Studierende
Dovydaitis, Emily Monitoring pests and insect biodiversity in rapeseed using digital and analog yellow traps As a trainee in the patchCROP field experiment, Emily Dovydaitis studies pest dynamics and overall insect biodiversity in rapeseed. A key research objective is understanding if classic, analog yellow traps can be substituted by digital yellow traps The digital traps use a camera module and AI to classify rapeseed pests, which represents a possible path to reducing the workload in pest monitoring and facilitating best practices in pesticide application. Emily is working under the supervision of Dr. Kathrin Grahmann in the Resource-efficient cropping systems working group. More broadly, Emily is interested in the cultural and ecological transformations sparked by digitalization in agriculture, especially concerning biodiversity. Her academic background includes bachelor's degrees in biology and anthropology from the University of Central Florida and a master's degree in geography from the University of Helsinki. Felix Erbe Using Computer Games to Foster Understanding and Acceptance of Novel Approaches for Sustainable Agricultural Systems Yasser Taysire Growth modeling of soybean plants from different land use intensities using close range RGB image time series Period Yasser Taysire is studying a master´s degree in Forest Information Technology at the HNEE in Eberswalde. For his master thesis in patchCROP, he investigates the effect of different land use intensities on Soybean plant growth based on regular close-range RGB imagery time series. The aim of his work is to prove the use of common digital cameras as a potential phenotyping tool in a first step to later analyze the crop growth patterns from the image time series and to quantify the differences in growth behavior in relation to the different influencing factors like soil type and weed pressure. His research interests are Data analysis and statistics with R, Neural Networks with Python, Remote sensing and Geographic Information Systems (GIS). Yasser Taysire is supervised by Prof. Dr. Ribana Roscher and Mr. Lukas Drees within the PhenoRob DFG Excellence Cluster at the University of Bonn and Dr. Kathrin Grahmann at ZALF. Ayushi Bhavinkumar Joshi Stability and maintenance of soil organic matter fractions through spatial and temporal diversification measures in patchCROP Ayushi has completed a master’s degree in Environmental sciences from Gujarat University, Gujarat, India. Currently she is enrolled as a Master’s student at TU Darmstadt in Tropical hydrogeology and environmental engineering. She started her master’s thesis research at ZALF under supervision of Prof. Mathias Hinderer (TU Darmstadt), Dr. Kathrin Grahmann (ZALF) and Maire Holz (ZALF). She is interested to study the importance of soil organic matter fractions (POM and MAOM) in spatially and temporally diversified cropping systems and conducts intensive field sampling campaigns and comprehensive laboratory work. Ayushi is using the particle size fractionation method to measure total carbon and nitrogen in POM (particulate organic matter) and MAOM (mineral associated organic matter). Anna Maria Engels Combining improved electromagnetic induction derived management zones and agro-ecosystem modelling to evaluate landscape-scale trade-offs in ecosystem services Anna did her B.Sc. in Crop Science and her M.Sc. in Crop ecology at the University of Bonn. Her master’s thesis was already focused on Precision Farming in the context of variable rate seeding and conducted in cooperation with BASF Digital Farming. For her Ph.D. she is working in the PhenoRob Core Project 5.2 “New field arrangements” (bitt emit Link untersetzen: ) at the Institute of Crop Science and Resource Conservation (INRES) and is supervised by Dr. Thomas Gaiser and Dr. Ixchel Hernandez. Mechanistic agro-ecosystem models allow to quantify the impact of management decisions or changing environmental conditions on many ecosystem services, such as provision of biomass (i.e. food, fed, and fuel) and regulation of N-retention, crop N uptake, carbon sequestration and N2O emissions. A combination of agro-ecosystem models and soil zones derived from proximally sensed soil data will be used to optimize diversified cropping systems based on nutrient and residue management for the provision and regulation of ecosystem services under current and future climate conditions. Hannah Jona von Czettritz und Neuhaus Economic resilience of diversified crop production under climate change Hannah Jona von Czettritz has a M.Sc in Agricultural Economics from Copenhagen University (KU). In her Master thesis she evaluated the impact of seasonal fruit and vegetable taxation on Carbon emissions in Denmark using an Almost-Ideal-Demand System (AIDS). In May 2021 she joined the Integrated Priority Project (IPP) “Cropping system diversification to increase the resilience of farming systems (divCROP)” as a PhD student. Her work is supported by her supervisors Prof. Dr. Hermann Lotze-Campen (Humboldt University) and Peter Zander (ZALF). Within this project, her focus lies on the economic evaluation of diversified agricultural systems with a special focus on risk and resilience. Using a combination of modeled data, experimental data and the farm modal MODAM she models the economic implications of diversification and its impact on Values-at-Risk. The project and especially Hannah’s contribution have a major focus on interdisciplinary collaboration. Stefan Stiller Understanding Agricultural Landscape Dynamics with Explainable Artificial Intelligence Stefan Stiller is a PhD student in Environmental and Resource Management at BTU Cottbus-Senftenberg under supervision of Prof. Dr. Masahiro Ryo and Dr. Gohar Ghazaryan. He employs advanced artificial intelligence methods to analyze spatial dynamics of agronomic variables at different scales using remote sensing observations. In particular, he develops deep learning models for crop yield prediction of multiple crop types in patchCROP and analyzes explanations to the model’s behavior to disclose the hidden effects of the surroundings on agricultural productivity. Ines Astrid Tougma Modelling approach to optimize trade-offs between crop yield and nitrogen losses Ines Astrid TOUGMA is a PhD student who started her PhD in October 2021, under the supervision of Prof. Dr. Heidi Webber in the CSA (integrated Crop System Analysis) group at ZALF, and Prof. Dr. Johan Six at ETH Zurich. She is working in the WP3 of the integrated priority project (IPP) “Optimal Nitrogen” in collaboration with two other working groups at ZALF. The overall objective of her thesis is to build an integrated crop-soil model to support management strategies at the field scale in order to optimize the trade-offs between crop yields and nitrogen losses, accounting for soil proprieties and uncertain weather. The model will be parameterized and validated against data collected in the patchCROP field experiment before being tested in a range of climate conditions. Mrs. Tougma will therefore be involved in many field experiments such as N2O emission measurement, soil texture analysis, biomass sampling for 15N analysis, soil sampling for mineral nitrogen, and total carbon measurement and soil fractionation for POM (Particulate Organic Matter) and MAOM (Mineral Associated Organic Matter) determination. Felina Sax Kleinräumige Heterogenität der Zusammensetzung der organischen Bodensubstanz innerhalb einer hügeligen Ackerfläche mit sandigen Böden Felina Sax studiert Agrarwissenschaften mit der Fachrichtung Umweltwissenschaften an der Universität Kiel. Sie beschäftigt sich im Rahmen ihrer Masterarbeit seit Mai 2021 mit der Beziehung zwischen Topographie und den Unterschieden in der Zusammensetzung der organischen Bodensubstanz (OBS) in den Oberböden verschiedener Patches der patchCROP-Versuchsfläche. Die OBS Zusammensetzung wird mittels FTIR Spektroskopie im Labor charakterisiert und in Beziehung zu der Lage der Entnahmepunkte innerhalb des Feldes gesetzt. Die Spektral-Daten werden zudem in Beziehung zu weiteren Bodeninhaltsstoffen (austauschbare Kationen etc.) gesetzt. Ziel dieser Masterarbeit ist es, zu untersuchen wie sich die topographische Lage auf die Menge und Zusammensetzung der OBS auswirkt und wie sich dies in deren räumlichen Verteilung auf verschiedenen Skalen (Patch, Versuchsfläche) wiederspiegelt. Die Arbeit wird von Frau Dr. Ruth Ellerbrock in der Arbeitsgruppe Hydropedologie betreut. Max Alexander Rettig Validierung der Funktionalität von digitalen Gelbschalen Max Rettig studiert den Bachelorstudiengang Ökolandbau und Vermarktung an der HNE Eberswalde. Er beschäftigt sich in seiner Bachelorarbeit mit der Funktionsfähigkeit von digitalen Systemen zur Schädlingskontrolle im Raps und führte im patchCROP Experiment während der Rapsblüte 2021 die Schädlingsbonituren durch. Ziel der Arbeit ist es zu klären, wie zuverlässig digitale Gelbschalen zur Schädlingskontrolle eingesetzt werden können. Betreut wird die Arbeit von Frau Dr. Kathrin Grahmann in der Arbeitsgruppe Ressourceneffiziente Anbausysteme und Prof. Stefan Kühne vom JKI. Clara Heilburg Effekte räumlich und zeitlich diversifizierter Landnutzung am Beispiel des Patch Croppings auf das Vorkommen von Laufkäfern Clara Heilburg studiert im Master Öko-Agrarmanagement an der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde. Sie beschäftigt sich im Rahmen ihrer Masterarbeit am Beispiel des patchCROP-Experiments mit dem Einfluss räumlicher und zeitlicher Diversifizierung von Agrarlandschaften auf Laufkäfer. Die statistische Auswertung der im Sommer 2020 erhobenen Laufkäfervorkommen soll Erkenntnisse zum Einfluss kleinteiliger Flächennutzung, der Kulturart und dem Einsatz von Blühstreifen unter der Berücksichtigung von Zentrum- und Edge-Effekten der kleinen Felder auf das Artenspektrum und die Populationsdichte von Laufkäferzonösen liefern. Frau Heilburg wird von Dr. Michael Glemnitz, Leiter der Arbeitsgruppe Bereitstellung von Biodiversität in Agrarsystemen, betreut. Jennifer Thompson Design and assessment of wheat-soy intercropping and strip cropping systems Jennifer Thompson is a PhD student working under the supervision of Dr. Mortiz Reckling in the Resource-Efficient Cropping Systems group at ZALF. She is part of the IPP project "Cropping system diversification to increase the resilience of farming systems (divCROP)". She will be researching wheat-soy intercropping and stripcropping systems using field experiments at ZALF and patchCROP and will assess their viability to farmers in the region through both agronomic and ecological approaches and participatory research methods with farmers. She will also be investigating the potential of wheat-soy intercropping to support natural predator biodiversity, reduce pest and disease outbreaks, and increase resilience to climate change. Her research interests are agroecology, plant-soil-microbe interactions, and biodiversity conservation. Gina Geittner Diversität der Ackerbegleitflora im patchCROP-Experiment des ZALF Gina Geittner studiert Landschaftsnutzung und Naturschutz an der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde. Sie beschäftigt sich im Rahmen ihrer Bachelorarbeit ab Mai 2021 mit dem Einfluss der Habitatqualitäten der einzelnen Kulturen auf die Beikräuter und prüft, welche Rolle Edge-Effekte dabei spielen. Aus dem Vergleich zu den Referenzflächen lassen sich dann Schlüsse für die Bedeutung der Fruchtartendiversifizierung auf die Zusammensetzung der Ackerbegleitflora ziehen, die wiederum aus ökologischer und pflanzenbaulicher Sicht interessant sind. Frau Geittner wird von Dr. Michael Glemnitz in der Arbeitsgruppe Bereitstellung von Biodiversität in Agrarsystemen betreut. Md Tawhid Hossain Exploring relationships between point measurements and digital technologies for an advanced understanding of drivers of spatial soil nitrogen heterogeneity in agricultural landscapes. Md Tawhid Hossain started as a PhD student under the supervision of Dr. Kathrin Grahmann in April 2021. He will be working on the work package 2 of the integrated priority project- “Optimal Nitrogen” initiated by ZALFs research group Isotope Biogeochemistry and Gas Fluxes (IBG); Resource efficient cropping systems (RCS) and Integrated Crop System Analysis and Modelling (CSA) at ZALF. Among the multiple objectives, he will investigate how spatial (field size) and temporal (crop rotation) diversification influences nitrogen use efficiency (NUE) of crops and nitrogen dynamics in soils by combining point field measurements and geostatistical approaches. He will also work on a novel nitrate leaching monitoring system and evaluate the efficiency of stationary sensors for real-time monitoring of leaching in agricultural fields. Thirdly, he will study how proximal and remote sensing data at the field scale can be up-scaled to agricultural landscapes by correlating with ground-truth point measurements of different N-fractions.
Isabel Zentgraf Small scale heterogeneity of gross N transformation and loss processes in agricultural landscapes of the future Isabel Zentgraf ist seit März 2021 Doktorandin des IPP 1 Projektes Optimal N und wird von Dr. Maire Holz betreut. Sie beschäftigt sich mit dem Prozessverstehen von Brutto-Stickstoff Transformationswegen, N2O Verlusten, sowie mikrobieller Gemeinschaften. Frau Zentgraf wird N2O Gasmessungen mit Hilfe der NFT-NSS closed chamber Methode durchführen, die Transformationswege durch Isotopenanalyse mittels 15N-Tracer untersuchen und mikrobielle Gemeinschaften durch eine quantitative (q) PCR analysieren. Das Arbeitspaket steht in enger Zusammenarbeit mit WP2 und WP3 des IPP 1 Projektes. Dagmar Helen Scholz A novel LoRa based soil sensor network for real-time monitoring of soil moisture to evaluate drought risk potential of different crops in the landscape laboratory patchCROP Helen Scholz studiert Integrated Water Resources Management an der Technischen Hochschule Köln. Sie wird für ihre Masterarbeit mit Daten der Bodenfeuchte aus dem patchCROP-Experiment arbeiten, die mithilfe eines LoRaWAN-basierten Sensornetzwerks auf den verschiedenen Patches in unterschiedlichen Tiefen aufgenommen werden. Sie wird von Frau Dr. Kathrin Grahmann betreut werden. Das Ziel der Arbeit ist es einerseits eine dreidimensionale Übersicht über die Bodenfeuchte zu verschiedenen Zeitpunkten zu erlangen. Durch die Verknüpfung mit Fernerkundungsdaten und die Einarbeitung in ein hydrologisches Modell können außerdem Trockenheits-Hotspots im Experiment erkannt werden. Für diese Hotspots können anschließend anhand von Ertragsmodellen sowohl trockenheitsbedingte Ernteausfälle abgeschätzt werden als auch Vergleiche zwischen unterschiedlichen Feldfrüchten gezogen werden.
Shahid Iqbal Spektrometrische Charakterisierung organischer Substanz in sandiger Böden: Vergleich Handheld- und Labor-Daten Herr Shahid Iqbal aus Pakistan studiert an der BTU Cottbus und arbeitet
in patchCROP für seine Masterarbeit an folgendem Thema: “Spektrometrische
Charakterisierung organischer Substanz in sandiger Böden: Vergleich Handheld-
und Labor-Daten“ und wird von Frau Dr. Ruth Ellerbrock betreut. In dieser
Masterarbeit soll die organische Bodensubstanz in Oberböden aus verschiedenen
patches des Versuches und von Entnahmepunkten entlang einer Catena (Kuppe,
Hang, Kolluvium) mittels Handheld FTIR charakterisiert werden. Die Analysen
erfolgen zum einen vor Ort (Krume, feldfrisch) und zum anderen im Labor
(gestört: feldfrisch & luftrocken). Ziel dieser Masterarbeit ist es, zu
prüfen unter welchen Bedingungen sich vor Ort mit einem Hand-Held FTIR erhobene
Daten zur Charakterisierung der organischen Bodensubstanz in gleicher Weise
eignen wie mit einem Labor-Gerät erhobene Daten. Jarin Jose Beurteilung der Fraßaktivität von Bodenorganismen Die Studentin Jarin Jose der Universität Hohenheim wird sich ab April
2021 im Rahmen ihrer Masterarbeit mit einem einfachen Screening-Test
(Köderstreifentest nach von Törne) beschäftigen, der zur Beurteilung der
Fraßaktivität von Bodenorganismen im patchCROP Experiment des ZALF eingesetzt
wird. Es werden Transektuntersuchungen über den Versuchsschlag hinweg
durchgeführt. Frau Jose wird von Frau Dr. Monika Joschko betreut. Daniel Pfarr Gammy Spectrometry and XRFA for soil analysis Daniel Pfarr hat seinen Masterabschluss an der rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn im Pflanzenbau erlangt und seine Abschlussarbeit über die Untersuchung des Wurzelwachstums von Zuckerrüben bei unterschiedlicher Nährstoffversorgung im Freiland geschrieben. Für seine Doktorarbeit arbeitet er im PhenoRob Core Project 5 „Proximal soil sensing“ an der Universität Bonn am Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) und will mit Hilfe von Machine Learning und Support Vector Machines, Gammaspektrometrie mit Röntgenfloureszenz kombinieren. Daniel Pfarr wird von Dr. Stefan Pätzold betreut. Gammaspektrometrie bietet eine gute Möglichkeit, Bodentexturen, non-invasiv und klein-räumig zu bestimmen. Allerdings bedarf es dafür nach wie vor einer Kalibration der Gamma-Readings anhand von konventionellen Bodenproben, um dann durch dieses ground truthing ein lokales Modell zu erstellen. Dazu forscht das CP5 Team seit November 2020 auch aktiv auf dem patchCROP Experiment und werden auch in Zukunft weitere bodenkundliche Untersuchungen in Tempelberg vornehmen.
David Caracciolo Identification of field heterogeneity through remote sensing combined with ground truthing of physical and chemical topsoil characterization as decision support for diversified, site-specific crop management David Caracciolo (Humboldt Universität Berlin ) arbeitet am patchCROP zu dem Thema “Identification of field heterogeneity through remote sensing combined with ground truthing of physical and chemical topsoil characterization as decision support for diversified, site-specific crop management” und wird von Dr. Kathrin Grahmann und Professor Dr. Sonoko Dorothea Bellingrath-Kimura betreut. Herr Caracciolo führte über die Herbstmonate 2020 intensive Infiltrationsmessungen mit dem Haubeninfiltrometer (IL-2700) der Firma UGT durch um hydraulische Leitfähigkeit von Böden im nahe gesättigten Bereich in allen Patches zu bestimmen. Dabei wurden verschiedene Unterdrücke angelegt und mehrere Messwiederholungen pro Patch durchgeführt.
Marco Donat Development of new field arrangements based on cluster analysis of high dimensional data sets PhD Marco Donat arbeitet seit Juni 2019 an seiner Doktorarbeit zum Thema „Development of new field arrangements based on cluster analysis of high dimensional data sets” an. Diese Arbeit hat erheblich zum aktuellen Design von patchCROP beigetragen. Herr Donat promoviert an der Humboldt Universität in Berlin und wird von Prof. Dr. Sonoko Dorothea Bellingrath-Kimura, Dr. Kathrin Grahmann und Dr. Ralf Wieland betreut. Die Promotion wird durch das Projekt DAKIS finanziert. Dort agiert Herr Donat zusätzlich als wissenschaftlicher Mitarbeiter und betreut die DAKIS Forschungsaktivitäten am, ZALF. Seine Forschungsschwerpunkte sind geographischen Informationssystemen (GIS) und Datenanalyse mit Python.
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