The alkaline soil is absorbing CO2; and the inorganic, non-biological process of CO2 absorption was observed throughout the day when the soil was sterilized under cotton in Tarim oasis, which is the largest endorheic basin in China with a typical temperate arid climate and is one of the most important areas for cotton production corresponding to 3.7% of the world cotton production. We assume that physicochemical processes (e.g. recrystallization as pedogenic carbonate, higher solution of CO2 in cool soil water) rather than biological processes (e.g. incorporation in soil microorganisms or plant roots) are responsible for this CO2 flux into soil. The isotopic laboratory 14CO2 experiment under defined environmental conditions (temperature, moisture, day/night) with and without plants aims to trace 14C in soil water, soil air, plants, pedogenic carbonates, microorganisms and the air above the soil and find the crystallization to CaCO3 from Ca2+ (in most conditions:CaCl2,CaSO4,CaCO3,Ca-Humus) with H2O in different saline and alkaline soils. The isotopic labeling 14CO2 experiment and the field experiment with 13CO2 will help to understand the mechanisms of CO2 fixation in saline and alkaline soil in Tarim oasis in China. Compared the isotopic results and the observation from the onsite soil CO2 concentrations measurement from experiment station at soil depths of 0 cm, 5, 15, 20, 30, 50, 80 and 100 cm, the mechanisms of CO2 flux into and out of the soil could be modeled, which can good elucidate the phenomenon of CO2 fixation in saline and alkaline soil in Tarim river basin in China.
In Zentralasien ist Wasser ist knapp und wertvoll, aber ungleich verteilt unter den verschiedenen Ländern der Region. Das Ziel des Projekts 'Wasser in Zentralasien' (www.cawa-project.net) ist die Schaffung einer wissenschaftlichen und technischen (Geo-)Datengrundlage für ein nachhaltiges Wassermanagement auf länderübergreifender Ebene. Es werden sowohl die Wasserverfügbarkeit als auch der Wasserverbrauch für verschiedene Klimaänderungsszenarien untersucht. Das Projekt wird im Rahmen des 'Berliner Prozesses' vom Auswärtigen Amt bis Ende 2017 gefördert. Das Projekt wird vom Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) koordiniert. Weitere Partner sind u.a. das Zentrum für Luft- und Raumfahrt Oberpfaffenhofen (DLR), das Zentralasiatische Scientific Information Center of the Interstate Coordination Water Commission (SIC ICWC) in Usbekistan, das Regionale Umweltzentrum für Zentralasien (CAREC) in Kasachstan, der Usbekische Khorezm Rural Advisory Support Service (KRASS) und das Zentralasiatische Institut für Angewandte Geowissenschaften (ZAIAG) in Kirgistan. Am Lehrstuhl für Fernerkundung werden seit 2009 im Rahmen des Arbeitspakets 'Fernerkundungsprodukte und Datenintegration Parameter für die hydrologische Modellierung aus Fernerkundungsdaten abgeleitet sowie ein Monitoringsystem für die Bewässerungslandwirtschaft erarbeitet. Räumliche Schwerpunkte der Arbeiten liegen zum einen in den Oberlaufregionen des Araleinzugsgebietes und in den Unterlaufregionen in den Bewässerungsgebieten des Amu Darya Deltas sowie dem Fergana-Tal (Usbekistan). In den Bewässerungsgebieten wird aufbauend auf den jährlich abgeleiteten Landnutzungs- und -bedeckungskarten der Anteil der landwirtschaftlich genutzten Fläche und der Anteil der wichtigsten Anbaufrüchte für den Zeitraum ab 2001 ermittelt. Als Datengrundlage dienen einerseits hochaufgelöste Daten wie Landsat (30m Auflösung) und die des neuen RapidEye-Sensors (6m) sowie für die großflächige Kartierung MODIS-Daten (250m). Die interaktive Webkarten-Anwendung 'Water Use Efficiency Monitor for Central Asia' (WUEMoCA) steht im Mittelpunkt des CAWa-Arbeitspakets 'Online Tool for Monitoring of Land Use and Water Efficiency' während der 3. Phase des CAWa-Projektes (Laufzeit 2015 bis 2017). Dieses Online-Tool ist für die regionale Einschätzung der Wassernutzungseffizienz in den umfangreichen Bewässerungssystemen des grenzüberschreitenden Aralsee-Beckens konzipiert. Das erste Ziel ist es, die räumliche Verteilung und zeitliche Entwicklung der Ernteerträge der wichtigsten Nutzpflanzen, d.h. Baumwolle, Reis und Weizen zu zeigen, basierend auf frei zugänglichen Satellitenbildern (MODIS 250m) und meteorologischen Daten. Diese Ergebnisse werden auf verschiedenen Verwaltungsebenen zusammengefasst (Rayone = Bezirke, Oblaste = Provinzen). (Text gekürzt)
Zentralasien ist zu mehr als 50% von Wüsten bedeckt. Die restliche Fläche wird von Steppen und Gebirgen eingenommen. Landwirtschaft, Siedlungen sowie Biodiversität konzentrieren sich entlang der Flüsse. Die bedeutendsten Flüsse sind der Amu Darya und Syr Darya, die früher in den Aral-See mündeten, sowie der Tarim in Xinjiang, China. Alle Formen der Landnutzung sowie die natürlichen Ökosysteme in den Wüsten- und Steppen Zentralasiens beziehen Wasser direkt oder indirekt aus den Flüssen. Die natürlichen Ökosysteme, d.h. Auenwälder, Röhrichte und Buschvegetation, beziehen Wasser aus dem Grundwasser, welches aus den Flüssen gespeist wird. Die Landwirtschaftsflächen werden direkt mit Flusswasser bewässert. Hauptsächlich wird Baumwolle angebaut. Der Bewässerungslandbau hat bereits zu großflächigen Bodenversalzungen in der Region geführt, weil Pflanzen wie die Baumwolle das Wasser nur nahe der Bodenoberfläche aufnehmen können. Unter ungestörter natürlicher Vegetation kommt zu selten zu Bodenversalzung, weil die Wasseraufnahme in die Pflanze weit entfernt von der Bodenoberfläche im Grundwasser stattfindet. Die Flüsse Zentralasiens entspringen in den Hochgebirgen der Region, d.h. dem Pamir, dem Hindukusch bzw. dem Tianshan. Dort werden sie aus Schmelzwasser und Sommerniederschlägen gespeist. Die Flüsse führen daher im Sommer Hochwasser, während sie im Frühjahr wenig Wasser führen. Die natürliche Vegetation ist optimal an diese Wasserverteilung angepasst, weil sie das Grundwasser nutzt, welches jeweils während der Hochwässer aufgefüllt und dann im Grundwasserleiter gespeichert wird, bis die Vegetation es braucht. Baumwolle hingegen hat dem höchsten Bewässerungsbedarf im Frühjahr und Frühsommer, also wenn die Flüsse wenig Wasser führen. Auf Grund des Klimawandels schmelzen Teile der Gletscher in den Hochgebirgen ab. Zudem verringern sich die Schneefälle im Winter. Daher werden die Abflüsse in naher Zukunft abnehmen. Die Folge ist eine zunehmende Konkurrenz um Wasser zwischen den anthropogenen und natürlichen Ökosystemen. Vor dem Hintergrund des Klimawandels und der abnehmenden Wasserführung der Flüsse in Zentralasien drängt sich die Frage auf, welche Leistungen die Formen der Landnutzung, d.h. Baumwollanbau und Viehhaltung, bzw. die natürlichen Ökosysteme im Gegenzug für ihren Wasserverbrauch liefern (Abb. 2). Der Begriff Leistungen umfasst ökonomische Leistungen so wie Ökosystemleistungen. Die wichtigsten Ökosystemleistungen sind CO2-Bindung und Verhinderung weiterer Desertifikation. Vor dem Hintergrund des Klimawandels und abnehmenden Wasserdargebots der Flsse in Zentralasien werden von dieser Junior-Forschergruppe die folgenden Ziele verfolgt: - Differenzierte Untersuchung des Wasserverbrauchs und der Leistungen wichtiger anthropogener und natürlicher Ökosysteme in Zentralasien - Untersuchung lokal-regionaler Pflanzenarten hinsichtlich ihres Potenzials einer nachhaltigen Nutzung. (Text gekürzt)
Hecken und Gehölze erfüllen in unserer Umwelt viele wichtige Funktionen: sie erzeugen Sauerstoff, filtern die Luft, dienen als Sicht- und Windschutz, bieten Lebensraum für Vögel und Insekten und dienen als strukturierende und abgrenzende Elemente. Für den städtebaulichen Schallschutz werden sie jedoch kaum genutzt, da in den maßgeblichen Planungsrichtlinien die Bewuchsdämpfung für alle Arten von Bewuchsflächen sehr niedrig angesetzt wird. Dabei wird übersehen, das die Angaben in den Richtlinien Mindestangaben darstellen, die in der Praxis häufig deutlich übertroffen werden können. Derzeit bestehen noch fast keine Kenntnisse über eine geeignete Gestaltung von Schallschutzhecken und deren Wirksamkeit. Auch über die akustischen Eigenschaften von Heckenpflanzen ist bislang nur sehr wenig bekannt. In dieser Studie wird untersucht, welche Pflanzen sich für Schallschutzzwecke aus akustischer Sicht besonders eignen, wie sie gepflanzt werden sollten, welche Abmessungen eine Hecke besitzen sollte und wie sich weitere Einflussfaktoren wie Bewuchsdichte, Blattfläche, Form und Dicke der Blätter, etc. auf die akustischen Eigenschaften auswirken. Die Untersuchungen erfolgen sowohl durch Messungen unter idealisierten Bedingungen im Labor als auch an realen Hecken im Freien. Weiterhin werden rechnerische Modelle eingesetzt, wobei das Ziel darin besteht, Dämpfungs- und Absorptionskoeffizienten zu bestimmen, die Schallschutzwirkung zu verbessern und verlässliche Bemessungsgrundlagen für die Städte- und Landschaftsplanung zu erarbeiten.
Eine Folge veränderter Landnutzung in West Afrika von traditionellen 'Parkia Vitellaria- Parklands' zum Anbau von 'cash crops' ist der Einsatz von Pestiziden. Im Rahmen dieses Teilprojektes von BIOTA-West wurde untersucht, inwieweit auch Nichtzielorganismen von der Pestizidanwendung betroffen sind. Als Indikatororganismen wurden Arthropoden (Ameisen und Termiten), Amphibien und insektivore Fledermäuse ausgewählt, die im Fokus der Biodiversitätsstudien von BIOTA West stehen. Das Untersuchungsgebiet war der Pendjari Nationalpark mit seiner angrenzenden landwirtschaftlichen Zone mit Baumwolle als wichtigste 'cash crop'. Der Park repräsentiert als Teil einer wichtigen Schutzzone im Grenzgebiet zwischen Benin, Burkina Faso und Niger ein Gebiet ohne beabsichtigten Pestizideintrag. Die Jagdzone im Übergangsbereich von Park und landwirtschaftlicher Zone weist einzelne Anbauaktivitäten von Baumwolle auf. Die beim Baumwollanbau angewendeten Pestizide umfassen Substanzen mit sehr unterschiedlichen chemisch-physikalischen und toxikologischen Eigenschaften wie Organochlorverbindungen (Endosulfan), Organophosphate, Pyrethroide und Nicotinoide. Seit 2008 ist als Ersatz für Endosulfan auch ein Gemisch aus Flubendiamid und Spirotetramat (Tihan®) teilweise eingesetzt worden. In den analysierten Organismenproben wurde neben Endosulfan und Endosulfansulfat auch p,p'- DDT und seine Metabolite nachgewiesen, obwohl DDT in Benin offiziell auch für die Malariabekämpfung nicht zugelassen ist. In Bodenproben von Baumwollfeldern wurden vereinzelt auch die Organophosphate Profenofos und Chlorpyrifos nachgewiesen. Die höchsten Gehalte an Pestiziden wurden in den Fledermäusen festgestellt. Die Gehalte lagen in der Größenordnung von 1 bis 300 Mikro g/kg Frischgewicht (bzw von 10 bis 12000 Mikro g/kg Fett). Die Konzentrationen von DDT und Metaboliten waren höher als die von Endosulfan, lagen jedoch deutlich unter Konzentrationen, die in der Literatur für tot aufgefundene Fledermäuse angegeben wurden. Subletale Effekte sind laut Literaturangaben jedoch möglich. Untersuchte Amphibienproben zeigten keine Bioakkumulation von Pestiziden. Nur in einzelnen Froschproben wurden geringe Rückstände an Endosulfan und DDT gefunden. Endosulfan verursachte in ökotoxikologischen Experimenten mit Kaulquappen von Bufo maculatus, einer im Unersuchungsgebiet häufigen Spezies, schon bei kurzzeitigen Konzentrationen von 100 Mikro g/L letale und subletale Effekte. In Ameisen und Termiten von Baumwollfeldern wurden Endosulfan und Endosulfansufat in der Größenordnung von 10 bis 1500 Mikro g/kg Fett (eine Ameisenprobe: 9,7 mg/kg Fett) nachgewiesen. In Arthropoden, Amphibien sowie Bodenproben aus dem Nationalpark wurden keine Pestizide nachgewiesen. Fledermäuse wiesen aufgrund ihres wesentlich größeren Einzugsgebietes bei der Nahrungssuche auch im Park Rückstände von Endosulfan auf.