Gasaustausch findet in der Atmosphäre primär durch turbulenten und laminaren Fluss statt. Im Boden dagegen spielt advektiver Gastransport eine untergeordnete Rolle, stattdessen dominiert Diffusion die Transportprozesse. Trotz der Unterschiedlichkeit und scheinbaren Unabhängigkeit dieser Prozesse wurde während Freilanduntersuchungen ein Anstieg von Gastransportraten im Boden um mehrere 10 % während Phasen starken Windes beobachtet. Dieser Anstieg ist auf wind-induzierte Druckfluktuationen zurückzuführen, die sich in das luftgefüllte Porensystem des Bodens fortpflanzen und zu einem minimal oszillierenden Luftmassenfluss führen (Pressure-pumping Effekt). Durch den oszillierenden Charakter des Luftmassenflusses ist der direkte Beitrag zum Gastransport sehr gering. Die damit einhergehende Dispersion führt jedoch zu einem Anstieg der effektiven Gastransportrate entgegen des Konzentrationsgradienten. Wird der Pressure-pumping (PP) Effekt bei der Bestimmung von Gasflüssen mit der Gradienten- und Kammermethode nicht berücksichtigt, kann dies zu großen Unsicherheiten in der Bestimmung von Bodengasflüssen führen. Insbesondere für das langfristige Monitoring von treibhausrelevanten Gasflüssen stellen diese Unsicherheiten ein zentrales Problem dar. Wir stellen vier Hypothesen auf:(H1) Der PP-Effekt ist abhängig von Bodeneigenschaften.(H2) Die Ausprägung von Luftdruckfluktuationen ist abhängig von der Rauigkeit verschiedener Landnutzungen (Wald, Grasland, landwirtschaftliche Kulturen, Stadt)(H3) Kammermessungen werden durch Luftdruckfluktuationen beeinflusst.(H4) Der Austausch und Umsatz von Methan in Böden von Mittelgebirgswäldern wird durch den PP-Effekt verstärkt. Die Hypothesen 1, 3 und 4 werden mittels Laboruntersuchungen von Proben verschiedener Böden und Bodenfeuchtebedingungen überprüft. Die Hypothese 2 wird durch Freilandmessungen an verschiedenen Standorten überprüft. Ziele des Vorhabens sind: (Z1) Modelle zu entwickeln, die die Quantifizierung des Einflusses der Bodenstruktur auf den PP-Effekt ermöglichen, (Z2) den Effekt der Oberflächenrauigkeit auf Luftdruckschwankungen zu quantifizieren, (Z3) Schwellenwerte zu definieren, die die Bestimmung von Standorten mit ausgeprägtem PP-Effekt ermöglichen, (Z4) Faktoren für die Berücksichtigung des PP-Effekts für Kammermessungen zu entwickeln, (Z5) Faktoren für die Berücksichtigung des PP-Effekts für die Gradienten Methode zu entwickeln, (Z6) den Einfluss des PP-Effekts auf die Methanaufnahme von Böden in Mittelgebirgswäldern zu bestimmen. Ein besseres Verständnis des bisher nur unzureichend untersuchten PP-Effekts wird wesentlich dazu beitragen, die Verlässlichkeit und Präzision von Messungen von Bodengasflüssen zu steigern, die die Grundlage für weitergehende Forschung darstellen.
In den letzten Jahren wurden zunehmend Großkiefern als Gestaltungselement gepflanzt. Die Verwendung von Großkiefern im Stadtgrün ist nicht unproblematisch, da sie besonders während der ersten Standjahre durch den Befall mit Borkenkäfern gefährdet sind und absterben können. Vor allem Neupflanzungen in der Nähe von Altbäumen und in Waldrandlagen sind häufig von einem Befall betroffen. Ebenso hat der Witterungsverlauf der letzten Jahre die Entwicklung von Borkenkäfern äußerst begünstigt. Sie treten in bzw. nach warmen / heißen Trockenphasen/-jahren bevorzugt auf. Flugverlauf Lebensweise Erkennungsmerkmale Maßnahmen Am Standort Köpenick, der stark von Kiefern geprägt ist, konnte in dem Jahr 2023 kaum ein Waldgärtner nachgewiesen werden. Aufgrund der Witterungsbedingungen fand der Flug erst Ende April statt. Käfer konnten in der KW 17 bis KW 19 gefangen werden. Die hohen Fangzahlen der vergangenen Jahre konnten nicht bestätigt werden. Im Jahr 2024 konnte lediglich ein Waldgärtner in der KW 24 gefangen werden. Besonders anfällig sind Bäume die verstärkt unter Trockenheit leiden bzw. sich noch im Umpflanzschock befinden. Hier bohren sich die Käfer zur Paarung und Eiablage sowohl in die Stämme als auch in die Astansatzstellen im unteren Kronenbereich ein und beeinträchtigen den Wasser- und Assimilatstrom. In der Folge kann es, je nach Stärke des Befalls, zu Welkeerscheinungen in der Krone aber auch zum Absterben des gesamten Gehölzes kommen. Von einem Befall können frisch gepflanzte Kiefern-Großbäume, kleinere Kiefernbüsche, geschwächte oder absterbende Bäume betroffen sein. Kronenverlichtungen und -missbildungen, schüttere und büschelige Triebe sowie am Boden liegende Absprünge sind die Merkmale eines Befalls. Zunächst reagiert der Baum mit Zuwachsverlusten und Verbräunungen, später dann mit partiellen Absterbeerscheinungen bis hin zum kompletten Absterben. Hinweise für einen beginnenden Befall können neben den Kronensymptomen auch Befallsmerkmale am Stamm sein. Einbohrlöcher, Harztrichter und -fluss, Bohrmehl, abblätternde Rinde oder Spechthiebe weisen auf einen Befall mit Borkenkäfern hin. Eine direkte Bekämpfung der Käfer ist nicht möglich. Daher sind eine optimale Wasser- und Nährstoffversorgung und der richtige Standort die besten Maßnahmen im Sinne des vorbeugenden Pflanzenschutzes. Folgende Faktoren sollten möglichst vermieden werden: Pflanzungen in einem Altbestand oder in die Nähe von Altbäumen dergleichen Gattung, besonders bei vorhandenem Befall Nachpflanzungen in einer bereits befallenen Neupflanzung schlechter Zustand der Gehölze: zu groß, überständig, von geringer Qualität, unzureichende Wurzeln unvorbereitete Standorte: Verdichtungen, Vernässungen Pflanzstress: Pflanzung zu ungünstigen Zeiten, zu tiefe Pflanzung Wasserstress: zu wenig Wasser => Austrocknung der Pflanzen vor oder nach der Pflanzung zu viel Wasser => zu wenig Bodenluft, die Folge sind absterbende Wurzeln Konkurrenz durch Unkrautbesatz Beschädigungen am Stammgrund oder an der Wurzel durch Maschinen oder Wühlmäuse Stammschutz Um der Besiedlung von Borkenkäfern entgegenzuwirken, kann bei Neuanlagen und Neupflanzungen durch gewerbliche Betriebe (Garten- und Landschaftsbau, gärtnerische Dienstleitungen) eine Stammstreichung mit einem zugelassenen Insektizid durchgeführt werden. Aktuell (April 2024) stehen dafür nur die Präparate Karate Zeon, ZulassungsNr. 024675-00 und Kusti ZulassungsNr. 024675-60 mit dem Wirkstoff Lambda-Cyhalothrin zur Verfügung. Eine Genehmigung nach § 17 PflSchG (Pflanzenschutzgesetz) für die Anwendung im Streichverfahren liegt vor. (§ 17 PflSchG beinhaltet die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln auf Flächen, die für die Allgemeinheit bestimmt sind.) Vor und bei der Anwendung sind die Regelungen des Natur-, Landschafts- und Wasserschutzes zu beachten bzw. entsprechende Genehmigungen der zuständigen Behörden einzuholen; ebenso sind die Gebrauchsanleitung und die Anwendungsbestimmungen zu beachten. Soll darüber hinaus ein Stammschutz mit Baumfarbe erfolgen, dann ist die Pflanzenschutzanwendung im Streichverfahren erst nach dem Auftragen der Stammfarbe durchzuführen. Die zur Verfügung stehenden Pflanzenschutzmittel haben keine Zulassung im Haus- und Kleingartenbereich . Treten in diesem Bereich starke Schäden (u.a. Absterben einzelner Äste oder der Krone, beim Ablösen der Rinde, zahlreiche Ein- und Ausbohrlöchern im Stamm- und unteren Kronenbereich) auf, so ist keine erfolgreiche Bekämpfung oder Wiedererholung des Baumes mehr möglich. Bei entsprechenden Problemen im Haus- und Kleingartenbereich bitte unsere Beratung in Anspruch nehmen. Grundsätzlich ist nach der Pflanzung auf eine ausreichende Wasserversorgung zu achten. Trockene und geschwächte Gehölze werden zuerst befallen.
Angesichts der durch steigende Kohlendioxid (CO2)- Konzentrationen bedingten Klimaerwärmung wird nach Möglichkeiten gesucht, CO2 unter anderem in terrestrischen Senken für längere Zeiträume festzulegen. Am Beispiel von Miscanthus x giganteus (Greef et Deu.) wurde untersucht, ob durch den Anbau von nachwachsenden Rohstoffen eine Kohlenstoff (C)- Festlegung in Böden unterschiedlicher Textur möglich ist. Zu diesem Zweck wird die Methode der natürlichen 13C-Abundanz angewandt. Mit dieser modernen Methode können C-Umsatzzeiten des Gesamtkohlenstoffs im Boden sowie seiner verschieden Pools abgeschätzt werden, aber auch die C-Dynamik auf molekularer Basis durch komponentenspezifische O13C Lipidanalysen untersucht werden. Die Untersuchungen zeigten, dass die unter Miscanthus ermittelten C-Verweilzeiten nur geringfügig länger sind als diejenigen unter Mais. Die jährliche Festlegung von miscanthusbürtigem C in der organischen Bodensubstanz (OBS) bestätigt nur für lehmigen Boden eine höhere C-Sequestrierung von Miscanthus. Es wurde eine vergleichbare C-Akkumulation durch den Miscanthusanbau wie in Grünlandböden festgestellt. Ebenso zeigen Inkubationsexperimente im Miscanthusboden eine ähnliche kumulative CO2-Freisetzung wie in Böden unter Grünland mit einer Tendenz zu geringfügig niedrigeren Freisetzungsraten im Miscanthusboden, Die Anteile von miscanthusbürtigem C am freigesetzten CO2 sind ähnlich wie in Versuchen mit Mais. Es lässt sich eine schnellere Umsetzung des miscanthusbürtigen C in der mikrobiellen Biomasse als leicht umsetzbarer C-Fraktion bestätigen. Die Zugabe leicht verfügbarer organischer Substanzen bewirkte eine verstärkte Mineralisierung der OBS, wobei dieser zusätzlich freigesetzte C entgegen den Erwartungen aus der alten, C3 bürtigen OBS Fraktion stammte. In 13C- Markierungsexperimenten konnte in Miscanthus, Mais, Weizen und Roggen die Verlagerung des kürzlich assimilierten CO2 in Pflanzenteilen verfolgt werden. Eine Verlagerung in den Boden fand hierbei kaum statt. Die O13C-Werte aus den komponentenspezifischen O13C- Lipidanalysen sind vielversprechend für die Diagnose von molekularen Markern und die daraus erfolgende Bestimmung der Umsatzraten. An den CO2- Konzentrationen der Bodenluft und der Herkunft des CO2 konnte der besondere Vegetationszyklus (später Wachstumsbeginn, verzögertes Wurzelwachstum) von Miscanthus wiedergespiegelt werden.
Introduction: In Malaysia, excessive nutrients from livestock waste management systems are currently released to the environment. Particularly, large amounts of manure from intensive pig production areas are being excreted daily and are not being fully utilised. Alternatively, the excess manure can be applied as an organic fertiliser source in neighbouring cropping systems on the small landholdings of the pig farms to improve soil fertility so that its nutrients will be available for crop uptake instead of being discharged into water streams. Thus, there is a need for better tools to analyse the present situation, to evaluate and monitor alternative livestock production systems and manure management scenarios, and to support farmers in the proper management of manure and fertiliser application. Such tools are essential to quantify, and assess nutrient fluxes, manure quality and content, manure storage and application rate to the land as well as its environmental effects. Several computer models of animal waste management systems to assist producers and authorities are now available. However, it is felt that more development is needed to adopt such models to the humid tropics and conditions of Malaysia and other developing countries in the region. Objectives: The aim is to develop a novel model to evaluate nutrient emission scenarios and the impact of livestock waste at the landscape or regional level in humid tropics. The study will link and improve existing models to evaluate emission of N to the atmosphere, and leaching of nutrients to groundwater and surface water. The simulation outputs of the models will be integrated with a GIS spatial analysis to model the distribution of nutrient emission, leaching and appropriate manure application on neighbouring crop lands and as an information and decision support tool for the relevant users.
Die Böden terrestrischer Ökosysteme sind ein wichtiger Steuerungsfaktor der CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre. Bei Modellierung von globalen CO2-Zyklen ist die Forschung der klimarelevanten Gase auf eindeutige Vorstellungen von der Kohlenstoffisotopie des CO2 der Bodenluft und ihrer Veränderungen angewiesen. Die bis heute vorhandenen Daten umfassen nur eine relativ kurzfristige Dynamik (Stunden bis Monate). Die Fragen nach den langfristigen Fluktuationen (Jahrtausende) der d13CWerte im bodenbürtigen Kohlendioxid und den sie kontrollierenden Faktoren sowie nach dem Zusammenhang mit dem CO2-Haushalt der spätquartären Atmosphäre bleiben offen. Ziel des Vorhabens ist es, die pedogenen Karbonate als Archive der langfristigen, spätquartären d13C-Dynamik des CO2 der Bodenluft zu untersuchen. Dem Arbeitskonzept liegen Modellvorstellungen der Produktion und Diffusion der 13CO2 im Boden zugrunde. Bei den Forschungsobjekten handelt es sich um laminierte Kalkablagerungen (Kalkkutanen) an Steinen aus holozänen Böden (Mediterraneis, Mitteleuropa, Sibirien) und sekundäre Karbonate aus spätpleistozänen Löss-Paläoboden-Sequenzen (Mitteleuropa). Die Untersuchungsmethoden: d13C, d18O, 14C-Altersbestimmung und Mikromorphologie. Bei der Auswertung der Ergebnisse sollen die Ursachen der langfristigen 13CO2-Dynamik der Bodenluft und die sie kontrollierenden Faktoren im Zentrum stehen.
Konzeptionen der Schadstoffmessung, einschliesslich Laerm und Strahlen
Außer dem bekannten Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) existieren weitere stark klimawirksame Spurengase biologischen Ursprungs, z.B. Lachgas (N2O) und Methan (CH4), die mikrobiell im Boden produziert (N2O, CH4) oder im Falle des Methans auch verbraucht (oxidiert) werden. Die steigende atmosphärische CO2-Konzentration kann sich über die Pflanzen in vielfacher Weise auf die bodenmikrobiellen, Spurengasproduzierenden Prozesse auswirken. So ist beispielsweise nachgewiesen worden, dass der Wasserverbrauch der Pflanzen unter erhöhtem CO2 häufig sinkt und die Abgabe von leicht zersetzbarem Kohlenstoff an den Boden (Wurzelexudation) steigt. Beides könnte die Denitrifikation und damit die N2O-Produktion begünstigen, ebenso die Methanproduktion, wenn im Boden anaerobe Bedingungen (z.B. durch Überflutung) eintreten. Steigende Bodenfeuchte würde zugleich die Sauerstoff-abhängige Methanoxidation im Oberboden hemmen. Zu diesem Thema existieren bislang weltweit nur Kurzzeit- und Laborstudien. Im hier vorgestellten Projekt werden im Freilandexperiment die Langzeitauswirkungen steigender atmosphärischer CO2-Konzentrationen über das System Pflanze-Boden auf die Flüsse der klimawirksamen Spurengase N2O und CH4 in einem artenreichen Dauergrünland untersucht. Hierzu gelangt ein im Institut für Pflanzenökologie neuentwickeltes Freiland-CO2-Anreicherungssystem (FACE) zur Anwendung, bei dem die CO2-Konzentration in drei Anreicherungsringen seit Mai 1998 um etwa 20 Prozent gegenüber den drei Kontrollringen erhöht wurde. Über die Jahresbilanzierungen der Spurengasflüsse sowie über begleitende Prozessstudien soll geklärt werden, wie und auf welche Weise erhöhtes CO2 auf die N2O- und CH4-Spurengasflüsse rückwirkt. Die ersten Ergebnisse zeigen deutlich, dass in einem etablierten artenreichen Ökosystem wie dem untersuchten Feuchtgrünland zuerst die unterirdischen Prozesse auf die steigenden CO2-Konzentrationen reagierten (Bestandesatmung). Die oberirdische Biomasse zeigte erst nach etwa 1,5 Jahren der CO2-Anreicherung einen signifikanten Zuwachs gegenüber den Kontrollflächen. Im Jahr 1997, vor dem Beginn der CO2 -Anreicherung, waren sowohl die N2O-Emissionen als auch die CH4 Flüsse auf den (späteren) Anreicherungs- und den Kontrollflächen fast identisch. Seit Beginn der Anreicherung hingegen sind die N2O-Emissionen vor allem während der Vegetationsperiode dramatisch angestiegen: auf 278 Prozent der Emissionen der Kontrollflächen. Die Methanoxidation war rückläufig unter erhöhtem CO2: Mittlerweile oxidieren die CO2 Anreicherungsflächen 20 Prozent weniger CH4 als die Kontrollflächen (Jahr 2000), wobei auch hier der größte Unterschied während der Vegetationsperiode auftrat. Eine erhöhte Bodenfeuchte kommt als Erklärung nicht in Frage, da sich diese nicht geändert hat.
Untersuchung von Altablagerungen und Altstandorte auf ihr Gefaehrdungspotential in Bezug auf Boden, Bodenluft und Grundwasser. Deren Konzentration insbesondere an Halogenkohlenwasserstoffen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, PAKs sowie Schwermetallen wird bewertet.
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