zwischen der Wasserzufuhr (Bewässerung und Niederschlag) und den Verlusten (u.a. ET) berechnet (Nouri et al. 2016).

Interessenten melden sich bitte bei Dr. Hamideh Nouri oder Dr. Rüdiger Jung

Quellen und Literatur:
https://naldc.nal.usda.gov/download/39505/PDF
https://www.uni-goettingen.de/de/604397.html
https://smitsveldhoven.nl/upload/file/Rainstar-T31-T61-operation-manual.pdf
Nouri, H., Glenn, E.P., Beecham, S., Chavoshi Boroujeni, S., Sutton, P., Alaghmand, S., Noori, B., & Nagler, P. (2016). Comparing Three Approaches of Evapotranspiration Estimation in Mixed Urban Vegetation: Field-Based, Remote Sensing-Based and Observational-Based Methods. Remote Sensing, 8, 492


3) Genauigkeit nichtdestruktiver Messungen des Blattflächenindex (LAI) von Winterweizen bei verschiedenen Behandlungen
(Experimentelle Bachelorarbeit)
Die Ertragsbildung von Pflanzenbeständen wird maßgeblich von der Ausnutzung der Lichteinstrahlung beeinflusst. Die Größe der Assimilationsfläche kann über den Blattflächenindex (Leaf Area Index, kurz LAI) angegeben werden. Der Blattflächenindex beschreibt das Verhältnis zwischen assimilierender Pflanzenoberfläche und der Bodenoberfläche. Zur Erfassung des LAI gibt es direkte und indirekte Methoden. Mit dem SunScan Lichtmessgerät wird der Blattflächenindex (LAI) indirekt über die Erfassung der Lichttransmission, verschiedenen Annahmen zu Bestand und Einstrahlung und Modellierung der Daten bestimmt. Der Pflanzenbestand wird dabei nicht zerstört (nichtdestruktive Messung). Bei der direkten Methode wird eine Pflanzenprobe aus dem Bestand entnommen und die Oberfläche mit Hilfe eines Blattflächenmessgeräts bestimmt. In einem 2018 angelegten Weizenversuch werden 16 Weizensorten, die zwischen 1895 und 2007 zugelassen wurden, in drei Düngestufen und vier Stufen des Pflanzenschutzmitteleinsatzes (Fungizid und Wachstumsregulator) untersucht. Bei einer Auswahl an Sorten und Behandlungen soll der Blattflächenindex mit beiden Messverfahren gemessen werden.
Es soll herausgefunden werden, inwieweit
a) die direkte (LAI Messgerät) und die indirekte Methode (SunScan) bei der Bestimmung des LAI vergleichbar sind und
b) wie sich verschiedene Weizensorten bei unterschiedlicher Behandlung hinsichtlich des LAI unterscheiden.
Die Messungen finden von April bis Juli 2019 auf dem Feldversuch am Standort Reinshof statt.

Betreuung durch Katharina Hey, M.Sc.


4) Stickstoffeffizienz von alten und jungen Winterweizensorten
(Experimentelle Bachelorarbeit)
Um eine Reduzierung des Stickstoffeintrags in Gewässer zu erreichen kann eine Begrenzung der Ausbringmengen von Stickstoffdüngern beitragen. Um aber gleichzeitig hohe Erträge zu erzielen, ist es wichtig, dass der angebotene Stickstoff auch effizient durch die Pflanzen genutzt wird. Die Frage ist, ob es genotypische Unterschiede in der N-Effizienz von Winterweizen gibt und ob der Zuchtfortschritt auch zu einer Verbesserung der N-Effizienz geführt hat? Untersucht werden Weizensorten, die zwischen 1895 und 2007 zugelassen wurden und bei verschiedenen Managementstrategien (Düngung, Pflanzenschutz, Wachstumsregulatoren) angebaut werden. Um die Fähigkeit der Pflanzen zu beurteilen, Stickstoff aufzunehmen sowie den aufgenommenen Stickstoff auch im Korn einzulagern, soll sowohl die N-Aufnahme-, als auch die N-Verwertungseffizienz untersucht werden.
Die erste Messung des Stickstoffs in der oberirdischen Biomasse findet etwa Anfang Juni 2019 zu Blühbeginn statt. Eine weitere Messung wird zur Kornernte des Weizens im August erfolgen.

Betreuung durch Katharina Hey, M.Sc.


5) Effekt der Intensivierung der Stickstoffdüngung und des Pflanzenschutzmitteleinsatzes auf den Ertrag alter und junger Weizensorten
(Experimentelle Bachelorarbeit)
Im Laufe des 20. Jahrhunderts hat sich der Einsatz von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln stark verändert. In der gleichen Zeit gab es große Erfolge in der Züchtung leistungsfähiger Weizensorten und einen großen Ertragsanstieg. Es hat sich jedoch gezeigt, dass auch alte Weizensorten unter heutigen Anbaubedingungen deutlich höhere Kornerträge erzielen können, als in den Jahren, in denen sie zugelassen wurden. An verschiedenen Weizensorten, die zwischen 1895 und 2007 zugelassen wurden, soll geklärt werden, welchen Einfluss
a) die N-Düngung
b) der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und
c) der Einsatz von Wachstumsregulatoren auf den Ertrag haben.
Erfasst werden die Kornerträge sowie die Ertragskomponenten auf dem Feldversuch am Standort Reinshof bei der Ernte im August 2019.

Betreuung durch Katharina Hey, M.Sc.


6) Bestandsarchitektur und Lichtausnutzung alter und junge Weizensorten
(Experimentelle Bachelorarbeit)
Im Laufe des 20. Jahrhunderts hat sich das Erscheinungsbild des Weizens stark verändert. Während zu Beginn des 20. Jahrhunderts der Weizen sehr hohe Wuchshöhen und viel Blattmasse hatte, sind moderne Sorten deutlich kürzer und haben kleinere Blätter. In einem Feldversuch werden Winterweizensorten angebaut und untersucht, die zwischen 1895 und 2007 zugelassen wurden. Zudem variiert das Management hinsichtlich Pflanzenschutzmittel- und Wachstumsreglereinsatz sowie N-Düngung. Die Frage ist, ob moderne Sorte durch die Veränderung der Bestandsarchitektur Ressourcen, hier v.a. die Ressource Licht, besser zur Ertragsbildung nutzen können als alte Sorten und wie dies beeinflusst wird durch das Management.
In dieser Bachelorarbeit soll die Bestandsarchitektur alter und junger Weizensorten bei unterschiedlichem Management umfassend charakterisiert (z.B. Anzahl der Blätter, Höhe der Blattetagen, Stellung der Blätter) und die Lichtausnutzung sowie die Dauer der photosynthetisch aktiven Blattfläche im Bestand erfasst werden.
Die Messungen finden von Mai bis Juli 2019 auf dem Feldversuch am Standort Reinshof statt.

Betreuung durch Katharina Hey, M.Sc.


7) Einfluss des Einsatzes von Pflanzenschutzmitteln auf Krankheitsbefall und Erträge von historischen und modernen Weizensorten
(Experimentelle Bachelorarbeit)
Die Weizenzüchtung konnte im letzten Jahrhundert große Erfolge erzielen. Neben hohen Erträgen gehören auch Resistenzen und Toleranzen gegenüber wichtigen Krankheiten zu den Zuchtzielen der modernen Weizenzüchtung. Im Laufe der Zeit haben sich aber auch die Anbaubedingungen verändert. Das betrifft die Düngung vor allem aber den Pflanzenschutzmittel- und Wachstumsreglereinsatz. In einem Feldversuch am Standort Reinshof werden 16 Winterweizensorten angebaut und untersucht, die zwischen 1895 und 2007 zugelassen wurden. Zudem wird der Pflanzenschutzmittel- und Wachstumsreglereinsatz sowie die Stickstoffdüngung variiert. In der Abschlussarbeit soll untersucht werden, inwieweit sich die Sorten hinsichtlich des Befalls mit wichtigen Krankheiten unterscheiden und welchen Einfluss das Management (Pflanzenschutz und Düngung) hat. Desweiteren soll abgeschätzt werden, welchen Beitrag die Anbaubedingungen an der Leistungssteigerung der Sorten haben. Auf der anderen Seite sollen die Ergebnisse auch Hinweise darauf geben, wie sich ein möglicher Wegfall von Pflanzenschutzmitteln etwa durch Resistenzbildung gegenüber Wirkstoffen oder gesetzliche Restriktionen auswirken kann.
Die Bonituren der Pflanzenbestände beginnen zu Vegetationsbeginn und erstrecken sich über die Dauer der grünen Blattfläche.
Diese Abschlussarbeit wird von der Abteilung Pflanzenbau in Kooperation mit der Abteilung Phytopathologie betreut.

Ansprechpartnerin: Katharina Hey, M.Sc. (katharina.hey@agr.uni-goettingen.de)