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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.

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.

In-vitro-Etablierung von Acer pseudoplatanus

Zielsetzung: Entwicklung eines In-vitro-Vermehrungsprotokolls für Acer pseudoplatanus anhand von Pflanzenmaterial aus selektierten Elite-Bäumen. Der Berg-Ahorn (Acer pseudoplatanus) ist in Europa weit verbreitet, da er sowohl als Park- und Alleebaum, als auch in der Forstwirtschaft eine wichtige Bedeutung hat. Wegen der großen Blätter bietet er an Straßen relativ guten Lärmschutz, wobei die Empfindlichkeit gegen Streusalz von Nachteil ist. Als waldbaulich und ökologisch wertvolle Mischbaumart dient der Berg-Ahorn aufgrund seiner aus Verzweigung entstandenen Herzwurzel der Bodenverbesserung. Das qualitativ wertvolle Holz zählt zu den Edellaubhölzern und erzielt bei hochwertigen Stämmen Preise von mehreren tausend Euro. Häufig vermehrt sich der Berg-Ahorn von allein. Er kann aber auch gezielt aus Samen oder Stecklingen herangezogen werden. Zur Erzielung einer höheren Vermehrungsrate wird an der HBLFA für Gartenbau für Acer pseudoplatanus ein In-vitro-Vermehrungsprotokoll entwickelt. Von selektierten Elite-Bäumen wird juveniles Pflanzenmaterial beprobt und in vitro etabliert. Nach erfolgreicher In-vitro-Etablierung erfolgt in weiterer Folge die Methodenentwicklung für die In-vitro-Vermehrung, In-vitro-Bewurzelung und Akklimatisierung im Gewächshaus. Bei erfolgreichem Projektabschluss sind weitere wissenschaftliche Tätigkeiten in Bezug auf Entwicklung eines In-vitro-Protokolls zur Induktion von Salztoleranz (Streusalzempfindlichkeit bei Acer pseudoplatanus sehr hoch) geplant.

FP6-SUSTDEV, Integration of European Wetland research in a sustainable management of water cycle (EUROWET)

The final goal of the EUROWET project is to integrate the substantial multidisciplinary European research in wetlands to help attain the sustainable management of the water cycle. This will be achieved by the translation of state-of-the art science developed at both national and European levels, into practical guidance for end-users. This will be achieved by a comprehensive review, expert assessment and a focussed dissemination strategy. There is considerable scientific knowledge and technical experience gained in diverse aspects of wetland science and management including hydrology, biogeochemistry, ecology restoration, socio-economic and policy analysis. However the results of research and management experience are still too fragmentary and not sufficiently orientated to problem-solving or simply inadequately framed to be effectively transferred to, or used by, stakeholders and policy-makers. Simultaneously the general outcome of the scientific research has been increased awareness of the significance of wetlands in delivering goods and services important for human welfare including quality of life, biodiversity conservation and maintenance or enhancement of environment quality. Despite this wetlands continue to be degraded and lost throughout Europe without adequate consideration of the wider benefits to be achieved from this management. The new Water Framework Directive (WFD) promotes a unique opportunity to redress this problem by means of the holistic, integrated approach to water management. There is currently in preparation horizontal guidance on Wetlands as part of the Common Implementation Strategy (CIS) process. There is however work still to be done on providing more specific scientific and technical guidance on the effective implementation of the Directive with respect to wetlands. This is particularly the case in relation to Integrated River Management, the CIS cluster within which wetlands are being considered in the WFD.

Native plants and mycorrhizal fungi in wind erosion control in the Kailash-Manasarovar region (Tibet, China)

We study the effects of plants and root-associated fungi on wind erosion within the alpine environment of Tibet. China is one of the countries most affected by desertification processes and Tibet, in particular, a key region in desertification combat. The presented project focuses on the Barkha Plain surrounded by Mount Kailash and the Lake of Manasarovar (Ngari Prefecture). This Western Tibet region experienced little scientific attention but, nowadays, faces rapidly increasing touristic activities and expanding local settlements associated with socio-economic changes that are serious threats to the delicate ecological balance and potential triggers of desertification. It exists almost unanimous agreement that revegetation is the most efficient and promising strategy to combat wind erosion and desertification in the long term. However, re-colonising success is often poor, mainly under extreme environmental conditions. Compared to conventional practices, the approach of the presented project attains better accordance with natural succession processes and promises acceleration of both plant and soil development and, conclusively, more efficient desertification control. The project assesses the potential of native plants and symbiotic fungi to control wind erosion and desertification processes. It aims to identify key plants and fungi that increase soil aggregate stability and efficiently drive succession into a natural and self-maintaining cycle of the ecosystem. Furthermore, it provides crucial information for implementing environmentally compatible and cost-effective measures to protect high-elevation ecosystems against desertification. Within three successional stages (early, intermediate, late), field investigations are performed on the basis of Modified-Whittaker plots. Classic methods of vegetation analysis and myco-sociology are combined with analysis of distribution patterns at different scales (patchiness, connectivity). Comprehensive soil analysis is performed comprising grain size distribution, aggregate stability, pH as well as water and nutrient contents. Additionally, important parameters of wind erosion are measured concurrently and continuously to assess their magnitude and variability with respect to vegetation and soil at different levels of development. The parameters addressed, include sediment transport, air temperature, radiation, precipitation, relative humidity as well as speed and direction of wind. Surface moisture is recorded periodically and roughness described. Species and environmental parameters are checked for spatial correlation. Cutting edge technologies are applied in laboratory work, comprising molecular methods for fungal species identification and micro-tomography to analyse soil structure. Furthermore, successfully cultivated fungi and plants are subject of synthesis experiments and industrial propagation in view of practical implementation in restoration measures.

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.

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.

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.

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