This project aims at the improvement and testing of a modeling tool which will allow the simulation of impacts of on-going and projected changes in land use/ management on the dynamic exchange of C and N components between diversifying rice cropping systems and the atmosphere and hydrosphere. Model development is based on the modeling framework MOBILE-DNDC. Improvements of the soil biogeochemical submodule will be based on ICON data as well as on results from published studies. To improve simulation of rice growth the model ORYZA will be integrated and tested with own measurements of crop biomass development and transpiration. Model development will be continuously accompanied by uncertainty assessment of parameters. Due to the importance of soil hydrology and lateral transport of water and nutrients for exchange processes we will couple MOBILE-DNDC with the regional hydrological model CMF (SP7). The new framework will be used at field scale to demonstrate proof of concept and to study the importance of lateral transport for expectable small-scale spatial variability of crop production, soil C/N stocks and GHG fluxes. Further application of the coupled model, including scenarios of land use/ land management and climate at a wider regional scale, are scheduled for Phase II of ICON.
Ziel des Projektes ist die Verbindung der Untersuchung kurz- bis mittelfristiger Reaktionen von Waldökosystemen auf Veränderungen des Nutzungsregimes hinsichtlich Waldstruktur, Verjüngungsdynamik, Baumvitalität, Kohlenstoffumsatz und -speicherung mit der Entwicklung eines geeigneten Monitoringsystems welches das langfristige effiziente Monitoring dieser Faktoren ermöglicht und damit übertragbar auf andere Standorte ist. Zum einen werden wir zeigen, ob und welche Anpassungen mittelfristig (dekadische Skala) nach Managementänderung eintreten. Zum anderen wird das Monitoringsystem auch an anderen Standorten die effektive Erfassung und Bewertung von waldbaulichen Maßnahmen zur Klimaanpassung hinsichtlich Kohlenstoffsequestrierung, Walddynamik sowie Natürlichkeit und Diversität holzbewohnender Fauna ermöglichen. Um die gesteckten Ziele zu erreichen, bedarf es der inter-disziplinären Zusammenarbeit der beteiligten Projektpartner (siehe ausführliche Vorhabensbeschreibung). Ein experimenteller Teil stellt sicher, dass auch hinsichtlich der Walddynamik Effekte beobachtet werden können. TP 2 wird die Kohlenstoffdynamik an und im Boden erfassen und analysieren, um die gewonnenen Ergebnisse in die Ableitung von möglichst einfach zu erhebenden Indikatoren für das geplante Monitoringsystem einzubringen. Der C-Speicher im Boden wird mittels kombiniertem Ansatz aus Leitprofilen (Umfassende Bodenansprache, Beprobung je Horizont und in Dezimeterabschnitten zur Erfassung von Dichte und C bzw. N-Konzentration) und wiederholter Bohrstockbeprobung (Beprobung in Dezimeterabschnitten unter Berücksichtigung der Horizontierung) erfasst. Wiederholte Erfassungen der Speicherung und die Ermittlung der stehenden Biomasse sowie der Baumzuwächse (TP3) decken die längerfristigen Teile der C-Bilanz ab. Die kurzfristigen Umsetzungen, die ebenfalls in die Bilanz einzurechnen sind, werden über die Bestimmung des C-Austausches der Feldschicht mit 2-wöchigen Kammermessungen berücksichtigt.
Soil C sequestration through changes in land use and management is one of the important strategies to mitigate the global greenhouse effect. Plant residue is the primary source of C formation and sequestration in soil. The relative contribution of residues depends upon composition and decomposability of litter which is a function of lad use and management. The present project is conceived with objective to evaluate the fate of plant residue in soil C influenced by different land-use management practices. Ultimate aim to sketch policy for appropriate management practices, which would facilitate enrichment of C stock in soils for maintaining soil health and fertility as well as mitigation of global warming by C sequestration. Management practices like intensity of tilling and no tillage have a definite effect on SOC stock; it would be considered as pertinent management practice for residue derived C-turnover. To fulfil the objective as stated, representative soil samples will be collected under various land covers/uses and management practices and analysed for important physico chemical properties e.g. pH, CEC, clay content, bulk density, soil water storage, and soil porosity are the important soil physical parameters which influences C load in soil. Different pools of C viz. total SOC (Ctot), Water stable aggregates, labile fractions of oxidisable organic carbon etc. will be studied to know the C stock and its distribution in soil. Impact of added plant residue on C sequestration and C dynamics of plant residues decomposition in contrast land use will be analyzed and quantified by using 14C labelled plant residues as well as 13C natural abundance and allow for differentiation between residues-derived carbon and native SOC. Labeled microbial biomass C and mineralizable C, acetone exactable reside, 14C and d13C in CO2 and in SOM pool will be measured that may provide precise estimates of residues decomposition rates and contribution in soil organic C. Microbial biomass carbon (Cmic) and mineralizable carbon (Cmin) measured as early indicators of future trends in total SOM as it provides a good measure of labile organic matter because it directly reflects recent soil organic matter turnover. Data on biomass productivity will also be collected from those sites. Results would help us to know the relative efficiency of different land use managements for organic C enrichment or depletion in soils.
Unter Berücksichtigung aktueller Klimaprojektionen sind zukünftig deutliche Veränderungen der Niederschlagsmuster in Mitteleuropa zu erwarten. Bisher gibt es keine umfassenden Studien zur Auswirkung des Klimawandels auf den Wald-Unterwuchs, obwohl dieser eine wichtige Rolle bei der natürlichen Verjüngung und Sukzession von Wäldern spielt. In diesem Projekt werden in verschiedenen Waldflächen der DFG-Biodiversitätsexploratorien Dachkonstruktionen errichtet, um biogeochemische und hydropedologische Prozesse in Reaktion auf reduzierte Niederschläge sowie deren Interaktion mit dem Waldnutzungstyp, der Diversität des Wald-Unterwuchs und der Bodenbiota beobachten zu können. Es werden klimatische Einflüsse sowie Effekte der Bodenstruktur und bodenhydrologische Funktionen auf den Wasser- und Kohlenstoffhaushalt von Pflanzen-Spezies und -Lebensgemeinschaften entlang eines Landnutzungs- und Biodiversitätsgradienten untersucht. Berücksichtigt werden auch direkte Effekte von Trockenheit und Pflanzendiversität auf Struktur und Funktionen mikrobieller Lebensgemeinschaften sowie die biotische Rückkopplung auf Bodenstruktur und hydrologische Bodenfunktionen. Die drei Arbeitsgruppen untersuchen Trockenheitsreaktionen und Vegetationsänderungen auf der Ebene von Pflanzenindividuen und -gemeinschaften der Krautschicht (AG Bruelheide, Uni Halle), Trockenheitseffekte auf die Bodenstruktur (AG Weiler, Uni Freiburg) und Interaktionen zwischen Pflanzenfunktionen und Struktur mikrobieller Lebensgemeinschaften mit den bodenhydrologischen Eigenschaften und Funktionen (AG Gessler, ZALF Müncheberg).
1. Die Persistenz von Savannen hängt von intakten Rückkopplungen zwischen Geo- und Biosphäre ab. Dieses Zusammenspiel wird maßgeblich durch Rückkopplungen bestimmt, die unter dem Einfluss von Klima, atmosphärischem CO2, Wasserverfügbarkeit, Vegetations- und Bodenwasserdynamik sowie Landnutzung stehen. Zunehmender Landnutzungsdruck und Klimawandel bedrohen die Selbstregulation durch intakte Geo-Biosphärenrückkoppelungen in Savannen. Solche Veränderungen bedrohen die Lebensgrundlage von Millionen von Haushalten durch die Verschlechterung der Versorgung mit Ökosystem-Dienstleistungen, wie Trinkwasserverfügbarkeit, Futterproduktion oder Tourismus. Am Beispiel der Savannen Namibias, als Brennpunkt klimatischer und sozio-ökonomischer Veränderungen, zielt das OPTIMASS Projekt auf die Entwicklung robuster Lösungen und innovativer Strategien für ein nachhaltiges Management von Geo-Biosphärenrückkoppelungen entlang eines Klimagradienten. 2. In einem transdisziplinären Ansatz werden zum einen zentrale Klima-Wasser-Vegetations-Boden-CO2 Rückkoppelungen unter aktuellen und möglichen zukünftigen Bedingungen untersucht und ihr Einfluss auf die Stabilität des Ökosystems und die Verfügbarkeit ökosystemarer Dienstleistungen analysiert. Auf dieser Basis werden, unter Einbeziehung von Stakeholdern und Entscheidungsträgern, Werkzeuge und Empfehlungen für ein nachhaltiges Management und ein Wiederherstellen der zentralen Geo-Biosphärenrückkoppelungen entwickelt.
Ziel des Subprojekts S1 unter der Leitung der FUB ist die Quantifizierung von ökohydrologischen Wechselwirkungen in Savannen. Folgende Teilziele werden dabei verfolgt: 1. Kategorisierung von Pflanzen in funktionelle Typen abhängig von ihrer Reaktion auf Wasserverfügbarkeit und CO2 während ihres Lebenszyklus. 2. Quantifizierung von Wasserflüssen (Pflanzen und Boden) durch Messungen entlang eines Niederschlags- und Degradierungsgradienten. 3. Integration von Ergebnisse aus 1. und 2. sowie anderen Subprojekten in ein ökohydrologisches Modell, um i) Ursachen von Degradierung und Erosion unter verschiedenen Landnutzungs- und Klimawandelszenarien und ii) Auswirkungen von Degradierung auf Produktivität und Wasserverfügbarkeit zu untersuchen. 4. Bilden einer fundierten wissenschaftlichen Basis über ökohydrologische Feedbacks für das Gesamtprojekt. Die Arbeitsplanung gliedert sich in zwei Bereiche: empirischen Analysen (Tasks 1-4) und Simulationsanalysen (Tasks 4-7). In Tasks 1/2 finden Feldstudien bzw. Experimente zur Reaktion verschiedener Arten auf Wasserstress statt: wie stark können Pflanzen dem Boden Wasser abhängig vom Entwicklungsstadium entziehen und wie wirkt sich Wasserstress aus? In Task 3/4 werden Feldstudien zur Erosion bzw. Grundwasserneubildung durchgeführt. In Task 5/6 werden die Ergebnisse aus Task 1/2 bzw. 3/4 in das Modell eingearbeitet. Task 7 dient dazu, das erweiterte und neu parametrisierte Modell zur Studie von Landnutzungs- und Klimawandelszenarien auszuwerten.
Boden ist eine limitierte, ökologisch und ökonomisch wertvolle, nicht erneuerbare Ressource. Zusammen mit Wasser und Luft stellt der Boden die zentrale Grundlage für das Leben dar. Boden erfüllt im Kreislauf der Natur eine Reihe essentieller Funktionen und leistet einen wesentlichen Beitrag an der Erbringung von vielen Ökosystemleistungen und damit an das menschliche Wohlergehen. Die Nutzungsansprüche an den Boden sind deshalb auch sehr heterogen und betreffen verschiedenste Bereiche: Der Landwirtschaft dient der Boden als Produktionsgrundlage; für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung und die Erhaltung der Biodiversität ist ein gesunder Boden ebenfalls Voraussetzung. Der Boden als Kohlenstoffspeicher, Wasserfilter und Wasserspeicher spielt eine wichtige Rolle für Klima, Hydrologie und Naturgefahrenprävention. Das Bundesamt für Umwelt BAFU hat bis Ende 2015 den Entwurf einer Bodenstrategie Schweiz zuhanden des Generalsekretariat des Eidg. Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK erarbeitet, bei der die Vision im Zentrum steht, die Funktionen des Bodens langfristig zu erhalten, damit auch zukünftige Generationen die limitierte, nicht erneuerbare Ressource Boden für ihre Bedürfnisse nutzen können. Die Ziele und strategischen Stossrichtungen der Bodenstrategie wurden mit den betroffenen Bundesämtern abgestimmt, aber noch nicht mit den Kantonen und weiteren interessierten Kreisen bereinigt. Diese Abstimmung ist für eine nationale Strategie aber unverzichtbar und soll in der 3. Phase der Bodenstrategie an die Hand genommen werden. Projektziele: Bereinigung der in Phase 2 der Bodenstrategie (8T20/13.0093.PJ) erarbeiteten Ziele und Stossrichtungen mit den Kantonen und weiteren interessierten Kreisen. Anschliessend soll die Strategie vom Bundesrat verabschiedet werden.
Die Speicherung von organischem C stellt eine bedeutende Ökosystemfunktion von Mangroven dar. SP 9 hat daher zum Ziel, innerhalb der Segara Anakan Lagune (Zentral-Java) die Auswirkung anthropogener Mangrovennutzung (unterschiedliche Nutzungsformen und Sekundärgesellschaften nach Nutzung) auf die C-Speicherung und zugrundeliegende Stabilisierungsmechanismen von organischer Substanz zu untersuchen. Durch den Abgleich der gewonnenen bodenbiogeochemischen Daten mit einfachen 'low-cost'-Parametern (z.B. makroskopische Faunen- und Florenzusammensetzung) soll ein Entscheidungswerkzeug zur Abschätzung des C-Speicherpotentials von Küstenmangroven entwickelt werden. Dieses soll in Payments for Environmental Services (PES) or Reduced Emissions from Deforestation and Degradation (REDD) Strategien implementiert werden. Die Kombination von physikalischen Bodenfraktionierungsverfahren (Dichtetrennung organischer C-Pools), 14C-Datierung, Analyse von Biomarkern (Ligninbürtige Phenole, Neutralzucker) sowie die Bestimmung der mikrobiellen Gemeinschaften mittels 454-Pyrosequenzing gibt detaillierte Auskunft zum Ursprung, Qualität, Transformation und Umsatz der organischen Substanz in Mangrovenökosystemen und den daran beteiligten Mikroorganismen. Diese Informationen werden durch feldbasierte Inkubationsexperimente ergänzt. Das gewählte Methodenspektrum erlaubt hierbei, die Faktoren des anthropogen-induzierten C-Verlustes sowie die zugrundeliegende Mechanismen zu identifizieren.
A sustainable use of our soil resources needs to be balanced against the capacity of soil to provide the required services over space and time in the future. Adrienne Grêt-Regamey and her team are developing a 3D virtual platform with which the various parties can develop joint strategies to achieve sustainable soil use. The effectiveness of new instruments is tested in the platform, thus flowing directly into the formulation of recommendations for sustainable soil use. Soil provides humankind with a range of crucial goods and services such as nutrients, drinking water and raw materials, both as a production basis for agriculture and forestry and as habitat for organisms. It provides protection from flooding and regulates the climate. Soil sealing is just one of the uses that harm these functions, thereby preventing the soil to provide important economic services in the long term. The aim of this project is to develop a decision support platform for sustainable soil use. An interactive platform links spatial information of soil properties and soil functionalities with economic, ecological and social effects of various soil uses and visualises the results in a 3D virtual environment. The platform users can thereby assess the effects of various soil uses on soil properties and functionalities in real-time. By way of a participative and iterative learning process, stakeholders can determine sustainable soil use strategies. In two case studies, the development of innovative, institutional and fiscal policy instruments are being examined. In addition to a 3D decision support platform, based on the soil data of the soil information system NABODAT, the project will advance understanding of the societal, economic and political conditions linked to individual and collective decision-making processes supporting the required land use transformation for meeting future demands for soil uses. The generic linkage of soil property maps with soil functions and 3D visualisations of soil uses will enable implementing the system in other areas for generalizing acquired knowledge and in doing so supporting the development of sustainable soil use strategies.
Boden ist die knappste nicht erneuerbare Ressource der Schweiz und erfüllt zahlreiche ökologische und ökonomische Funktionen. Als natürliche Funktionen lagert, filtert und transformiert er viele Stoffe, inklusive Wasser und Nährstoffe und ist gleichzeitig der grösste Kohlenstoffspeicher unserer Umwelt. Er bildet einen zentralen Pool für die biologische Vielfalt und ist die Grundlage für die Landschaft und den Wald. Als wichtige Nutzungsfunktionen liefert er Nahrung, Biomasse sowie mineralische Rohstoffe und dient für menschliche Tätigkeiten (Bauen, Verkehr, Versorgung, Erholung, Kultur). Die Funktionsleistungen sind nicht nur von der Bodenqualität sondern auch von der Ausdehnung des Bodens abhängig. Der Boden spielt in sämtlichen vier Produktegruppen des Bundesamt für Umwelt BAFU eine wichtige Rolle: er bildet zunächst Produktionsgrundlage für land- und forstwirtschaftliche Erzeugnisse, Bauwirtschaft, Verkehr und Tourismus; ist die Grundlage für biologische Vielfalt, hat viel Einfluss auf die Qualität von Nahrungsmitteln und Trinkwasser und damit auf die Gesundheit des Menschen und wirkt sich in vielen Bereichen aus auf die Sicherheit (Wasseraufnahme verhindert Überschwemmungen, intakte Bodendecke verhindert Erosion etc.). Um den zahlreichen Herausforderungen gerecht zu werden, ist eine umfassende ganzheitliche Bodenstrategie der Schweiz nötig. Dafür wurde von der ehemaligen Abteilung Boden eine umfassende Analyse aller natürlicher Funktionen und aller Nutzungsfunktionen durchgeführt. Ein erster Entwurf der Bodenstrategie wurde vom Büro BHP zusammen mit einem BAFU-internen Projektteam erarbeitet und eine Vielzahl von Faktenblättern zusammengestellt. Zwischen Dezember 2010 und April 2012 fanden Gespräche mit den betroffenen Abteilungen des BAFU und den betroffenen Bundesstellen statt, an welchen die Grundsätze der Bodenstrategie vorgestellt, diskutiert und mehrheitlich begrüsst wurden. Gemeinsam mit den betroffenen Ämtern soll in der 2. Phase die Bodenstrategie konkretisiert, die Handlungsfelder definiert und mögliche Massnahmen aufgezeigt werden. Eine Multikriterienanalyse, die ökologische, ökonomische, planerische und ethische Überlegungen berücksichtigt soll als Entscheidungshilfe für ein nachhaltiges Management der Ressource Boden dienen. Die möglichen Massnahmen sind einer Wirkungsanalyse zu unterziehen. Zudem ist eine umfassende Stärken/Schwächen-Analyse der einzelnen Ziele und Massnahmen unabdingbar. Projektziele: - Boden als nicht-nachwachsende Ressource und wichtiges Umweltmedium muss quantitativ und qualitativ geschützt werden. - Boden darf grundsätzlich nicht vernichtet oder in seiner natürlichen Funktion beschädigt werden.
| Origin | Count |
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| Bund | 18 |
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| Förderprogramm | 18 |
| License | Count |
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| offen | 18 |
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| Deutsch | 14 |
| Englisch | 7 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 10 |
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| Boden | 18 |
| Lebewesen & Lebensräume | 17 |
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| Mensch & Umwelt | 18 |
| Wasser | 13 |
| Weitere | 18 |