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Humusvergrabung zur Speicherung von Kohlenstoff in Böden - Potentiale, Prozesse und Langzeiteffekte

Die zusätzliche Speicherung von Bodenkohlenstoff ist als Klimaschutzmaßnahme zur Reduzierungatmosphärischen CO2 anerkannt. Der Fokus von Forschung und Praxis lag bisher auf der reduzierten oderkonservierenden Bodenbearbeitung, obwohl deren Effekte auf die Kohlenstoffvorräte für Böden meist marginal sind. Bislang wurde die Option der Humusvergrabung - das Einbringen von Kohlenstoff in tiefereBodenhorizonte - als Maßnahme zu Erhöhung der Kohlenstoffvorräte nicht berücksichtigt und ist kaumuntersucht. Zusätzlich sind die Prozesse und Mechanismen der langfristigen Stabilisierung und Speicherungvon Kohlenstoff in Unterböden unzureichend verstanden. Bodennutzung hat zu allen Zeiten auch zur Humusvergrabung geführt. Seit dem 12. Jahrhundert war Ackerbau in Form von Wölbäckern weit verbreitet. Durch das wendende Pflügen zur Mitte eines Ackerschlags entstanden Kämme unter denen fossile Ap-Horizonte vergraben wurden. Seit Erfindung des Dampfpflugs war es möglich, immer tiefer zu pflügen. Das Tiefpflügen wurde zur Melioration von Podsolen, Parabraunerden und später auch Mooren eingesetzt. In den 1960er Jahren wurden in Norddeutschland dutzende landwirtschaftliche Versuche zum Tiefpflügen angelegt.

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.

Bewertung des Einflusses von Emissionen und Rueckstaenden auf Umwelt und Gesundheit

Es steht im Interesse der Umweltforschung und Umwelterziehung Vorurteile ueber Belastungen durch Emissionen und Rueckstaende aus Braunkohlekraftwerken kritisch zu hintertragen und an einfachen Modell-Systemen Schad- und Nutzwirkungen von Kraftwerksreststoffen (Braunkohlenasche und Rauchgasgips) zu erfassen (Ziel). Es wird davon ausgegangen, dass bei einer richtigen Verwendung (Recycling) durchaus positive Wirkungen auf Umwelt und Gesundheit zu erwarten sind (Hypothese). Als Ergebnis ist festzustellen, dass mit einer Kombination von Braunkohlenasche und Rauchgasgips eine Verbesserung von sauren Boeden und des Pflanzenwachstums, sowie eine Behebung von Mangelsituationen an Spurenelementen (Bor, Selen, Molybdaen, u.a.) bei sachgerechter Anwendung moeglich ist (Ergebnis).

Untersuchungen zum Schwermetallgehalt der Sedimente des Hamburger Hafens sowie Untersuchungen ueber deren Verwendbarkeit als Bodenverbesserer bzw. zum Anbau von Nutzpflanzen auf Spuelfeldern

Im Hamburger Hafen fallen jaehrlich ca. 1,5 Mio. Kubikmeter feinkoernige Sedimente an, die zur Aufrechterhaltung eines geregelten Schiffsverkehrs laufend mittels Baggereinsatz entfernt werden muessen. Wegen der hohen Metallbelastung dieser Sedimente koennen diese nicht mehr als Bodenverbesserer naehrstoffaermerer landwirtschaftlicher Kulturflaechen verwendet werden, sondern muessen auf Spuelfelder - ausgelegt als Dauerdeponien - verbracht werden. Da die zur Verfuegung stehenden Flaechen aber nur noch kurzfristig zur Aufnahme des Baggergutes ausreichen, sollte untersucht werden, unter welchen Bedingungen eventuell doch ein Anbau von Nutzpflanzen moeglich waere, oder ob man die Spuelfelder sich selbst ueberlassen kann und muss, da auf ihnen eine natuerliche Sukzession verschiedener Pflanzengesellschaften in Richtung auf ein Weidengebuesch bzw. auf einen Auenwald ablaeuft. Diese Waelder koennten dann eventuell als Erholungsgebiet 'genutzt' werden.

Verwendbarkeit von Sekundaerrohstoffen im Landbau

a) Eine gefahrlose Verwendung von Abwasserklaerschlaemmen als Bodenverbesserungsmittel in der Landwirtschaft soll durch chemische Kontrollanalysen gewaehrleistet werden. Dabei werden Gesamtgehalt und z.Z. verfuegbare Mengen an Pflanzennaehrstoffen und verschiedenen Schadstoffen wie Blei und Cadmium ermittelt. Um aus den Analysendaten eines Schlamms gezielte Aussagen machen zu koennen, werden an verschiedenen Standorten Schlamm, Boden und Ernteprodukt ueber einen laengeren Zeitraum untersucht. Dadurch sollen praktische Hinweise fuer Anwendungsmenge und -dauer auf verschiedenen Boeden und zu verschiedenen Kulturen erhalten werden. b) Die Beseitigung von Baggergut aus Fluessen und Stauseen kann teilweise durch die Landwirtschaft erfolgen. Hierbei dient das Material entweder direkt als Pflanzsubstrat oder als Bodenverbesserungsmittel.

Auswirkungen von Kalkungsmassnahmen in verschiedenen Bestaenden des Kollektives 'Dauerbeobachtungsflaechen Waldschaeden'

Mit einer Kalkung soll versucht werden, die belasteten Waldbestaende vor weiterem Saeureeintrag zu schuetzen und in einen stabilen Zustand zu bringen. Neben den Effekten auf den Bodenzustand wird vor allem die Waldernaehrung beobachtet. Weiterhin unterliegen diese Bestaende der staendigen Kontrolle des Kronenzustandes.

Die pflanzenbaulichen Standorteigenschaften kohlefuehrender Sedimentgemische des tertiaer auf Tagebauhalden

Die Rekultivierung des Haldenkomplexes war fehlgeschlagen. Es soll festgestellt werden, welche der Eigenschaften des Sedimentgemisches zu diesen Schwierigkeiten gefuehrt hat. Dazu muessen sowohl seine physikalischen wie seine chemischen Eigenschaften festgestellt werden. Insbesondere soll dem Gehalt an Kohle und Sulfid im Hinblick auf ihren Einfluss auf die Standorteigenschaften besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Daneben soll geprueft werden, auf welche Weise sich die aufgebrachten Meliorationsmittel auf die Standorteigenschaften der Halde auswirken.

Beurteilung des Einsatzes von Recycling-Baustoffen und industriellen Nebenprodukten bei Erdbauwerken mittels Auswertung von Erfahrungen mit ausgeführten Bauprojekten (Region Süd)

In den ZTV E-StB werden die RC-Baustoffe und industriellen Nebenprodukte nur insoweit behandelt, als sie mit natürlichen mineralischen Baustoffen vergleichbar sind. Sofern sie nicht vergleichbar sind, werden gesonderte Untersuchungen erforderlich, die jedoch nicht weiter beschrieben sind. Die Übertragbarkeit der Einbau- und Verdichtungsanforderungen für Boden und Fels ist nicht in jedem Fall gegeben. Da die Palette der vorgenannten Stoffe sehr groß ist, soll im Sinne einer Datensammlung geklärt werden, in welchem Umfang die verschiedenen Stoffe bisher überhaupt bei Erdbauten zur Anwendung gekommen sind, wobei nach den verschiedenen Bauwerkstypen wie Verkehrsdämmen, Hinterfüllungen, Sickeranlagen, Abdichtungen, Bodenverbesserungen, Lärmschutzwällen u. a. zu unterscheiden sein wird (Region Süd). Weiterhin soll geklärt werden, welche Anforderungen in der Praxis an die diversen RC-Baustoffe und industriellen Nebenprodukte bei verschiedenen Bauprojekten gestellt wurden, wie Art und Umfang der Eignungsprüfungen der Baustoffe festgelegt wurden und welche Prüfverfahren bei der Qualitätssicherung in-situ zum Einsatz kamen. Die diesbezüglichen Erfahrungen sind zusammenzutragen und auszuwerten.

Beurteilung der Bioabfallverwertung mit Hilfe der CO2-Äquivalenz unter Einbeziehung weiterer Dünger

Ziel des Projektes war die Ermittlung eines vereinfachten ökobilanziellen Ansatzes zum Emissionsvergleich verschiedener Verwertungs- und Entsorgungsoptionen von Bioabfall. Die Vereinfachung sollte über die CO2-Äquivalente erfolgen, da Kohlendioxid bezüglich der Masse die größten Emissionen darstellt und somit gut als maßgebendes Kriterium herangezogen werden kann. Trotz Reduktion, und der damit zwangsläufig verbundenen ungenaueren Emissionsaussage, sollte es möglich sein, verschiedene biologische Prozesse der Abfallbehandlung miteinander zu vergleichen und zu beurteilen. Ziel war es, ein Handwerkszeug zu schaffen, mit dem schnell, einfach und kostengünstig eine Entscheidungshilfe zum 'günstigsten' Weg des Bioabfalls gegeben werden kann. Bei der Verwertung des Bioabfalls zum Kompost wird, anders als bei der Behandlung zusammen mit Restmüll, die Möglichkeit einer längerfristigen Einbindung des enthaltenen Kohlenstoffs in Boden und Pflanzen gegeben. Dieser wird dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf längerfristig entzogen, und trägt somit nicht zum Treibhauseffekt bei. Unter dem Aspekt des Treibhauseffektes ist die Bioabfallverwertung daher eine sinnvolle ökologische Verwertungsoption. So leistet Kompost auf Grund der Gehalte an organischer Substanz einen wichtigen Beitrag zur Bodenverbesserung. Weiterhin kann durch die im Kompost enthaltenen Nährstoffe mineralischer Dünger zum Teil substituiert werden. Das Projekt wird gemeinsam mit Fachgebiet Abfallwirtschaft/Abfalltechnik der Universität GH Essen bearbeitet.

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.

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