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Dauerbeobachtungsflächen zum Waldzustand (LEVEL II)

Forstlichen Umweltmonitoring / LEVEL-II-Programm Zur Waldzustandsüberwachung im Rahmen des Forstlichen Umweltmonitorings betreibt das Landesamt für Forsten und Großschutzgebiete im Rahmen des sog. "Level-II-Programms" der Europäischen Union zwei Dauerbeobachtungsflächen (EU-DBF). Ziel ist es, die Ursache-Wirkung-Beziehung von Umweltfaktoren in (europaweit) verbreiteten Waldökosystemen zu untersuchen, zu erkennen, zu dokumentieren und zu werten. Von den Umweltfaktoren wird der Einfluss von Luftverunreinigungen im Speziellen beobachtet. Die EU-DBF befinden sich in den Forstämtern Sandhof und Rothemühl (Flächenbezeichnung "Torgelow"). Das Untersuchungsprogramm der im Lande betriebenen EU-DBF umfasst im Einzelnen folgende Bereiche: - Periodische Erhebungen des Bodenzustandes (alle 10 Jahre), - Erhebung des Kronenzustandes (jährlich), - Blatt-/Nadelanalysen (alle 2 Jahre), - Depositionsmessungen (alle 2 Wochen; bei Stammabfluss permanent), - Zuwachsmessungen (alle 5 Jahre; Durchmesserzuwachs permanent), - Meteorologische Messungen incl. der Bodentemperatur und -feuchte sowie der Global- und UV-B-Strahlung (kontinuierlich), - Bodenvegetation (einmal jährlich), - Sickerwassermessung (alle 2 Wochen; permanent in Betrieb), - Streufallmessung (alle 4 Wochen). - Luftkonzentrationsmessungen (kontinuierlich) Erkenntnisse aus dem Level-II-Programm bilden eine Grundlage für heutige und weit in die Zukunft reichende Behandlungs- und Planungskonzepte für den Wald. Auch sollen sie für spezielle und tiefer greifende Fragestellungen der angewandten Forschung, aber auch der Grundlagenforschung, zur Verfügung stehen und möglichst umfassend genutzt werden. Das Land Mecklenburg-Vorpommern leitet die erfassten Level-II-Daten jährlich an die EU weiter. Erste Ergebnisse für das Land sind in einem Zwischenbericht dargestellt, der beim Landesamt für Forsten und Großschutzgebiete eingesehen werden kann. Weiterhin ist ein Faltblatt zum Forstlichen Umweltmonitoring erhältlich.

Muster der Stoffflüsse in bewirtschafteten Kalkbuchenwäldern unterschiedlicher Lokalklimate: Entwicklung, Anwendung und Erprobung neuer Ansätze zur Erstellung von Stoffbilanzen auf der Ebene heterogener Waldbestände

Es wird ein neues Verfahren zur Bestimmung von Stoffflussmustern auf der Skalenebene heterogener Waldbestände entwickelt. Es bildet die Grundlage für die Regionalisierung von Stoffflüssen in Buchenwäldern. Das Verfahren basiert auf einem neuen statistischen Design der Beprobung im Wald und auf der Bestimmung von Kat- und Anionen, des pH und DOC mit Mikromethoden (z.B. Kapillarelektrophorese). Viele für die Berechnung von Stoffbilanzen erforderliche Schlüsselvariable (z.B. NO3-Gehalt in der Bodenlösung, CO2-Fluß im Boden) bilden prinzipiell bekannte Zyklen, die von Globalvariablen wie Temperatur und Niederschlagsmenge kontrolliert werden. Konventionelle stationäre Messfelder ergeben räumlich unzureichende aber zeitlich redundante Informationen. Wir wollen daher auf randomisiert verteilten, 14-tägig wandernden Meßplots, alle das Stoffflussgeschehen im Boden antreibende Variable messen (Bestandesniederschlag, Bodentemperatur, Wasserpotentialgradient, Lösungskonzentrationen), um der räumlichen Heterogenität strukturreicher Wälder gerecht zu werden. In zwei Jahren werden pro Fläche 75 Punkte erfaßt, für die kontinuierliche Stoffflüsse berechnet werden können, da die Abhängigkeiten der Zyklen von den Globalvariablen bekannt sind.

openSenseMap: Sensor Box HE Renée-Sintenis-Grundschule senseBox1

Das ist eine senseBox der Humboldt Explorers. Weitere Informationen unter: humboldtexplorers.de

openSenseMap: Sensor Box SenseBox_1

Kurzzeitiger Umzug der Örtlichkeit zwecks Update auf LoRa TTN Server V3

openSenseMap: Sensor Box Friedrichswalde

84m ü.NHN, dachgeschützt unter einem Spielturm in 1,8m über den Boden angebracht, ländlicher Raum // Sensoren: Feinstaubsensor: SDS011, Temperatur-, Luftfeuchte- und Lufdrucksensor: BME280

Untersuchungen mit oben offenen Experimentierkammern zur Auswirkung bestimmter Luftschadstoffe auf Gesundheitszustand und Wachtstum von Forstpflanzen

Seit Beginn der 80er Jahre wird in der Ursachenforschung der Waldschaeden bestimmten Luftschadstoffen eine entscheidende Rolle beigemessen. Aus diesem Grund wurde von der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Wuerttemberg ein Pilotprojekt begonnen. Ziel dieses Vorprojektes war die Entwicklung und Erprobung einer Grosskammer zur Untersuchung von Filterwirkung, Wintertauglichkeit und Kammerklima. Solche 'oben offenen Experimentierkammern' bieten die Moeglichkeit, Luftschadstoffe der Umgebungsluft auszuschliessen. Aus den Kontrollen mit den jeweiligen Freiluftbaeumen lassen sich dann Rueckschluesse auf die Auswirkungen der verschiedenen Schadstoffe ziehen. Dieses Pilotprojekt wurde im Muenstertal im Suedschwarzwald in 850 m ue NN durchgefuehrt. Die praktische Erprobung waehrend zweier Betriebsjahre zeigte einen weitgehend stoerungsfreien Kammerbetrieb. Die hoelzerne Konstruktion und die Folienbespannung widerstanden allen Belastungen durch Wind und Schnee. Lueftungs- und Filterungssystem arbeiteten befriedigend. Im Gegensatz zum technischen Kammerbetrieb bleiben die qualitativen Kammerbedingungen hinter den Erfordernissen zurueck. Eine wesentliche Abweichung von den Freilandbedingungen stellten die fehlenden Nebel- und Tauereignisse dar. Aus immissionsoekologischer Sicht entfielen hierdurch Depositionen, die fuer das aktuelle Schadensphaenomen der montanen Nadelvergilbung von besonderer Bedeutung sein koennten. Die nahezu lueckenlosen Messreihen der Klimawerte belegten ferner, dass die grundlegende Forderung nach einem freilandaehnlichen Kammerklima in den getesteten Kammern nur bedingt erfuellt werden konnte. Dies traf insbesondere fuer Luft- und Bodentemperaturen, fuer die relative Luftfeuchtigkeit und die Strahlungsverhaeltnisse zu. Aufgrund der beobachteten Klimaeffekte sowie des Fehlens wesentlicher immissionsoekologischer Feuchtefaktoren lassen die Testpflanzen sowohl kurz- als auch langfristig Wuchs- und Symptomreaktionen erwarten, die nicht mit denen des Freilandes vergleichbar sind. Unter diesen Bedingungen ist nur der Vergleich von Kammer zu Kammer statthaft. Die Durchfuehrung spezieller Kurzzeitexperimente (zB waehrend einer Vegetationsperiode) mit den Behandlungsvarianten Rein- und Umgebungsluft scheiterte an der relativ geringen Luftschadstoffbelastung des Projektstandortes. Gegen Langzeit-Experimente sprachen die nicht vergleichbaren Wachstumgsbedingungen innerhalb und ausserhalb der Kammern. Um uebertragbare Kammerergebnisse zu erzielen, muessten kostenintensive Optimierungsmassnahmen vorgenommen werden. Vorrangige Verbesserungen waeren im Bereich der Lichtbedingungen und der Temperaturreduktion angezeigt. Die Steuerungsgruppe kam zu dem abschliessenden Ergebnis, dass das Projekt im Vorprojektstadium abgeschlossen und am Standort 'Muenstertal' nicht in ein langfristiges Abschlussprojekt uebergeleitet werden sollte.

Daily HUME: Daily Homogenization, Uncertainty Measures and Extremes (Homogenisierung täglicher Daten, Fehlermaße und Extreme)

Global change not only affects the long-term mean temperature, but may also lead to further changes in the frequency distribution and especially in their tails. The study of the whole frequency distribution is important as, e.g., heat and cold waves are responsible for a considerable part of morbidity and mortality due to meteorological events. Daily datasets are essential for studying such extremes of weather and climate and therefore the basis for political decisions with enormous socio-economic consequences. Reliably assessing such changes requires homogeneous observational data of high quality. Unfortunately, however, the measurement record contains many non-climatic changes, e.g. homogeneities due to relocations, new weather screens or instruments. Such changes affect not only the means, but the whole frequency distribution. To increase the quality and reliability of global daily temperature records, we propose to develop an automatic homogenisation method for daily temperature data that corrects the frequency distribution. We propose to describe homogenisation as an optimisation problem and solve it using a genetic algorithm. In this way, entire temperature networks can be homogenised simultaneously leading to an increase in sensitivity, while avoiding setting false (spurious) breaks. By not homogenising the daily data directly, but by homogenising monthly indices (probably the monthly moments), the full power and understanding of monthly homogenization methods can be carried over to the homogenisation of daily data. Furthermore, in an optimisation framework, the optimal temporal correction scale can be determined objectively and straightforwardly, that is whether the corrections are best applied annually (all twelve months get the same correction), semi-annually, seasonally or monthly. All three aspects are new: the simultaneous homogenisation of an entire network, the objective selection of the degrees of freedom of the adjustments and of the temporal averaging scale of the correction model. This new method will be applied to homogenise the temperature datasets of the International Surface Temperature Initiative. This large dataset necessitates an automatic homogenisation method. To validate the method, we will generate an artificial climate dataset with known inhomogeneities. To be able to generate such a validation dataset with realistic inhomogeneities, we need to understand the nature of inhomogeneities in daily data much better. Therefore, we intend to collect and study parallel measurements (two set-ups at one location), which allow us to study the changes in the frequency distribution if one set-up is replaced by the other. Finally, we will study and quantify the uncertainties due to persistent errors remaining in the dataset after homogenisation and utilise this to improve the accuracy of the homogenisation algorithm. The knowledge of uncertainties is also indispensable for climatologists using the homogenised data.

Klimaerwärmung und Kohlenstoffdynamik von Waldböden

Wie sich die Klimaerwärmung auf den organischen Kohlenstoff (C) Pool von Waldböden auswirkt ist noch nicht vollständig geklärt. Höhere Temperaturen regen die Aktivität von Mikroorganismen an. Es wird mehr organischer C umgesetzt und die CO2-Emissionen aus dem Boden (Bodenatmung) steigen. Wie stark die Bodenatmung zunimmt, hängt von der verfügbaren Menge des organischen C (Vorrat und Eintrag), dessen chemischer Qualität und der Reaktion der Mikroorganismen auf die Temperaturerhöhung ab. Die Auswirkungen der Erwärmung verändern sich mit der Zeit. Durch die erhöhte Aktivität der Mikroben kann etwa die Verfügbarkeit von leicht abbaubarer org. Substanz mit der Zeit abnehmen. Die Struktur der Mikroorganismen-Gemeinschaft kann sich mit der Zeit verändern bzw. Mikroorganismen können sich physiologisch an höhere Temperaturen anpassen. Beide Prozesse, laufen langsam ab. Kurzfristige Reaktionen auf die Erwärmung weichen daher von langfristigen ab. Um die langfristigen Auswirkungen der Erwärmung auf den C-Kreislauf von Wäldern zuverlässig abschätzen zu können, sind experimentelle Simulationen im Freiland erforderlich. Im Erwärmungs-Experiment 'Achenkirch' wird seit 2004 ein Bodentemperaturanstieg um 4 C simuliert. Speziell in den ersten Jahren (2004 - 2007) hat die experimentelle Erwärmung den CO2 Ausstoß aus dem Waldboden stark erhöht (+40Prozent). In den letzten Jahren (2008, 2009) war ein leichter Rückgang des Effekts bemerkbar. Eine Fortführung der Erwärmung ermöglicht uns, langfristige Auswirkungen auf den C-Vorrat im Boden abzuschätzen. Das Experiment ist eines von sehr wenigen in situ Erwärmungs-Experimenten weltweit, in welchem langfristige Trends erforscht werden. Die Verlängerung des Erwärmungsexperiments ermöglicht uns C-Pool Veränderungen auf zweierlei Arten abzuschätzen, (i) aus den gemessenen C-Flüssen der letzten 9 Jahre, und (ii) aus dem Vergleich der C-Pools auf erwärmten und unbehandelten Flächen (2013). Durch die Integration von oberirdischen Komponenten kann eine langfristige Abschätzung der Folgen der Erwärmung auf C-Flüsse und Pools des Wald-Ökosystems erfolgen - eine Grundlage für künftige Kyoto Berichterstattung. Um funktionelle Abläufe im Boden besser zu verstehen ist es nötig, die heterogene organische Bodensubstanz in labile und stabile Fraktionen aufzutrennen. Die org. Substanz wird physikalisch fraktioniert und die Umsatzzeit der einzelnen Fraktionen wird mittels Radiokarbon (14C) Messung bestimmt. Die Umsatzzeiten der einzelnen Fraktionen geben Aufschluss über die Auswirkungen der Erwärmung auf labile und rekalzitrante C-Pools. Durch eine detailierte chemische Analyse der verschiedenen org. C-Pools sollen neue Einblicke in die Funktionsweise des Boden-C Kreislaufs gewonnen werden. usw.

Forschergruppe (FOR) 5315: Humusauflage: Funktionsweise, Dynamik und Vulnerabilität im Wandel, Teilprojekt: Kohlenstoffflüsse in Humusauflagen

Die Humusauflage (FF = Forest Floor) ist das aktivste Kompartiment von Böden mit den schnellsten Umsatzraten der organischen Bodensubstanz. Pflanzlicher Detritus wird zu CO2 mineralisiert, als DOC ausgewaschen, durch Mikroorganismen in stabilere organische Substanz umgewandelt oder durch Bodentiere in den Mineralboden verlagert und dort stabilisiert. Die Bedeutung dieser C-Flüsse ist nicht genau bekannt und hängt von den Umweltbedingungen ab. Das Projekt P2 zielt darauf ab, die Pfade des Kohlenstoffkreislaufs im FF zu quantifizieren und deren kontrollierenden Faktoren zu ermitteln. Der experimentelle Ansatz von P2 ist es, (1) die C-Flüsse sowie die natürliche Isotopenabundanz entlang der Umweltgradienten der RU zu messen, und (2) in einem RU-übergreifenden Versuch mit isotopisch markierter Buchenstreu, das streubürtige Signal in den C-, N- und H-Flüssen des FF und des oberen Mineralbodens zu verfolgen. Das Projekt P2 wird den CO2 Fluss aus dem Boden und die DOC Auswaschung sowie deren stabile Isotopensignaturen (13C, 15N, 2H) und 14C Gehalte auf 8 Standorte messen, die die Hauptgradienten der RU (Temperatur, Ausgangsgestein, Phosphorvorrat) beinhalten. Zusätzlich analysiert P2 die natürliche Abundanz von 14C, 13C, 15N, 2H in Fraktionen der organischen Auflage und des oberen Mineralbodens, welche von P3 separiert werden. (2) In dem Versuch mit isotopisch markierter Streu wird P2 die markierte Streu für die gesamte RU produzieren. Anschliessend wird P2 den Verbleib der 13C, 2H and 15N markierten Buchen-Blattstreu in den C-Flüssen (zusammen mit P1) und in den Dichtefraktionen des FF und oberen Mineralbodens verfolgen (mit P3). Die Flussdaten werden mit dem Transport markierter Streu durch Bodenfauna (P6) und der 15N-Aufnahme durch Mikroorganismen sowie durch Mycorrhiza und Feinwurzeln (P8) und von Bäumen (P9) verknüpft. Gesamthaft ermöglicht dies eine holistische Erfassung des C-, H-, N-Kreislaufes im FF und oberen Mineralboden. Die zu erwartenden Ergebnisse von P2 sind es, die Pfade und Bildungsrates von FF-Komponenten und der organischen Bodensubstanz des mineralischen Oberbodens zu quantifizieren. Die Verknüpfung mit den klimatischen Verhältnissen und den Bodeneigenschaften der Standorte erlauben es, die kontrollierenden Faktoren der Flüsse organischer Substanz zu identifizieren. In der zweiten Phase der RU plant P2, den Versuch mit markierter Streu fortzuführen, neue Baumarten hinzuzunehmen, das Isotopensignal in spezifischen Komponenten zu analysieren, und die Reaktion der Kohlenstoffflüsse auf Trockenheit zu untersuchen.

ERA-NET C-IPM: Eine Suche nach der Nadel im Heuhaufen - Vorhersage der Drahtwurmaktivität in der obersten Bodenschicht als Entscheidungshilfe für integrierte Pflanzenschutzmaßnahmen in betroffenen landwirtschaftlichen Kulturen (ElatPro)

Drahtwürmer können durch unterirdischen Fraß an Wurzel und Spross bedeutende Schäden an verschiedenen Kulturpflanzen verursachen. Jene Insektizide, welche sich im Einsatz gegen den Drahtwurm als äußerst wirksam erwiesen, verblieben lange im Boden und wurden als risikoreich für die Umwelt eingestuft. Mittlerweile stehen Europaweit kaum noch geeignete Pflanzenschutzmittel im Kampf gegen den Drahtwurm zur Verfügung. Es ist daher dringend notwendig den Einsatz der zur Verfügung stehenden Mittel und Methoden so weit zu optimieren, dass auch damit die Drahtwurmschäden möglichst unter der wirtschaftlichen Schadschwelle gehalten werden können. Dass Drahtwürmer zu den am schwersten bekämpfbaren Bodenschädlingen zählen liegt vor allem daran, dass sich die robusten Larven bei ungünstigen Bedingungen in tiefere Bodenschichten zurückziehen, wo sie über viele Monate hinweg ohne Nahrung ausharren können. Wenn die Drahtwürmer in den Oberboden zurückkehren, sind sie auch wieder für Bekämpfungsmaßnahmen erreichbar. Aus diesem Grund ist die Kenntnis über das Verhalten von Drahtwürmern besonders wichtig um in der Praxis gute Erfolge bei der Bekämpfung von Drahtwürmern zu erzielen. SIMAGRIO-W ist ein zweistufiges Modell das auf Tageswerten für Bodentemperatur und Bodenfeuchte basiert und nach Bodenart differenziert. Das Modell berechnet jenen Anteil der Drahtwurmpopulation eines Standortes, der sich aktuell in der obersten Bodenschicht aufhält. Im ersten Schritt des Modells wird anhand der Tagesmittelwerte der gemessenen oder simulierten Bodentemperatur und Bodenfeuchte durch eine bivariate Gaußscher Regressionsgleichung ein Prozentsatz ermittelt, der das Risiko von Drahtwürmern in der Schadzone wiedergeben soll. Liegt der Wert bei über 10% wird im zweiten Teil des Modells mit einer Logistischen Regression in Abhängigkeit von Bodenfeuchte und Bodenart der genaue Prozentsatz der Drahtwurmpopulation bestimmt, der sich in der obersten Bodenschicht aufhält. Die Logistischen Regressionsgleichungen müssen für jede Bodenart durch Evaluierung im Freiland erstellt werden und liegen für mehrere Bodenarten vor (mittel lehmiger Sand, stark sandiger Lehm, schluffiger Lehm, mittel schluffiger Ton). SIMAGRIO-W wurde von Hann et al. 2014 einer Validierung unterzogen, wobei die Vorhersagen des Modells mit den ermittelten Drahtwurmdichten in den obersten Bodenschichten an 4 Versuchsstandorten in Ostösterreich verglichen wurden. Während das in Deutschland (Rheinland-Pfalz) entwickelte Modell ein Aktivitätsmaximum von 11°C voraussetzt, wurden an den Versuchsstandorten in Ost-Österreich bei Temperaturen bis zu 26° hohe Drahtwurm-Aktivitäten beobachtet. Auch die Bodenfeuchte in 80cm Bodentiefe lag an 3 Standorten durchgehend unter dem Drahtwurmaktivitätsbereich von SIMAGRIO-W und dennoch konnte eine hohe Drahtwurmaktivität beobachtet werden. Die Wärmebedürfnisse und die Ansprüche an die Bodenfeuchte unterscheiden sich stark zwischen den Drahtwurmarten. (Text gekürzt)

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