Seit kurzem werden ökologisch wirksame Konzentrationen von antibakteriellen Tierarzneimitteln auch im Boden nachgewiesen. Für eine umfassende Analyse des Risikos fehlen jedoch grundlegende Modellvorstellungen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Tierarzneimittel i.d.R. mit Wirtschaftsdüngern auf die Böden gelangen. Zwar gibt es Modellvorstellungen zum Umweltverhalten hydrophober Schadstoffe und zur Wirkung von Wirtschaftsdüngern auf die Bodenlebewelt, doch sind diese nur bedingt übertragbar auf die Dynamik der teilweise polaren Tierarzneimittel im Boden und ihre spezifischen Effekte auf Bodenorganismen. Auch die in der Literatur beschriebenen Effekte von zusätzlichen C-Quellen und Co-Solventien auf Bindung, Abbau und Transport sind aufgrund der komplexen Zusammensetzung von Wirtschaftsdüngern nicht direkt auf Tierarzneimittel übertragbar. Effekte der komplexen Wechselwirkungen von Wirtschaftsdüngern auf die Wirkung der Stoffe im Boden sind unseres Wissens überhaupt nicht untersucht. Übergeordnetes Ziel dieser Forschergruppe ist es daher, anhand mindestens zweier unterschiedlicher Zielstoffe (Sulfadiazin und Difloxacin) erstmals aufzuklären, wie unter dem Einfluss von Wirtschaftsdüngern die Wirkung dieser Stoffe im Boden an ihre Dynamik gekoppelt ist. Wir sehen hierbei mehrere offene Fragen in den Bereichen Dynamik (z.B. Abbau und Metabolisierung, Sequestration sowie skalenabhängige Umverteilung), Wirkung (z.B. auf Struktur und Funktion der Mikroorganismen sowie auf Resistenzbildung) und v.a. bezüglich der Mechanismen der raum-zeitlichen Kopplung von Dynamik und Wirkung der Problemstoffe im Boden (von ms bis Jahren und von der Mineraloberfläche bis zum Bodenprofil). Zur Beantwortung dieser Fragen erscheint es uns in der 1. Projektphase notwendig, vorwiegend anhand von Laborversuchen die relevanten Skalen und Prozesse zu identifizieren sowie die Raten zu quantifizieren, welche die Dynamik und Wirkung der Stoffe im Boden allein und unter dem Einfluss tierischer Exkremente steuern. In einer 2. Phase werden die Prozesse gekoppelt und ihre Relevanz in einem gemeinsamen Freilandversuch überprüft. Damit können wir die für das Umweltverhalten der Zielstoffe wesentlichen Steuergrößen und -mechanismen erstmals aufdecken und quantifizieren. Ziel des TP in Bonn ist die Aufklärung der Bindungsstärke und Verfügbarkeit von Tierarzneimitteln in zwei Referenzböden. Um die 'chemische Verfügbarkeit der Substanzen im Boden zu erfassen, wird eine sequentielle Extraktionsmethode für die Analyten entwickelt und auf eine Alterungszeitreihe der Tierantibiotika im Boden angewandt. Die Bindung der Stoffe an Bodenbestandteile (Mineralphasen, org. Substanz, Gülle-DOC) wird mittels batch-Sorptionsversuchen untersucht; dies wird wiederum an frisch kontaminierten und gealterten Proben durchgeführt. Die Ergebnisse werden mit den anderen Projekten der Forschergruppe vernetzt, um auf die 'Bioverfügbarkeit von sorbierten Fraktionen der Tierarzneimittel rückzuschließen.
Die BK50 stellt die Ergebnisse der bodenkundlichen Landesaufnahme für den Maßstab 1:50.000 dar. Zu den abgegrenzten Bodengesellschaften (Leit- und Begleitbodenformen) werden Bodentyp und Substrattyp benannt. Die detaillierte Horizontabfolge der Leitbodenformen wird mit charakteristischen Bodenparametern beschrieben wie z.B.: Horizontsymbolen, Substraten, Bodenarten, Grobbodenanteilen, Carbonatstufen, Humusstufen und bodenhydrologischen Kennwerten.
Der Datensatz beinhaltet Daten vom LBGR über die Mittleren Elementgehalten im Oberboden Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Für einige ausgewählte umweltrelevante Elemente werden Karten der mittleren Gehalte (Medianwerte / P50) im Oberboden (OB) dargestellt. Grundlage sind die analytischen Daten zu ca. 2000 nach Bodenkundlicher Kartieranleitung (KA 5) aufgenommenen und unregelmäßig über das Landesterritorium verteilten Bodenprofilen - königswasserlösliche Gehalte in Trockensubstanz Feinboden (kleiner 2 mm) für Arsen (As), Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Blei (Pb), Zink (Zn); Totalgehalte für Quecksilber (Hg). Die dargestellten Inhalte wurden für den Maßstab 1 : 300.000 erstellt und sind für Darstellungen in Maßstäben größer 1 : 100.000 nicht geeignet. Die Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte, die den Gehaltsklassen entsprechend der Mediane für die dominierende der beteiligten Flächenbodenformen zugeordnet wurden. Die Gehaltsklassen der jeweils für OB einheitlichen Kartenlegenden richten sich nach der Spannweite sämtlicher Werte für das betreffende Element.
Die Bodenübersichtskarte 1:200.000 (BÜK200) wird von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Zusammenarbeit mit den Staatlichen Geologischen Diensten (SGD) der Bundesländer im Blattschnitt der Topographischen Übersichtskarte 1:200.000 (TÜK200) erarbeitet und in 55 einzelnen Kartenblättern herausgegeben. Die digitale, blattschnittfreie Datenhaltung bildet eine detaillierte, bundesweit einheitliche und flächendeckende Informationsgrundlage für Länder übergreifende Aussagen zu Bodennutzung und Bodenschutz. Über den aktuellen Bearbeitungsstand des Kartenwerks informieren die Internetseiten der BGR zum Thema Boden. Die Verbreitung und Vergesellschaftung der Böden auf dem Gebiet dieses Kartenblattes wird anhand von 86 Legendeneinheiten (gegliedert nach Bodenregionen und Bodengroßlandschaften) beschrieben. Jede Legendeneinheit beinhaltet bodensystematische Informationen (Bodensubtyp) und Informationen zum Bodenausgangsgestein sowohl für die Leitböden als auch für deren Begleiter. Für die Jahrestagung der DBG in Dresden 2007 auch als Sonderdruck erschienen.
Der Bodenteilfunktion „Archiv der Naturgeschichte“ liegt das Kriterium naturgeschichtliche Bedeutung nach Tab. 1 des sächsischen Bodenbewertungsinstruments zu Grunde. Zum Archiv der Naturgeschichte gehören Böden mit besonderen Merkmalen der naturhistorischen Entwicklung. Darunter fallen z.B. Böden aus seltenen Bodensubstraten (z.B. Flugsand) oder Nieder-, Übergangs- und Hochmoorböden, deren historische Entwicklung und Entstehung bis in die aktuelle Zeit reicht. Zusätzlich sind naturgeschichtliche Böden auch in der funktionalen Bedeutung hochinteressant und von sehr hohem Schutzwert. Beispielsweise haben intensiv stauvernässte Böden oder Grundwasserböden mit hoher Humusakkumulation sowie fossile Böden, wie z.B. Schwarzerden, eine hohe Funktion für die biologische Vielfalt. Die Archivfunktionen der Böden sind Teilfunktionen des Bundesbodenschutzgesetzes. Bei der Bewertung werden die Geländeposition und die klimatischen Standortbedingungen nicht direkt bewertet, obwohl diese für den Erhalt und die Gefährdung der Archivböden relevant sind.
Die neue Datenbank der Bodenübersichtskarte 1:250.000 (BÜK250) in der Version 1.0 hat ihren Ursprung in der vorläufigen Sachdatenbank der BÜK200 (Version 0.8), die in Kooperation mit den Staatlichen Geologischen Diensten der Länder erarbeitet wurde. Sie enthält die bodenkundlichen Informationen der 2171 Legendeneinheiten der BÜK250, die über das Datenfeld GEN_ID mit den Flächen des Grafikdatensatzes der BÜK250 verbunden werden können. Sämtliche Profil- und Horizontdaten der Leit- und Begleitböden sind diesen Legendeneinheiten zugeordnet. Dementsprechend erfolgen thematische Auswertungen über die Datenfelder der entsprechenden Datenbanktabellen PROFIL und HORIZONT. Die Tabelle LEGENDENEINHEIT beinhaltet u. a. die textlichen Beschreibungen der BÜK250-Legendeneinheiten. Über zwei zusätzliche Tabellen (GL_EINHEIT, GL_BAG_FLAECHENTYP) ist die Zuordnung der Legendeneinheiten zu Generallegendeneinheiten und zu hierarchisch gegliederten Flächentypen des Bodenausgangsgesteins möglich.
Die Bodenübersichtskarte 1:250.000 (BÜK250) als digitales Nachfolgeprodukt der Bodenübersichtskarte 1:200.000 (BÜK200) bildet eine detaillierte, bundesweit einheitliche und flächendeckende Informationsgrundlage für Länder übergreifende Aussagen zu Bodennutzung und Bodenschutz in Deutschland. Der vorliegende Grafikdatensatz in der Version 6.0 basiert im Wesentlichen auf der BÜK200, die von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Zusammenarbeit mit den Staatlichen Geologischen Diensten (SGD) der Bundesländer erarbeitet wurde. Er ist grafisch blattschnittfrei und beschreibt die Verbreitung und Vergesellschaftung der Böden anhand von insgesamt 2171 Legendeneinheiten. Die detaillierten bodenkundlichen Informationen sind separat in einer relationalen Datenbank abgelegt und können mit dem Grafikdatensatz der BÜK250 über das Datenfeld GEN_ID verbunden werden.
Die Bodenübersichtskarte 1:200.000 (BÜK200) wird von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Zusammenarbeit mit den Staatlichen Geologischen Diensten (SGD) der Bundesländer im Blattschnitt der Topographischen Übersichtskarte 1:200.000 (TÜK200) erarbeitet und in 55 einzelnen Kartenblättern herausgegeben. Die digitale, blattschnittfreie Datenhaltung bildet eine detaillierte, bundesweit einheitliche und flächendeckende Informationsgrundlage für Länder übergreifende Aussagen zu Bodennutzung und Bodenschutz. Über den aktuellen Bearbeitungsstand des Kartenwerks informieren die Internetseiten der BGR zum Thema Boden. Die Verbreitung und Vergesellschaftung der Böden auf dem Gebiet dieses Kartenblattes wird anhand von 98 Legendeneinheiten (gegliedert nach Bodenregionen und Bodengroßlandschaften) beschrieben. Jede Legendeneinheit beinhaltet bodensystematische Informationen (Bodensubtyp) und Informationen zum Bodenausgangsgestein sowohl für die Leitböden als auch für deren Begleiter. Im Zuge der Bearbeitung des BÜK200-Nachbarblattes Bayreuth wurde der LBG-Datensatz von Zwickau am südlichen Blattrand inhaltlich verändert. Fünf LE aus der BGL 10.2 wurden der neuen BGL 10.1 zugeordnet und in der BGL 11.1 sind die LE 77, 78 und 79 neu hinzugekommen (Stand 24. November 2014).
The pattern of plant nutrient uptake in a soil profile is the result of complex processes occurring at the cellular or sub-cellular levels but affecting the whole-plant behaviour in function of the plant environment that varies strongly in time and space. The plant nutrient acquisition depends on root architecture and growth, on soil properties and heterogeneity, and on the 3-D distribution of nutrients and water. Equally important is how these parameters interact, as for instance how the nutrient distribution and soil properties and heterogeneity impact root growth or how nutrient and water limitation affect assimilate allocation. Mathematical modelling using a spatial resolution that resolves the spatial structure of the root structure and the nutrient and water distribution is therefore needed to quantitatively account for these complex and interacting processes and to predict plant nutrient uptake behaviour under environmental constraints. The main goal of the project is to build a modelling platform able to describe 3-D flow and transport processes in the soil to individual roots of an entire root system (WP1). Model parameters will be derived from specific experiments performed at the plant scale in the research group (WP3) and stored in a specific data warehouse (WP2). The impact of different parameters, which describe root growth and nutrient uptake at the single root scale, on nutrient uptake at the soil profile scale, will be investigated based on scenario analyses (WP4). Data on water and nutrient uptake and root growth from plant and field scale experiments will be compared with model predictions to validate the model. Simulations with the 3-D root scale model will be used to validate hypotheses and parameterizations of larger scale 1-D models that do not describe processes at the scale of individual roots (WP5 and SP10).
Das Wissen über die Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz in Böden der gemäßigten Breiten beschränkt sich bis auf wenige Ausnahmen auf die Oberböden (A-Horizonte und Auflagen) Hier finden sich die höchsten Konzentrationen der organischen Substanz. Jüngere Inventurarbeiten haben nun gezeigt, dass auch im Unterboden (B- und Cv-Horizonte) beträchtliche Mengen an organischer Substanz, allerdings in niedrigen Konzentrationen vorliegen. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, (1) die Menge der organischen Substanz im Unterboden zu erfassen, (2) ihre Zusammensetzung und Herkunft zu bestimmen und (3) ihre Umsetzbarkeit zu erfassen. Daraus sollen Rückschlüsse auf die Stabilisierungsmechanismen der organischen Substanz im Unterboden gezogen werden. Nach einer Inventur der Bodenprofile an den SPP-Standorten (C-Gehalte, 14C-Alter) erfolgt die Erfassung der Zusammensetzung der organischen Substanz mittels Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie. Die Zusammensetzung der Lipid-, Polysaccharid- und Ligninfraktion soll Hinweise auf die Herkunft der stabilisierten organischen Substanz differenziert nach oberirdischen, unterirdischen Pflanzenrückständen und mikrobiellen Resten geben. Abbauversuche unter kontrollierten Bedingungen im Labor und die Erfassung des 14C-Alters des freigesetzten CO2 sollen Aufschluss über die Umsetzbarkeit des 'jungen' und 'alten' C im Unterboden geben. Dabei werden jeweils die Profile über die gesamte Entwicklungstiefe untersucht, um die Ergebnisse der Unterbodenhorizonte in Bezug zu den Oberböden und zu den Ergebnissen anderer AG im SPP zu setzen. Darauf aufbauend können dann in den nächsten Phasen des SPP die Eigenschaften der organischen Substanz im Unterboden und die Regulation der C-Umsetzungen im Unterboden untersucht werden.
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