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Toxizität von Epichloë Endophyten in Agrargräsern auf Weiden

In diesem Projekt soll die Verbreitung und Toxizität von systemischen endophytischen Pilzen der Gattung Epichloë untersucht werden. Epichloë Endophyten kommen natürlich in kalt-gemäßigten Grasarten vor, aber auch in kommerziell erhältlichem Saatgut.Im ersten Arbeitspaket werden Epichloë Arten erfasst und deren genotypische und chemische Diversität von Pfadalkaloiden und Endprodukten quantifiziert. Es werden 150 angesäte Weiden (50 Kuhweiden, 50 Schafweiden und 50 Pferdeweiden), plus 50 halb-natürliche Magerrasen mit Wanderschäferei und 50 angesäte Pferdeweiden mit dokumentierten Laminitisfällen in Deutschland ausgewählt und beprobt. Zudem werden Proben der Saatgutmischungen aller 200 angesäten Weiden untersucht, um Epichloë Infektionen und toxische Alkaloide zu erfassen.In einem zweiten Arbeitspaket werden kommerziell erhältliche Saatgutmischungen für Weiden und Rasenanbau vom europäischen und internationalen Markt erworben um Epichloë Infektionen und Alkaloid Konzentrationen zu erfassen. Infiziertes Saatgut wir auf einer Versuchsfläche der Universität angesät und nach einem Jahr werden Alkaloid Konzentrationen gemessen und auf ihre Toxizität geprüft. Abschließend werden wir Saatgutfirmen und das Bundessortenamt kontaktieren, um einzelne infizierte Graskulturen aus ihren Beständen näher zu analysieren.Dieses Projekt soll vorab wissenschaftliche Daten liefern für eine aufkommende Debatte in der Gesellschaft, in wie weit möglicherweise endosymbiontisch modifizierte Gräser im Saatgut verbreitet sind. Bisher ist unklar ob europäische Saatgutfirmen diese Technologie gezielt nutzen, ob Epichloë Infektionen unabsichtlich in Saatgutmischungen auftauchen und ob diese überhaupt Toxizitätsschwellen überschreiten.Mit diesem Projekt möchte ich die folgenden Fragen adressieren:(1) Unterscheidet sich das Vorkommen von Epichloë Endophyten und der Alkaloid Konzentrationen auf eingesäten Kuh-, Schafs- und Pferdeweiden?(2) Unterscheiden sich diese eingesäten Weiden von halb-natürlichen Magerrasen mit Wanderschäferei im Vorkommen von Epichloë Arten und Alkaloidkonzentrationen?(3) Kann Laminitis von Pferden auf das Vorkommen von Epichloë Endophyten und derer Toxizität zurückgeführt werden?(4) Welche europäischen Saatgutmischungen mit Gräsern zeigen Epichloë Infektionen und erreichen sie Toxizitätsschwellen für Weidetieren und gegen Insektenherbivore?(5) Welche europäischen Graskulturen sind mit Epichloë Endophyten infiziert?

Thermodynamische Kreisprozeßoptimierung

In den vergangenen Jahren wurde am Institut ein neuer Hochtemperaturkreisprozeß für Kraftwerksanlagen konzipiert, bei denen eine CO2-Rückhaltung auf einfache Art realisierbar ist (Graz Cycle). Derzeit wird an Kreisprozessen mit innerer Verbrennung im Sinne der Gasturbinenprozesse gearbeitet, wobei jedoch zur Verbrennung nicht Luft, sondern Sauerstoff benützt wird. Durch die Proßzessfürhung und die Verbrennung mit reinem Sauerstoff kann ein thermisches Kraftwerk geschaffen werden kann, das keinerlei Abgase in die Umgebung emittiert. Der vorgeschlagene Kreisprozeß läßt sich mit geringen Änderungen durch Feuerung von Methan bei Oxidation durch Sauerstoff und Kühlung mittels Wasserdampf in Brennkammer und Gasturbinenschaufeln durchführen. Es ergeben sich dabei durchaus günstige Verhältnisse für die Gestaltung dieser beiden Komponenten und es wird möglich, am Ende der Expansion nach dem Kondensator das nichtkondensierbare CO2 durch Rekompression aus der Anlage auszuscheiden und zur Speicherung bzw. Wiederverwendung darzubieten. Die Anlagenkonzeption hat den Vorteil, dass größtenteils auf existierende Komponenten zurückgegriffen werden kann und keine Sonderentwicklungen z.B.: für die CO2 Abweichung notwendig werden.

Waldweide

Der Hobrechtswald ist seit 2011 Standort des größten Waldweideprojekts in Deutschland. Seit Mitte/Ende der 1980er Jahre wächst auf ehemaligen Rieselfeldern eine halboffene Waldlandschaft heran. Dort wird auf weitläufigen, größtenteils begehbaren, eingezäunten Flächen eine extensive Waldweide mit robusten Rinder- und Pferderassen betrieben. Bild: Berliner Forsten Beweidung Auf großen, eingezäunten Flächen wird durch die Berliner Forsten im Hobrechtswald eine extensive Waldweide mit Rindern und Pferden betrieben, um eine strukturreiche, halboffene Waldlandschaft mit einem Eichenmischwald zu fördern. Besuchende erhalten einen ungefähren Eindruck, wie sich die Landschaft früher unter dem Einfluss von Großsäugern entwickelte. Durch ausgewiesene Weidetore können einige Weideflächen auch betreten werden. Beweidung Weitere Informationen Bild: Berliner Forsten Weidetiere Im Hobrechtswald leben verschiedene Robustrinderrassen wie Schottische Hochlandrinder und Galloways. Neben Rindern wurden auch Pferderassen wie Koniks und Fjordpferde angesiedelt. Die robusten Weidetiere bleiben ganzjährig im Freien und ernähren sich hauptsächlich von Gräsern und Kräutern, aber auch von Zweigen der Bäume und Sträucher. Weidetiere Weitere Informationen Bild: Berliner Forsten Ökologische Bedeutung Durch die Beweidung mit Rindern und Pferden wird die besondere halboffene Landschaft des Hobrechtswaldes erhalten und gefördert. Sie ist Lebensraum für viele seltene und geschützte Pflanzen- und Tierarten. Ökologische Bedeutung Weitere Informationen

FFH-Mähwiese

In diesem Lebensraumtyp sind artenreiche, wenig gedüngte, extensiv (ein- bis zweimähdig) bewirtschaftete Mähwiesen im Flach- und Hügelland zusammengefasst. Dies schließt sowohl trockene (z.B. Salbei-Glatthaferwiese) als auch frisch-feuchte Mähwiesen ein. Im Gegensatz zum Intensivgrünland sind diese Wiesen blütenreich. Der erste Heuschnitt erfolgt nicht vor der Hauptblütezeit der Gräser. Die Schwerpunktvorkommen dieses Wiesentyps befinden sich bei europaweiter Betrachtung in Südwestdeutschland. Seit 01.03.2022 gehören die FFH-Mähwiesen auch zu den geschützten Biotopen.

Sicherung von Multifunktionalität in der Grobfutterproduktion durch Artenreichtum im intensiven Grasland, Teilprojekt C

Durch artenreiches Grasland werden vielfältige Ökosystemleistungen (ÖSL) simultan erbracht. Die Bandbreite der in der intensiven Graslandnutzung für Milchvieh eingesetzten Pflanzenarten beschränkt sich auf einige wenige Vertreter der Gräser und Leguminosen. Viele leguminose und nicht-leguminose dikotyle Pflanzenarten wurden bisher nicht züchterisch bearbeitet, sie werden bislang im Anbau kaum berücksichtigt und offiziell gar nicht empfohlen. Dikotyle Pflanzenarten weisen einen hohen Futterwert auf, sind durch tiefe Wurzeln häufig trockentoleranter als Gräser und enthalten sekundäre Inhaltsstoffe. Diese Eigenschaften sind bei zu erwartender zunehmender Trockenheit (tiefe Wurzel) und zur Reduktion der Methanemission von Wiederkäuern (sekundäre Inhaltsstoffe) entscheidend. Ein zentrales Problem dieser bisher wenig verbreiteten, minoren dikotylen Pflanzenarten ist die unzureichende Kenntnis der agronomischen und qualitativen Eigenschaften sowie die Aussichten für eine weitergehende züchterische Bearbeitung, weil zur intra-spezifischen Variation der ÖSL einzelner Pflanzenarten weitgehend Unklarheit herrscht. Das beantragte Verbundprojekt verfolgt deshalb das Ziel der Etablierung und Nutzung von artenreichem Grünland, um wichtige ÖSL durch verbesserte Zuchtsorten in angepassten neuartigen Mischungen oder durch Streifenanbau simultan zu erbringen. Es werden in einem systematischen Ansatz ausgewählte Arten mit wertvollen Eigenschaften identifiziert und die intra-spezifische Variabilität der Eigenschaften in einem 'pre-breeding' Ansatz ermittelt und beschrieben. Im Besonderen richten sich die ÖSL auf Biodiversität (Blütenangebot), Trockentoleranz (stomatäre Leitfähigkeit), pflanzliche Sekundärmetabolite (PSM wie Tannine), Ausdauer, Winterhärte, Konkurrenzkraft und Etablierungserfolg sowie auf Futterqualität, Ertrag und die biologische Stickstofffixierung. Ein Anbauprotokoll jeder Art wird eigens erstellt.

Erosionsprozesse in degradierten Arganbeständen in Südmarokko

Boden und Vegetation endemischer Arganbestände in Marokko werden durch Expansion und Intensivierung der Agrarwirtschaft sowie Überweidung zunehmend degradiert. Überschirmte Flächen nehmen ab, unbedeckte Flächenanteile zwischen den Arganien nehmen zu. Infolge verminderter Infiltration steigen Oberflächenabfluss- und Bodenabtragsraten stark an. Auf den degradierten Böden kann sich nur lückenhafter Unterwuchs (Krautige und Gras) und kein Jungwuchs mehr ausbilden. Durch Untersuchungen verschieden stark degradierter Arganbestände werden in diesem Vorhaben Grenzwerte herausgearbeitet, ab denen bodenerodierende Prozesse initiiert werden, sowie solche, ab denen von einer Dynamisierung der Prozesse, insbesondere Rinnen- und Gully-Erosion, auszugehen ist. Dazu werden in drei Testgebieten im Hohen und Anti-Atlas eingezäunte Aufforstungsflächen mit ungeschützten Flächen auf verschiedenen Hangneigungen verglichen. Die Entwicklung der Bestandsdichten wird mit hochauflösenden CORONA-Satellitenbildern aus dem Jahr 1968 und großmaßstäbigen Luftbildern von 2017/18 quantifiziert, welche mit unbemannten Fluggeräten (UAVs) aufgenommen werden. Die Wuchsform der Bäume wird mit Structure from Motion (SfM)-Verfahren (3D-Modelle aus Multikopter-Aufnahmen) dokumentiert und klassifiziert. Untersuchungen zur Korngrößenverteilung, Aggregatstabilität, organischen Bodensubstanz und Bodennährstoffen sollen hypothesengeleitet den - mit steigendem Abstand der Bäume - sinkenden Einfluss der baumüberschirmten Fläche auf die erweiterten Zwischenbaumflächen aufzeigen. Mit Beregnungsversuchen und Infiltrationsmessungen werden Erodibilität und Infiltrationsvermögen der Zwischenbaumflächen in verschiedenen Degradationsstadien untersucht. Der Sedimentaustrag aus linearen Erosionsformen wird durch ein SfM-Monitoring mittels 3D-Modellen quantifiziert. Steinbedeckung und Viehwege lassen sich aus den selbst erstellten Luftbildern ermitteln. Viehzählungen und Interviews mit Schlüsselinformanten ergänzen die Kenntnisse über den Beweidungsdruck durch Schafe und Ziegen auf die Arganbestände. Anhand der Untersuchungen zur Degradation von Bestandsdichten, Zwischenbaum- und baumüberschirmten Flächen können die Arganbestände in mit Werten unterfütterte Stabilitätsklassen unterteilt werden. Die durch das Multi-Methoden-Konzept erarbeiteten Grenzwerte zeigen die Dynamisierung der Bodenerosionsprozesse unter Arganbeständen und belegen, dass bestimmte Erosionsprozesse verschiedenen Degradationszuständen der Fläche sowie unterschiedlichen Bestandsdichten zugeordnet werden können. Dies ist eine notwendige Voraussetzung für die nachhaltige Bewirtschaftung der Arganbestandsflächen.

Sonderforschungsbereich (SFB) 924: Molekulare Mechanismen der Ertragsbildung und Ertragssicherung bei Pflanzen; Molecular Mechanisms Regulating Yield and Yield Stability in Plants, Schwerpunktprogramm SFB 924: Molekulare Mechanismen der Ertragsbildung und Ertragssicherung bei Pflanzen - Teilprojekt B03: Funktion des GRAS Proteins RAM1 bei der Entwicklung von Arbuskeln

Die Symbiose der arbuskulären Mykorrhiza zwischen Landpflanzen und Glomeromyceten steigert die Aufnahme von Mineralien durch die Pflanze und hat daher ein großes Potential einen Beitrag zur nachhaltigen Landwirtschaft zu leisten. Grundlegend für diese Symbiose sind hochverzweigte pilzliche Strukturen, die Arbuskeln, welche Nährstoffe in die Wirtszelle übertragen. Wir haben den GRAS Transkriptionsfaktor REDUCED ARBUSCULAR MYCORRHIZA1 (RAM1) als einen Regulator der arbuskulären Entwicklung identifiziert und möchten nun die Regulation und Funktion dieses wichtigen Regulators aufklären.

Drivers and mechanisms of 13C discrimination in Cleistogenes squarrosa (C4) - reducing uncertainties on bundle sheath leakiness

The energetic efficiency of C4 photosynthesis is strongly affected by bundle sheath leakiness, which is commonly assessed with the 'linear version' of the Farquhar model of 13C discrimination, and leaf gas exchange and 13C composition data. But, the linear Farquhar model is a simplification of the full mechanistic theory of ? in C4 plants, potentially generating errors in the estimation of leakiness. In particular, post-photosynthetic C isotope fractionation could cause large errors, but has not been studied in any detail. The present project aims to improve the understanding of the ecological and developmental/physiological factors controlling discrimination and leakiness of the perennial grass Cleistogenes squarrosa. C. squarrosa is the most important member of the C4 community which has spread significantly in the Mongolia grasslands in the last decades. It has an unusually high and variable discrimination, which suggests very high (and potentially highly variable) leakiness. Specifically, we will conduct the first systematic study of respiratory 13C fractionation in light and dark at leaf- and stand-scale in this C4 species, and assess its effect on discrimination and estimates of leakiness. These experiments are conducted in specialized 13CO2/12CO2 gas exchange mesocosms using ecologically relevant scenarios, testing specific hypotheses on effects of environmental drivers and plant and leaf developmental stage on discrimination and leakiness.

Immissions- und Emissionsmessungen von Bioaerosolen im Bereich von Geflügel- und Schweinestallungen (Luquasta) - Teilbereich HBLFA Raumberg-Gumpenstein

Bedeutung des Projekts für die Praxis: Die Daten sollen einen Hinweis darauf geben, ob die Maßnahmen in der Landwirtschaft im Luftreinhalteprogramm 2014 des Landes Steiermark eine Minimierung der Bioaerosol Konzentration in der Luft bewirken können. In einem Merkblatt werden Faktoren, die zur Minimierung der Konzentration luftgetragener Keime und Partikel führen, aufgeführt. Wenn zwischen Kontaminationsquellen und Anrainern eine Übertragung von Staub und seinen biologischen Bestandteilen bzw. Keim- und Staubemission weitgehend ausgeschlossen werden kann, sind normalerweise aus umweltmedizinischer Sicht Emissions-minderungsmaßnahmen nicht erforderlich. Mit den vorliegenden Ergebnissen besteht die Möglichkeit ein für die Steiermark und anderen Ländern gültiges Konzept mit regionalspezifischer Vorgehensweise zu erarbeiten. Zielsetzung: Die HBLFA Raumberg-Gumpenstein, Abt. Tierhaltungssysteme, Technik & Emissionen, Institut für Tier, Technik und Umwelt ist im gegenständlichen Projekt (genehmigter Antrag wurde durch die Medizinische Universität Graz gestellt, Nr. 101263/3) entscheidend an der Auswahl der Versuchsbetriebe beteiligt, sie stellt zum Teil die Kontakte zu den Betriebsleitern her, übernimmt in den einzelnen Messkampagnen die Emissionsmessungen an den Kaminöffnungen der Projektbetriebe und ist den gesamten Projektablauf (Planung der Messungen, regelmäßige Besprechungen, Diskussion der Auswertungsergebnisse, Erstellung des Abschlussberichtes) involviert. Des Weiteren werden an den jeweiligen Messtagen auf den Projektbetrieben der Status der Lüftungstechnik (Ansteuerungsleistung der Ventilatoren, Messung der Abluftgeschwindigkeit ...) sowie die Bedingungen im Stall und Tierbereich (Temperatur, Feuchte, Tiergewichte, Futtermittel, Einstreu ...) dokumentiert Das Ziel dieses Projekts besteht darin, den Istzustand der Emissionen und Immissionen von Bioaerosolen und Feinstaubpartikeln im Bereich von Tierhaltungsanlagen mit verschiedenen Messstrategien zu erheben. Für die Beurteilung der anlagenbezogenen Emissionen und Immissionen wird vergleichend die natürliche Hintergrundkonzentration der Bioaerosole und Feinstaubpartikel in der Umgebungsluft bestimmt. Es gilt festzustellen, ob die Keimkonzentrationen der Umgebungsluft aus der Stallluft resultieren. Die Leitparameter (Keime bzw. biogene Substanzen), welche in VDI 4250 Blatt 3 (2016) Richtlinie zur Emissions- und Immissionsbeurteilung herangezogen werden, werden auf ihre Adaptierbarkeit überprüft. Für die zukünftigen Bewertungen der Immissionen werden Ausbreitungsrechnungen durchgeführt, um die Fläche des Areals zu definieren, in dem ein neu zu errichtendes Stallgebäude für die Haltung von Nutztieren stehen soll. Die Daten aus der vorliegenden Studie werden mit den Ergebnissen und Bewertungen anderer EU Länder verglichen, um ein Konzept für eine Bewertungsgrundlage zu erstellen. (Text gekürzt)

Beobachtungen und Untersuchungen im hydrologischen Versuchsgebiet Pöllau (Oststeiermark)

Im Rahmen der Schwerpunktaufgaben des Internationalen Hydrologischen Programms (IHP) wurde im Jahr 1978 mit der Errichtung eines hydrologischen Versuchsgebietes in der Pöllauer Bucht bei Hartberg (Stmk.) begonnen. Dieses speziell für Forschungszwecke ausgestattete verdichtete Sondermessnetz wird seither gemeinsam von der TU Graz und dem Hydrographischen Dienst beim Amt der Steiermärkischen Landesregierung betreut. Die instrumentelle Ausstattung des hydrologischen Versuchsgebietes (58,3 km2) basiert auf selbstregistrierenden Messgeräten mit zeitvariabler Niederschlagsaufzeichnung (Niederschlagswippen und Niederschlagswaage). Für die Wasserstandsaufzeichnung werden Pneumatikpegel mit Schreibstreifen sowie Drucksonden mit digitalen Registriersystemen eingesetzt, wobei der Wasserstand digital aufgezeichnet wird. Zurzeit stehen 7 Niederschlagsmessstationen, 5 Abflussmessstationen und eine meteorologische Station zur Verfügung. An der meteorologischen Station werden neben dem Niederschlag Lufttemperatur, Luftdruck, rel. Luftfeuchte, Bodentemperaturen in unterschiedlichen Tiefen, Albedo, Verdunstung, Windrichtung und -geschwindigkeit kontinuierlich gemessen und registriert. Die Niederschlagshöhe wird mit unterschiedlichen Messprinzipien (Niederschlagswippe und Waage) sowie in unterschiedlichen Höhen (Standardhöhe, Bodenebene) gemessen. In regelmäßigen Zeitabständen werden an den Wasserstandsmessstellen Abflussmessungen durchgeführt, um aktuelle Pegelschlüssel erstellen zu können.

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