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s/grau/Gras/gi

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Species discrimination of plant roots by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy

Comprehension of belowground competition between plant species is a central part in understanding the complex interactions in intercropped agricultural systems, between crops and weeds as well as in natural ecosystems. So far, no simple and rapid method for species discrimination of roots in the soil exists. We will be developing a method for root discrimination of various species based on Fourier Transform Infrared (FTIR)-Attenuated Total Reflexion (ATR) Spectroscopy and expanding its application to the field. The absorbance patterns of FTIR-ATR spectra represent the chemical sample composition like an individual fingerprint. By means of multivariate methods, spectra will be grouped according to spectral and chemical similarity in order to achieve species discrimination. We will investigate pea and oat roots as well as maize and barnyard grass roots using various cultivars/proveniences grown in the greenhouse. Pea and oat are recommendable species for intercropping to achieve superior grain and protein yields in an environmentally sustainable manner. To evaluate the effects of intercropping on root distribution in the field, root segments will be measured directly at the soil profile wall using a mobile FTIR spectrometer. By extracting the main root compounds (lipids, proteins, carbohydrates) and recording their FTIR-ATR spectra as references, we will elucidate the chemical basis of species-specific differences.

Demonstrationsprojekt WegenerNet Klimastationsnetz Region Feldbach (WEGDEMO)

Das Projekt WegDemo verfolgt anbindend an das erfolgreiche bis Ende 2007 gelaufene Pilotprojekt WegenerNet, ein dreiteiliges Ziel hin zur Erreichung einer professionell geführten, in Forschung und Region nachgefragten Klima- und Wetterdatenressource WegenerNet: 1.) Aufbereitung der WegenerNet Stationsdaten in operationell verfügbare hochauflösende Wetter- und Klimamonitoring-Felder für alle Daten ab Jänner 2007 (Basisauflösung 1 km x 1 km; gesamtes WegenerNet-Gebiet); 2.) Publikation, Verbreitung und Positionierung der Ergebnisse und Informationen zum aufgebauten (weltweit einzigartigen) Feldexperiment in Forschungs-Community, Öffentlichkeit und Region; 3.) Demonstration des WegenerNet Vollbetriebs in operationeller Form, Festigung der Wartungs-, Service- und Entwicklungsaufgaben bei Stationsinfrastruktur und Sensorik, beim Prozessierungssystem und bei den Nutzerschnittstellen (insbes. Web). Per Sommer 2009 soll das WegenerNet nach Abschluss des WegDemo Projekts schließlich in einen langfristig angelegten operationellen Betrieb als eine in dieser Art international einzigartige Ressource für hoch auflösende Wetter- und Klimabeobachtung übergehen. Weiters werden im Laufe des WegDemo Projektes die Kooperationen mit den komplementären flächendeckenden Messungen im WegenerNet-Gebiet zur hoch auflösenden Blitzbeobachtung (LiNet der Forschungsgruppe Sferics/Dept. f. Physik, Univ. München, D) und zur hoch auflösenden Wolken-, Regen- und Hagelbeobachtung (3D Doppler-Wetterradar der Steirische Hagelabwehrgenossenschaft und TU Graz) intensiviert werden. Ebenso werden (längerfristige) Zukunftsplanungen durchgeführt.

Prozessoptimierung eines Bioraffinationsverfahrens zur Gärrestaufbereitung mit dem Ziel der Gewinnung von Torfersatzstoffen unter Praxisbedingungen an Biogasanlagen, Teilvorhaben 5: Validierung des NutriSep-TES in Kultursubstraten

Water use characteristics of bamboo (South China)

Bamboos (Poaceae) are widespread in tropical and subtropical forests. Particularly in Asia, bamboos are cultivated by smallholders and increasingly in large plantations. In contrast to trees, reliable assessments of water use characteristics for bamboo are very scarce. Recently we tested a set of methods for assessing bamboo water use and obtained first results. Objectives of the proposed project are (1) to further test and develop the methods, (2) to compare the water use of different bamboo species, (3) to analyze the water use to bamboo size relationship across species, and (4) to assess effects of bamboo culm density on the stand-level transpiration. The study shall be conducted in South China where bamboos are very abundant. It is planned to work in a common garden (method testing), a botanical garden (species comparison, water use to size relationship), and on-farm (effects of culm density). Method testing will include a variety of approaches (thermal dissipation probes, stem heat balance, deuterium tracing and gravimetry), whereas subsequent steps will be based on thermal methods. The results may contribute to an improved understanding of bamboo water use characteristics and a more appropriate management of bamboo with respect to water resources.

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.

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.

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?

Effect of legumes in low and high altitude grasslands on palatability and quality of herbage, N use efficiency and milk quality in ruminants

The project explores the effects of including forage legumes into the diet of ruminants on their intake pattern, performance, N use efficiency and gaseous emissions. Focus is put on red clover, white clover, lucerne and, as a companion grass, ryegrass. Both lowland and high altitude sites will be investigated. The project is part of the ongoing EU COST Action 852 'Quality Legume-Based Forage Systems for Contrasting Environments' coordinated by Dr. A. Helgadottir, Iceland. The topic of one Working Group (headed by Dr. M. Wachendorf and Prof. M. Kreuzer) of this COST action is 'Forage Utilisation'. In this Working Group three main areas are covered, namely animal intake and grazing behaviour, quality of legume-based fresh and ensiled forage, and the mechanisms of N-flows within the ruminant (efficiency-losses). A common protocol developed by the Working Group, which includes animal product quality as an additional focus, will be applied across as many European countries as possible. The present includes the activities required by the common protocol and investigates additional questions. This project takes place mainly at the ETH research stations Chamau and Weissenstein. The project opens a new collaboration with Dr. A. Luescher, Swiss Federal Research Station for Agroecology and Agriculture, and strengthens an existing collaboration with Prof. J.E. Carulla. Furthermore, through participation in this European network other collaborations will evolve.

Aktionen zum Energie- bzw. Stromeinsparen

Nach den Stromsparaktionen Obdach und St. Peter ob Judenburg arbeitete das Institut in einigen Arbeitsgruppen für das KEK - Kommunales Energiekonzept der Stadt Graz mit. Im Rahmen dieser Kooperation wurde seitens des Institutes eine Studie über das Energiesparpotential in Haushalt, Gewerbe und Industrie im Raum Graz durchgeführt. Eine weitere Stromsparaktion mit dem Schwerpunkt 'Sparpotential fand im Bereich der Warmwasserbereitung' in der Gemeine Thal bei Graz statt.

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.

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