Organische Bodensubstanz (OBS) wird als zunehmend wichtige Quelle bioverfügbaren Phosphors (P) bei Abnahme anorganischer P-Vorräte in primären Mineralen erachtet. Gegenwärtige Konzepte zum P-Recycling in Waldökosystemen ignorieren den Beitrag mineral-organischer Assoziationen. Wir planen daher, Prozesse auf der Nanoskala auf Mineraloberflächen mit der Verfügbarkeit von organischem P für Mikroorganismen zu verknüpfen und insbesondere die Auswirkung von Biodiversität und funktioneller Einnischung mikrobieller Lebensgemeinschaften auf das Recycling mineralgebundenen P in Böden zu untersuchen. Entlang eines P-Verfügbarkeitsgradienten wird zunächst der Anteil mineralassoziierten P quantifiziert, die Zusammensetzung mittels 31P NMR- und Röntgenabsorptionsspektroskopie ermittelt und in Beziehung zu mineralogischen Parametern gesetzt. Auf Basis von Adsorptions- und Desorptionsexperimenten mit organischen P-Verbindungen (Mono- und Polymere) wird das Recyclingpotential für mineralgebundenen organischen P unter Variation diverser Lebensgemeinschaften (Pflanzen, Mykorrhiza, Bakterien) sowohl in Mesokosmenversuchen als auch im Feldversuch getestet. Als Erkenntnisgewinn erwarten wir eine Abschätzung der Relevanz mineralassoziierten organischen P für das P-Recycling in Waldökosystemen und eine Identifizierung der wichtigsten abiotischen und biotischen Einflussfaktoren.
Als Reaktion auf das Problem der Phosphorverknappung wurden eine Reihe von sogenannten Phosphorplattformen initiiert, welche die Aktivitäten auf dem Gebiet der Phosphorforschung bündeln und den Kenntnisstand zum Thema Phosphor (P) substantiell verbessern sollen. Ziel ist eine effiziente und nachhaltige Nutzung der verfügbaren Phosphorressourcen. In diesem Rahmen setzt das Schwerpunktprogramm (SPP) 1685 den Fokus auf diejenigen Prozesse, die den Phosphorkreislauf im Ökosystem Wald bestimmen. Das vorliegende Projekt soll die Anstrengungen innerhalb des SPPs methodisch und konzeptionell erweitern, in dem P-relevante Prozesse an Oberflächen mit Methoden der Computerchemie auf molekularer Ebene untersucht werden. Während die experimentellen Arbeiten darauf ausgerichtet sind, beispielsweise P-Verbindungen an den verschiedenen Testfeldern in ihrer Häufigkeit und Reaktivität zu charakterisieren, ergeben sich durch die Nutzung von computerchemischen Methoden Möglichkeiten, zum detaillierten Verständnis der experimentellen Daten beizutragen. Ziel dieses Projektes ist es, die grundlegenden Mechanismen bei der P-Bindung an Oberflächen im Boden zu bestimmen und beeinflussende Faktoren zu untersuchen. Dazu sollen molekulare Modelle für P-relevante Prozesse im Boden entwickelt und in numerischen Simulationsprotokollen implementiert werden. Dabei können wir auf bestehende Vorarbeiten zu agrarischen Ökosystemen aufbauen. In Kooperation mit experimentellen Partnern im SPP und an der Universität Rostock sollen folgende Fragen beantwortet werden: (i) Welche Bindungsmotive gibt es für organische und anorganische P-Verbindungen an Mineraloberflächen im Boden und was sind die Bindungsenergien? Wie werden diese Eigenschaften z.B. durch den pH-Wert beeinflusst? (ii) Wie hängt die Bindung von der Art und den Eigenschaften der Oberfläche ab, z.B. Vergleich alkalische (Ca) vs. saure (Al,Fe-Oxide) Oberflächen, wie sie für die verschiedenen Testfelder im SPP typisch sind. (iii) Welchen Einfluss hat die Bedeckung der Oberfläche mit für Waldböden typischen organischen Substanzen, die z.B. aus der Aktivität von Mikroben stammen. (iv) Welche Unterschiede/Gemeinsamkeiten gibt es zwischen der P-Bindung an Mineraloberflächen und an makromolekularen organischen Bodensubstanzen?
In dieser Studie wird untersucht, welche Rahmenbedingungen notwendig sind, um die teilweise in der Öffentlichkeit diskutierten externen Umweltkosten von Lebensmitteln zu internalisieren. Am Beispiel des Klimakostenaufschlags (KKA) werden verschiedene Optionen der Umsetzung wie auch deren spezifischen Folgeeffekte auf, die im Falle der nicht beabsichtigten negativen Effekten mit zusätzlichen Maßnahmen flankiert werden sollten. Für die praktische Umsetzung eines KKA müsste eine Produkt(gruppen)-übergreifende Rahmenmethode entwickelt, eine geeignete Dateninfrastruktur aufgebaut und ausreichende Kapazitäten in den beteiligten (Finanz)Behörden geschaffen werden. Angesichts des hohen Handlungsdrucks zur Transformation des Ernährungssystems wird eine zeitnahe Einführung von wenig aufwändigen Maßnahmen und die Weiterentwicklung von Datengrundlagen und Rahmenbedingungen empfohlen, um mittelfristig einen KKA einzuführen, welcher zu einem Umweltkostenaufschlag weiterentwickelt werden kann. Veröffentlicht in Texte | 121/2025.
a) Bei hohem Ertragsniveau ist die adaequate Zufuhr der mineralischen Duengung, insbesondere der Stickstoffduengung, ein bisher nicht geloestes Problem, so dass weitere Untersuchungen erforderlich sind. b) Freiland-, Gefaess- und Modelluntersuchungen in Verbindung mit chemischen Analysen bilden den Kern der Arbeiten. c) Langfristig.
This pre-study pilot project will be carried out in Kenya and Tanzania and is part of a more extensive remote sensing project (initiated by the European Space Agency, ESA) aiming to develop a monitoring system for the assessment of land cover change of farmlands, rangelands and forest standings (logging, fires, uncontrolled deforestation, new settlements, etc.) at a national regional level. An integrated approach of remote sensing techniques (both through the use of satellite and ground data), physical vegetation models and ground measurements will be adopted. Operatively, the execution will consist of a 6-month period (pre-study) consisting in a ground campaign along a north-south transect, which is almost unknown to the current vegetation cartography. Based on the field results of the pre-study and within an on-going 30 month period (extended study, see Annexed 3), new classification methods and algorithms will be developed for assessment of land use and cover change using ENVISAT-data. An outcoming of this research will be a system capable to monitor and plan the available agricultural food resources for those developing regions.
In den Eichenwaeldern Unterfrankens kommt es in regelmaessigen Abstaenden zu Massenvermehrungen des gruenen Eichenwicklers. Der Einfluss von Waldameisen und Raubparasiten auf den Massenwechsel dieser und verwandter Arten wird im Freiland analysiert (Abundanzanalysen, Kontrollen des Nahrungseintrags der Waldameisen, Aufzuchten der Wirte und Parasiten, etc.). Der Nahrungserwerb der Waldameisen und seine Regulation werden auch in Laborexperimenten analysiert. Es ist unter anderem auch ein Ziel der Untersuchungen, grundsaetzliche Vorstellungen ueber den Einfluss einerseits der Waldameisen, andererseits der Raubparasiten, auf den Massenwechsel eines gradierenden Insekts zu gewinnen.
Ermittlung von Ausmaß, Verlauf und weiterem Fortschreiten der Walderkrankungen zur Vorbereitung und Auswertung der jährlichen Waldzustandserhebung im Rahmen der Erforschung von Ursachen für Waldschäden.
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