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Micro-scaled hydraulic heterogeneity in subsoils

Nutrient and water supply for organisms in soil is strongly affected by the physical and physico-chemical properties of the microenvironment, i.e. pore space topology (pore size, tortuosity, connectivity) and pore surface properties (surface charge, surface energy). Spatial decoupling of biological processes through the physical (spatial) separation of SOM, microorganisms and extracellular enzyme activity is apparently one of the most important factors leading to the protection and stabilization of soil organic matter (SOM) in subsoils. However, it is largely unknown, if physical constraints can explain the very low turnover rates of organic carbon in subsoils. Hence, the objective of P4 is to combine the information from the physical structure of the soil (local bulk density, macropore structure, aggregation, texture gradients) with surface properties of particles or aggregate surfaces to obtain a comprehensive set of physical important parameters. It is the goal to determine how relevant these physical factors in the subsoil are to enforce the hydraulic heterogeneity of the subsoil flow system during wetting and drying. Our hypothesis is that increasing water repellency enforces the moisture pattern heterogeneity caused already by geometrical factors. Pore space heterogeneity will be assessed by the bulk density patterns via x-ray radiography. Local pattern of soil moisture is evaluated by the difference of X-ray signals of dry and wet soil (project partner H.J. Vogel, UFZ Halle). With the innovative combination of three methods (high resolution X-ray radiography, small scale contact angle mapping, both applied to a flow cell shaped sample with undisturbed soil) it will be determined if the impact of water repellency leads to an increase in the hydraulic flow field heterogeneity of the unsaturated sample, i.e. during infiltration events and the following redistribution phase. An interdisciplinary cooperation within the research program is the important link which is realized by using the same flow cell samples to match the spatial patterns of physical, chemical, and biological factors in undisturbed subsoil. This cooperation with respect to spatial pattern analysis will include the analysis of enzyme activities within and outside of flow paths and the spatial distribution of key soil properties (texture, organic carbon, iron oxide content) evaluated by IR mapping. To study dissolved organic matter (DOM) sorption in soils of varying mineral composition and the selective association of DOM with mineral surfaces in context with recognized flow field pattern, we will conduct a central DOM leaching experiment and the coating of iron oxides which are placed inside the flow cell during percolation with marked DOM solution. Overall objective is to elucidate if spatial separation of degrading organisms and enzymes from the substrates may be interconnected with defined physical features of the soil matrix thus explaining subsoil SOM stability and -dynami

Wirksamkeit von Lärmschirmen an 2- und 6-streifigen Straßenquerschnitten

Die Schallpegelmessungen werden gemäß Forschungsprogramm Straßenwesen FA 2.206 nacheinander abgewickelt (Autobahnen in 2001, Straßen in 2002). Es wird jeweils nur an einem Messort und dort an jeweils 7 Messpunkten gleichzeitig gemessen. Das Verkehrsaufkommen wird ebenfalls messtechnisch erfasst. Alle Messwerte werden für die Auswertung elektronisch gespeichert. Die Auswertungen werden nach jeder Messkampagne durchgeführt. Das Ziel der gesamten Messreihen ist es, nachzuweisen, inwieweit die Vernachlässigung der Boden- und Meteorologiedämpfungen bei der Schallausbreitungsberechnung über Schallschirme gerechtfertigt ist.

Akzeptanz von Massnahmen des Bodenschutzes in kleinbaeuerlichen Betrieben der Entwicklungslaender

Fuer die Uebernahme von Innovationen - hier solche im Bereich des Bodenschutzes gibt es einen Komplex von sozio-oekonomischen und sozio-kulturellen Faktoren. Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, diese zu identifizieren und ihre Relevanz fuer entsprechende Entwicklungsfoerderungsansaetze zu bestimmen.

Die Auswirkungen von Innentemperatur und kühlen Dächern auf die Ernährungssicherheit und das Verhalten gefährdeter Bevölkerungsgruppen im ländlichen Burkina Faso

Der Anstieg der globalen Temperaturen und extremer Hitze haben erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit und das sozioökonomische Wohlergehen von Menschen, wobei einkommensschwache Länder besonders betroffen sind. Ländliche Regionen in diesen Ländern sind besonders gefährdet, da sie weniger Anpassungsmöglichkeiten haben. Besonders benachteiligte Gruppen wie arme Menschen, Frauen, Kinder, ältere Menschen und Menschen mit gesundheitlichen Vorbelastungen sind häufig eingeschränkt im Zugang zu Ressourcen, Bildung und Gesundheitsversorgung, was ihre Anpassungsfähigkeit an extreme Hitze erheblich einschränkt. Da Menschen viel Zeit in Innenräumen verbringen, ist die Senkung der Innentemperaturen eine zentrale Anpassungsstrategie gegen Hitzestress, da sie dem Körper ermöglicht, sich von hoher Außentemperaturen zu erholen. Studien zeigen, dass niedrigere Innentemperaturen die Ernährungssicherheit, Gesundheit, das Sozialverhalten und die kognitive Leistung fördern. Energieintensive Maßnahmen wie Klimaanlagen erhöhen jedoch den Energiebedarf und Emissionen und sind in ressourcenarmen, ländlichen Gebieten im Globalen Süden oft nicht realisierbar. Passive Kühltechniken, wie kühle Dächer, bieten eine kostengünstige Möglichkeit zur Senkung der Innentemperatur und können Ernährungssicherheit, Gesundheit und Wohlstand verbessern. Die Auswirkungen dieser Technologien sind jedoch weitgehend unerforscht. Um diese Wissenslücke zu schließen, verwenden wir umfassende Haushalts- und Individualdaten aus einer geclusterten randomisierten Kontrollstudie (cRCT) und feinkörnige Daten zu Innen- und Außentemperaturen, die Kausalität identifizieren lassen. Aufbauend auf einem DFG-geförderten Forschungsprogramm zu öffentlicher Gesundheit soll unsere Studie empirische Belege für die kausalen Auswirkungen von Innentemperaturen und passiven Kühltechniken auf Ernährungssicherheit, innerfamiliäre Spannungen, Humankapitalentwicklung und psychische Gesundheit liefern. Diese Themen sind sowohl wissenschaftlich relevant als auch grundlegend für das unmittelbare und langfristige Wohlbefinden, insbesondere in Ländern mit niedrigem Einkommen. Da sie miteinander verknüpft sind und sich gegenseitig verstärken, sind sie für das Verständnis der breiteren Entwicklungs- und Gesundheitsergebnisse von wesentlicher Bedeutung. Zudem werden wir die potenziellen Mechanismen, die den Einflüssen der Innentemperatur und passiven Kühlstrategien auf das Wohlergehen und Verhalten von fünf gefährdeten Gruppen (arme Menschen, Frauen, Kinder, ältere Menschen und Menschen mit psychischen Erkrankungen) zugrunde liegen, identifizieren und prüfen. Dieser Ansatz ist nicht nur entscheidend für die Quantifizierung der verschiedenen Auswirkungen der Innentemperaturen auf gefährdete Gruppen, sondern liefert auch wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung gezielter Interventionen und Anpassungsstrategien im Kontext des Klimawandels.

Sauerstoffdynamik in großen Talsperren: Ein mechanistisches Verständnis zur Entstehung metalimnischer Sauerstoffminima?

Der gesunde und nachhaltige Umgang mit unseren Binnengewässern stellt eine Angelegenheit von höchstem öffentlichem Interesse dar. Gelöster Sauerstoff (DO) stellt eine Schlüsselgröße beim Wasserqualitätsmanagement in Seen und Stauhaltungen dar. Zu niedrige Konzentrationen begrenzen die Eignung für Trinkwasser und andere Nutzungen. Wir schlagen ein Forschungsprogramm von Wissenschaftlern aus führenden chinesischen und deutschen Institutionen in der Gewässerforschung vor, um die Dynamik des Sauerstoffs in Standgewässern in Raum und Zeit besser zu verstehen. Sowohl numerische Simulationsprogramme wie auch Feldmessprogramme und-experimente werden auf dem neuesten Stand eingesetzt. Von dieser Zusammenarbeit versprechen wir uns ein verbessertes Prozessverständnis, einen intensiven fachlichen Austausch zu modernen Methoden in Monitoring und Modellierung und schließlich detaillierte Einblicke, wie man neue Erkenntnisse in Wasser- und Talsperrenmanagement im jeweils anderen Land umsetzt. Sauerstoff reagiert sehr empfindlich auf Umweltstressoren, wie organische Verschmutzung, Eutrophierung oder Klimaänderung. Die Voraussage von Konzentrationsveränderungen stellt eine Herausforderung dar wegen der komplexen Verflechtung von ökologischen, biogeochemischen und physikalischen Vorgängen. Während man die Entwicklung von DO im Hypolimnion (Tiefenwasser) schon eingehender untersucht hat und viele Prozesse mit einiger Genauigkeit vorhersagen kann, versteht man bis heute die Entwicklung von DO im Metalimnion (d.h. in der Schicht zwischen dem warmen, oberflächennahen Epilimnion und dem kalten darunterliegenden Hypolimnion) weit weniger gut. Metalimnische Sauerstoffminima (MOM) sind sowohl aus Binnengewässern wie marinen Systemen bekannt. Sie entstehen aus einer Kombination von erhöhtem Sauerstoffbedarf und eingeschränktem vertikalem Austausch. Über die Ursachen für den erhöhten Sauerstoffbedarf im Metalimnion ist man sich nicht völlig im Klaren und Prozesse wie eingetragenes allochthones Material, Sauerstoffzehrung an trüben Einträgen und schließlich die Zersetzung von sedimentierendem organischem Material werden diskutiert. Ziel dieses Projektes ist es, ein hochauflösendes DO-Monitoring in einer deutschen und einer chinesischen Talsperre (Rappbodetalsperrre und Panjiakou Reservoir) zu betreiben, wobei parallel verschiedene Feld- und Labormessungen zum Test der verschiedenen Hypothesen zu den Ursachen der Sauerstoffzehrung durchgeführt werden. Die Resultate aus den Feld- und Laborexperimenten sowie hochauflösenden Monitoringansätzen werden in mathematische Prozessbeschreibungen übergeführt und in 1D und 3D Seenmodelle eingefügt, um die Dynamik des DO in Abhängigkeit der hydrodynamischen und biogeochemischen Prozessen zu simulieren Seenmodelle verbinden. Die entwickelten Modelltools werden in Form von Open-Source-Codes frei zur Verfügung gestellt.

Förderung der Nutzung von Anlagen und Technologien zur Pflanzenphänotypisierung, Teilprojekt B

Koordiniertes deutsch-französisches Forschungsprogramm für Hochleistungsbatterien, die ein schnelles Aufladen und eine lange Lebensdauer ermöglichen und gleichzeitig eine ausreichende Energiedichte gewährleisten, Koordiniertes deutsch-französisches Forschungsprogramm für Hochleistungsbatterien, die ein schnelles Aufladen und eine lange Lebensdauer ermöglichen und gleichzeitig eine ausreichende Energiedichte gewährleisten

Integrierte Kontrolle von Tomatenschädlingen, unter besonderer Berücksichtigung der biologischen Bekämpfung von Thripsen

Im Teilprojekt 1 von P1 sollen Möglichkeiten zur integriert-biologischen Kontrolle tierischer Schädlinge (Lepidopterenarten, Weiße Fliegen, Blattläuse, Thripse) in Tomatenkulturen Thailands untersucht werden. Im Vordergrund steht die Nutzung geschützter Anbaubedingungen (Netzhäuser mit Foliendächern), um einerseits die Dispersionsdynamik und Orientierung (Wirtswahl) einzelner Schädlingsarten zu manipulieren und um andererseits wie in Mitteleuropa einen effektiveren Einsatz von Nutzorganismen (Makro- und Mikroorganismen) zu ermöglichen. Zudem ist die Eignung selektiver Pflanzenschutzmittel (e.g. Neem, Bt) für das System zu überprüfen. Im Vordergrund steht die Optimierung, Systemadaptierung und Integration bewährter und vielversprechender Ansätze. Zur Entwicklung und Bewertung des Systemansatzes bei Verknüpfung mit anderen Projekten der Forschergruppe ist neben spezifischen Teiluntersuchungen ein Zentralversuch geplant, der die Ergebnisse kontinuierlich 'lernend' zusammenführt. Im 2. Teilprojekt sollen grundlagenorientierte Studien zur Populationsdynamik von Tripsen durchgeführt und neue Verfahren der biologischen Kontrolle mittels Parasitoiden gegenüber oberirdischen sowie räuberischen Bodenmilben und entomopathogenen Nematoden und Pilzen gegen Bodenstadien entwickelt und erprobt werden. In enger Kooperation mit P5 soll das Potential biologischer Maßnahmen für eine Reduktion des Vektorpotentials der Thripse untersucht werden. Als Kooperationspartner wird Dr. Banpot Napompeth vom National Biological Contral Research Center für die Selektion, Zucht und Effizienzprüfung von Parasitoiden und Prädatoren gegenüber Weißen Fliegen, Blattläusen und Thripsen verantwortlich zeichnen.

Erprobungs- und Entwicklungsvorhaben (E+E): Renaturierungs- und Nutzungskonzepte fuer Stromtalwiesen am noerdlichen Oberrhein

Ziel des im Aufbau befindlichen Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung wissenschaftlicher Grundlagen fuer eine nachhaltige Sicherung und Entwicklung der Restbestaende hochgradig gefaehrdeter Pflanzen und Pflanzengemeinschaften der Stromtalwiesen (Verband Cnidion) am hessischen Oberrhein. Hierbei sollen praxisnahe Verfahren zur Renaturierung und zukuenftigen Nutzung von artenreichem Stromtalgruenland entwickelt werden. Die Basis hierfuer bilden folgende Untersuchungsschwerpunkte: - Analyse der bisherigen Renaturierungs- und Pflegepraxis hinsichtlich ihrer Effizienz fuer den Arten- und Phytocoenosenschutz, - Erhebung von Daten zur Autoekologie und Populationsbiologie wertbestimmender Pflanzenarten der Stromtalwiesen (u.a. Untersuchungen zur Standortbindung, zum Diasporenvorrat im Boden sowie zum Keimungs- und Etablierungsverhalten), - Erprobung von Renaturierungsverfahren zur gezielten Wiederansiedlung und Ausbreitung von seltenen Stromtalarten durch die Aufbringung von diasporenhaltigem Maehgut aus artenreichen Altbestaenden, - Entwicklung praxisnaher Konzepte fuer die zukuenftige Nutzung artenreicher Stromtalwiesen. Die durchgefuehrten Untersuchungen sollen neben bislang fehlenden Grundlageninformationen zur Syn-, Aut- und Populationsoekologie hochgradig gefaehrdeter Pflanzen und Pflanzengemeinschaften der Stromtalwiesen vor allem praktische Anleitungen fuer das zukuenftige Renaturierungs-, Pflege- und Entwicklungsmanagement in grossen Stromauen liefern.

REFOPLAN 2022 - Ressortforschungsplan 2022^Der Goldene Scheckenfalter (Euphydryas aurinia) auf Trockenstandorten in Deutschland, Teilvorhaben: Koordination, wissenschaftliche Studien und Evaluation

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