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Ertragsteigerung lignocellulosischer Dauerkulturen durch und für Pflanzenkohle

Ziel von DauerCo@l ist es, den Einsatz von Pflanzenkohle zur bodenphysikalischen und -chemischen Melioration von sandigen und von tonigen Grenzertragsböden zu bewerten. Untersucht werden soll, ob der Ertrag von lignocellulosischen Dauerkulturen durch die Kohlezugabe langfristig gesteigert werden kann, um auf diese Weise eine flächenoptimierte, verbesserte Rohstoffverfügbarkeit für die Produktion weiterer Pflanzenkohle zu gewährleisten. Dafür werden Versuche mit schnellwachsenden Bäumen (Pappel) durchgeführt. In DauerCo@l wird die Pflanzenkohle in dieser lignocellulosischen Dauerkultur eingesetzt, um deren Potenzial als C-Senke zu nutzen. Damit soll eine dauerhafte Quelle für Pflanzenkohle zur späteren Nutzung auch in den Ackerkulturen geschaffen werden. Hierzu werden die Wirkungen der Pflanzenkohle-Applikation auf die Bodeneigenschaften untersucht und die emissionsmindernden Wirkungen bilanziert. Zentrales Ziel ist die Identifikation einer optimalen, standortangepassten Pflanzenkohle-Applikation zur Ertragssteigerung von Dauerkulturen. Hierzu kombinieren wir kontrollierte Experimente im Labor mit und ohne Pflanzen mit Feldversuchen in denen Wasser-, Humus- und Nährstoffhaushalt, sowie der Stabilität der Pflanzenkohle und deren Einfluss auf den Ertrag durch ein mehrjähriges Monitoring erfasst werden. Ein weiterer Fokus des Projekts liegt in der Konzipierung eines regionalen Kreislauf- und Wertschöpfungssystems, in dem Pflanzenkohle in Agroforstsystemen durch Anbau von schnellwachsenden Bäumen produziert und genutzt wird.

Ertragsteigerung lignocellulosischer Dauerkulturen durch und für Pflanzenkohle

Ziel von Dauerco@l ist es, den Einsatz von Pflanzenkohle zur bodenphysikalischen und -chemischen Melioration von sandigen und von tonigen Grenzertragsböden zu bewerten. Untersucht werden soll, ob der Ertrag von lignocellulosischen Dauerkulturen durch die Kohlezugabe langfristig gesteigert werden kann, um auf diese Weise eine flächenoptimierte, verbesserte Rohstoffverfügbarkeit für die Produktion weiterer Pflanzenkohle zu gewährleisten. Dafür werden Versuche mit schnellwachsenden Bäumen (Pappel) durchgeführt. In Dauerco@l wird die Pflanzenkohle in dieser lignocellulosischen Dauerkultur eingesetzt, um deren Potenzial als C-Senke zu nutzen. Damit soll eine dauerhafte Quelle für Pflanzenkohle zur späteren Nutzung auch in den Ackerkulturen geschaffen werden. Hierzu werden die Wirkungen der Pflanzenkohle-Applikation auf die Bodeneigenschaften untersucht und die emissionsmindernden Wirkungen bilanziert. Zentrales Ziel ist die Identifikation einer optimalen, standortangepassten Pflanzenkohle-Applikation zur Ertragssteigerung von Dauerkulturen. Hierzu kombinieren wir kontrollierte Experimente im Labor mit und ohne Pflanzen mit Feldversuchen in denen Wasser-, Humus- und Nährstoffhaushalt, sowie der Stabilität der Pflanzenkohle und deren Einfluss auf den Ertrag durch ein mehrjähriges Monitoring erfasst werden. Ein weiterer Fokus des Projekts liegt in der Konzipierung eines regionalen Kreislauf- und Wertschöpfungssystems, in dem Pflanzenkohle in Agroforstsystemen durch Anbau von schnellwachsenden Bäumen produziert und genutzt wird.

Ökologischer Teeanbau in Südasien

Wissenschaftliche Begleitung und Beratung von Teeplantagen, die ihre Wirtschaftsweise auf ökologischen Teeanbau umgestellt haben. Geoökologische Untersuchungen in verschiedenen Teeplantagen von Nordindien (Darjeeling und Assam) und Sri Lanka. Standortklimatische Analysen zur Lokalisierung der optimalen Pflanzstandorte. Testen von geoökologisch angepassten Pflanzsystemen bei Neuanpflanzung, Wiederanpflanzung und Unterpflanzung (mixed cropping, alley cropping, underplanting, infilling). Testen von verschiedenen Erosionsschutzmaßnahmen in besonders steilen Hanglagen, umfangreiche Bodenrehabilitierungsmaßnahmen, Kompostierungsversuche zur optimalen Nährstoffrückführung an degradierten Bodenstandorten sowie Biodiversifizierung im Nutzpflanzenanbau. Aber nicht nur die geoökologischen/agrarökologischen Aspekte spielen dabei eine Rolle, sondern auch in sehr starkem Maße die sozial-ökonomischen und sozial-ökologischen Komponenten; d.h. der Mensch und der Umgang mit der Natur- und Kulturlandschaft. Somit wird mit den beschriebenen Projektmaßnahmen versucht, einen Beitrag zur nachhaltigen ländlichen Regionalentwicklung zu leisten.

Assessment of genetic diversity of legumes in the highlands of Northern Vietnam for genetic resource conservation and sustainable landuse

Increasing population pressure is leading to unsustainable land use in North Vietnamese highlands and destruction of natural habitats. The resulting loss of biodiversity includes plant genetic resources - both wild (= non-cultivated) species and cultivated landraces - adapted to local conditions, and local knowledge concerning the plants. A particularly important group among endangered plants are the legumes (1) because Southeast Asia is a major centre of genetic diversity for this family, and (2) because the potential contribution of legumes to sustainable land use is, due to their multifunctionality (e.g., soil improvement, human and livestock nutrition), especially high. The project aims to contribute to the conservation and sustainable use of genetic resources of legumes with an integrated approach wherein a series of components are combined: (1) A participatory, indigenous knowledge survey complemented by information from the literature; (2) germplasm collection missions (for ex situ conservation) complemented by field evaluation and seed increase; (3) genetic diversity analysis of selected material by molecular markers; and (4) GIS based analysis of generated data to identify areas of particular genetic diversity as a basis for land area planning and in situ preservation recommendations. Project results are expected to be also applicable to similar highlands in Southeast Asia.

Gross N transformations and N2O fluxes in biochar-amended soils

Recently, the application of biochar to soils has been discussed as a win-win-win strategy to improve soil fertility, sequester carbon, reduce greenhouse gas (GHG) emissions, and to enable CO2-negative energy production from renewable feedstock. First results suggest that biochar application affects the N transformations in the soil - The interactions between biochar and soil N transformations are still poorly understood. The aim of this project is to quantify the simultaneously occurring gross N transformations and sources of N2O fluxes in soils after biochar application. The methodology developed by C. Müller and established at the Department of Plant Ecology (15N labeling-tracing-modeling) (2-5) will be used to investigate the effect of biochar on soil N dynamics. Three 15N-tracing studies will be conducted to evaluate the short-term, intermediate and longer-term effects of biochar on N dynamics: (1) a study using 15N-labelled biochars (adapt technique for biochar); (2) a study examining intermediateterm effects in a biochar-hydrochar field study that started in April 2011 at the Dept. of Plant Ecology, and (3) a study in an European field experiment where fully randomized biochar plots were installed in 2009. The study is designed in such a way that Bachelor- and Master studies will address certain aspects in support of the main study. A process-based understanding of the soil N dynamics is key to evaluate if biochar may be a suitable global-change mitigation tool.

Naehrstoffaustrag aus gedraenten Ackerflaechen

1. Auswaschung von Naehrstoffen (N, P, K, Ca, Mg) aus gedraenten Ackerflaechen, 2. Vergleich der Naehrstoffauswaschung aus 3 Boeden (Loesslehm, Gipskeuper, Urgesteinsverwitterung) mit und ohne Meliorationsduengung an einer Lysimeteranlage, 3. Belastung von Draenwasser bzw. oberflaechennahem Grundwasser durch Naehrstoffe und Schadelemente auf Flaechen, die turnusmaessig mit Klaerschlaemmen, Muellkompost, Guelle und Mist geduengt werden.

Eigenschaften von Boden-Abfallstoff-Gemischen und Abfallstoff-Bindemittel-Gemischen

Damit hoeherwertige oder beschraenkt verfuegbare Baustoffe eingespart und gleichzeitig Abfallstoffe wiederverwendet werden koennen, sollen geeignete Mischungen gefunden werden, in denen die Abfallstoffe entweder Mineralstoffersatz oder Bindemittelzusatz darstellen. Die Mischungsverhaeltnisse sind so zu waehlen, dass nicht nur die technischen Vorschriften erfuellt werden (mechanische Festigkeit, Frostsicherheit), sondern auch fuer moegliche Abnehmer der finanzielle Vorteil bei Einsatz der Abfallstoffe gegenueber Industrieprodukten deutlich wird. Nach Untersuchung der Ausgangsstoffe soll erreicht werden: 1. Bodenverbesserung: a) Loess und Braunkohlenflugasche, B) Loess und Huettensand; 2. Verfestigung von Abfallstoffen: a) Waschberge und Zement, b) Muellasche und Zement, c) Vorsiebmaterial und Zement; 3. Verfestigung von Abfallstoffen: a) Sand und Flugasche, b) Sand und Huettensand und Kalk, c) Vorsiebmaterial und Huettensand und Kalk.

Der Faktor Mensch bei der Pedogenese und Akkumulation organischer Bodensubstanz in der oreotropischen Stufe der Anden in Süd-Peru

Der menschliche Einfluss durch Landnutzung hat global zu starken Veränderungen in der Bodenentwicklung geführt und verursachte Verluste von Kohlenstoff aus terrestrischen Ökosystemen. Trotz relativ langsamer netto-Änderungen ist organische Bodensubstanz eine der wichtigsten Speichergrößen für Kohlenstoff. Der heutige Stand der Forschung zeigt dass die Größe der Quellen- oder Senkenfunktion von Böden für atmosphärisches Kohlenstoffdioxid von Bodeneigenschaften abhängt, die wiederum das Ergebnis pedogenetischer Prozesse sind. Bisher wurden allerdings Landnutzung und Kohlenstoffspeicherung kaum hinsichtlich ihrer Verbindung mit pedogenetischen Prozessen erforscht. Ein Grund ist sicherlich dass es kaum Referenzflächen gibt, die sicher als natürlich bezeichnet werden können aber trotzdem vergleichbare Bedingungen zu genutzten Flächen aufweisen. In der Region Cusco in den peruanischen Anden haben wir solche natürlichen Flächen identifizieren können. Sie liegen an abgelegenen Berghängen und sind nur mit Bergsteigerausrüstung zu erreichen, sind aber direkt mit Flächen benachbart die seit Jahrtausenden durch extensive Weidewirtschaft gekennzeichnet sind. Unsere Hypothesen lauten (a) Landnutzung und assoziierte Veränderungen in der Vegetation beeinflussten die Bodenentwicklung so stark dass sich in natürlichen und genutzten Böden unterschiedliche Klassifikationseinheiten entwickelten und (b) Landnutzung und veränderte Bodenentwicklung haben die relative Bedeutung von Mechanismen der Stabilisierung organischer Bodensubstanz verschoben. Um diese Hypothesen zu untersuchen werden Bodenklassifizierung und Indikatoren der Profilentwicklung genutzt und mit der Verteilung der organischen Bodensubstanz in Fraktionen unterschiedlicher Stabilisierungsmechanismen in Verbindung gebracht. Die Verbindung von Aspekten der Bodengenese mit der Stabilisierung der organischen Bodensubstanz wird das Verständnis des menschlichen Einfluss auf Kohlenstofffestlegung im Boden verbessern und kann somit helfen Strategien zu entwickeln die den Landnutzungsinduzierten Verlust von Kohlenstoff in die Atmosphäre verringern.

GK 1024: Interdisziplinäre Umweltgeschichte - Naturale Umwelt und gesellschaftliches Handeln in Mitteleuropa - PB B: Eindämmung von Natur: Viehseuchen, Schädlingsbekämpfung und Flußregulierung von der Frühaufklärung bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts - B3: Die Schwarze Elster im Fluss der Zeit Ursachen, Maßnahmen und Folgen wasserbaulicher Maßnahmen vom 19. bis Mitte 20. Jahrhundert

Wasserbauliche Maßnahmen stehen nicht nur für Veränderungen in der Gewässermorphologie und der Landnutzung, sondern auch für eine Umdeutung des Gewässers in seinen Aufgaben. Diese sind getragen, durch die Anforderungen an das Fließgewässer und sein Umfeld sowie durch die Vorstellungen der Akteure zum Zeitpunkt der Maßnahmen. Als Untersuchungsgebiet wurde die Schwarze Elster ausgewählt. Sie entspringt im heutigen Bundesland Sachsen, durchfließt Brandenburg und mündet dann, nach 179 km Lauflänge, in Sachsen-Anhalt in die Elbe. Die Schwarze Elster wurde sowohl durch den Technischen Hochwasserschutz als auch durch die Meliorationen und Vorflutmaßnahmen für die Braunkohleabwässer des Niederlausitzer Braunkohle-Reviers mehrfach geprägt und umgedeutet. Anhand archivalischer Quellen, Primärliteratur und einer GIS-gestützten Analyse werden die Veränderungen der Schwarzen Elster und der an sie grenzenden Niederungen untersucht. Damit soll ein wichtiger Beitrag zu der Erforschung des Landschaftswandels und den treibenden Faktoren im Ausbau und der Veränderung von Fließgewässern geleistet werden.

Klimakammer (Phytotron)

Die beantragte Klimakammer wird im Rahmen des vom MWFK Brandenburg seit 2009 geförderten Verbund-Forschungsvorhabens BIOBRA und zukünftiger Forschungsvorhaben eingesetzt. In BIOBRA arbeitet eine interdisziplinäre Forschergruppe von grundlagenorientierten Nachwuchswissenschaftlern/lnnen des MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam (Prof. Dr. M. Antonietti) und angewandten Wissenschaftlern/Innen der FH Eberswalde (Prof. Dr. Murach) zusammen. Durch die Verschneidung der innovativen Forschungsbereiche der hydrothermalen Karbonisierung (HTC-Forschung des Prof. Antonietti 2008 ausgezeichnet mit dem 'ERC Advanced Grant' der EU) und der Agrarholzproduktion (BMBF-Verbund-Forschungsvorhaben DENDROM des Prof. Murach 2007 in die BMBF-Hightechstrategie aufgenommen) soll der Einsatz der durch hydrothermale Karbonisierung aus Abfallstoffen gewonnenen 'Biokohle' zur Bodenverbesserung (Nährstoff- und Wasserspeicherung) degradierter Standorte und zur C-Sequestrierung am Beispiel der Agrarholzproduktion (Anbau schnellwachsender Baumarten im Kurzumtrieb) untersucht werden.Durch dieses Projekt wird die Agrarholzforschung der FH Eberswalde um einen experimentellen Ansatz erweitert, mit dem sie einen Beitrag zu den neuen, internationalen Forschungsschwerpunkten 'Biochar' / 'Black Carbon' / 'Terra Preta' leisten kann.Die Klimakammer soll Schnelltests zur Optimierung der verschiedenen Biokohlen als Bodenzusatzstoff für Pappel- und Weidenstecklingen unter standardisierten Umweltbedingungen ermöglichen.

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