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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.

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.

Einfluss von Duengung und Bodenpflegemassnahmen auf den Krankheits- und Schaedlingsbefall in einer Apfelanlage

Durch geeignete Duengungs- und Bodenpflegemassnahmen soll der Krankheits- und Schaedlingsbefall reduziert werden, um Pflanzenschutzmittel einzusparen. Geprueft werden organische und mineralische Duengung in je 2 verschieden hohen Gaben sowie ganzjaehrige Bodenoffenhaltung und Gruenduengungseinsaat. Fuer den Mehltau und die Mehrzahl der untersuchten Schaedlinge wurde ein staerkerer Befall auf den offengehaltenen Parzellen gegenueber der Gruensaat festgestellt. Hochsignifikante Unterschiede ergaben sich fuer den Mehltau (Podosphaera leucotricha), die Apfelblattgallmilbe (Eriophyes malinus), die Mehlige (Rosige), Apfelblattlaus (Dysaphis plantaginea), den Apfelwickler (Laspeyresia pomonella) und fuer die Zahl der abgelegten Wintereier verschiedener Aphiden und des kleinen Frostspanners (Operophthera brumata).

Untersuchungen ueber den Einfluss der Bodenversalzung auf die Naehrstoffaufnahme

Es wurden die Verbesserungsmoeglichkeiten von Salzboeden im Iran mittels organischer Duengung und Auswaschung sowie die Moeglichkeiten des Futterpflanzenanbaus untersucht.

Verwendung von Kompost im Garten- und Landschaftsbau

Teil 1: Bodenverbesserung bei Pflanzflächen für Stauden und Gehölze: Nur in wenigen Fällen trifft der Garten- und Landschaftsbau auf Standorte, die eine Bepflanzung bzw. Nutzung ermöglichen, ohne dass eine Regeneration gestörter Böden eingeleitet bzw. unterstützt wird. Das breit gefächerte Aufgabenfeld des Garten- und Landschaftsbaus beinhaltet somit - gleichsam als Vorbedingung für die Gestaltung von Freiräumen aller Art - umfangreiche Maßnahmen zur Herstellung geeigneter Vegetationstragschichten, wobei vorwiegend organische Masse verwendet wird. Der sich hieraus ableitende, hohe Bedarf an organischer Substanz prädestiniert den GaLaBau für die Kompostanwendung, wodurch in diesem Bereich erhebliche Mengen pflanzlicher Abfallstoffe dem Naturkreislauf nutzbringend wieder zugeführt werden können. Untersucht wird der langfristige Einfluss einer Kompostgabe zur Bodenverbesserung bei der Pflanzung von Stauden und Gehölzen. Teil 2: Substratbestandteil für Lärmschutzwände, Pflanzcontainer und Rasengittersteine: Aufgrund geringer Kosten werden im Garten- und Landschaftsbau häufig lokal angebotene Oberbodengemische als Vegetationssubstrat favorisiert. Diese Gemische enthalten jedoch häufig Unkrautsamen oder austriebsfähige Pflanzenteile und unterliegen zudem einem deutlichen Volumenschwund, da in Folge der Verarbeitung des Bodens ein Fragmentgefüge geschaffen wird, das sich mittel- bis langfristig als wenig beständig erweist. Durch die auftretende Sackung werden die ursprünglich günstigen physikalischen Eigenschaften der Substrate (z.B. Wasserdurchlässigkeit, Luftkapazität) stark beeinträchtigt. Zudem erschwert die - je nach Herkunft- meist sehr unterschiedliche Beschaffenheit des Oberbodens die Standardisierung von Substratmischungen erheblich. Derartige Substrate sind somit wenig geeignet, um eine dauerhaft optimale Entwicklung der Begrünung sicherzustellen. Gegenstand der Untersuchungen ist der langfristige Einfluss zielgerichtet konzipierter Kompostsubstrate zur Begrünung von Lärmschutzwänden, Pflanzcontainern und Rasengittersteinen.

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.

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.

Biogeochemical modelling of biosphere-atmosphere-hydrosphere interactions

This project aims at the improvement and testing of a modeling tool which will allow the simulation of impacts of on-going and projected changes in land use/ management on the dynamic exchange of C and N components between diversifying rice cropping systems and the atmosphere and hydrosphere. Model development is based on the modeling framework MOBILE-DNDC. Improvements of the soil biogeochemical submodule will be based on ICON data as well as on results from published studies. To improve simulation of rice growth the model ORYZA will be integrated and tested with own measurements of crop biomass development and transpiration. Model development will be continuously accompanied by uncertainty assessment of parameters. Due to the importance of soil hydrology and lateral transport of water and nutrients for exchange processes we will couple MOBILE-DNDC with the regional hydrological model CMF (SP7). The new framework will be used at field scale to demonstrate proof of concept and to study the importance of lateral transport for expectable small-scale spatial variability of crop production, soil C/N stocks and GHG fluxes. Further application of the coupled model, including scenarios of land use/ land management and climate at a wider regional scale, are scheduled for Phase II of ICON.

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