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Die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberfläche und Rhizosphäre in ihrer Bedeutung für Stoffumsätze in Böden

Die Bedeutung der mikrobiellen Besiedlung von Wurzeloberfläche und Rhizosphäre für Stoffumsätze in Böden soll im Gewächshaus mit vier Gefäßversuchen erfasst werden. Im ersten Versuch wird die Eignung Ergosterol und Muraminsäure zur Quantifizierung von Pilz- und Bakterienbiomasse auf Wurzeloberflächen mit anderen, insbesondere mikroskopischen Methoden überprüft. Im zweiten Versuch wird der Einfluss der Pflanzenart auf die mikrobielle Besiedlung der Wurzeloberfläche untersucht. Im dritten Versuch wird ermittelt, ob die mikrobielle Biomasse eines Bodens und deren Zusammensetzung, dargestellt durch die Quotienten von Ergosterol (Biomarker für Pilze) bzw. Muraminsäure (Biomarker für Bakterien) und mikrobieller Biomasse, die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberflächen beeinflusst. Im vierten Versuch wird das Verhalten der rhizoplanen Organismen während des Absterbens der Wurzel beobachtet und untersucht, inwieweit es zu Interaktionen mit den Mikroorganismen der Rhizosphäre und des Gesamtbodens kommt. Dazu wird nicht nur die mikrobielle Biomasse quantifiziert, sondern auch der Übergang der Wurzelbiomasse in mikrobielle Residuen als Zwischenspeicher für Nährstoffe speziell beachtet. Es ist davon auszugehen, dass die Interaktionen zwischen Pflanze, mikrobieller Biomasse und mikrobiellen Residuen eine wichtige Funktion für die Immobilisierung und Mobilisierung von Pflanzennährstoffen haben.

Dynamisches Belichtungssystem und nachhaltige Energielösungen für die smarte Pflanzenkultivierung, Teilvorhaben: Sensorbasierter Regelkreis & Entscheidungsfindung

Steuerung von Entwicklung und Wachstum in gartenbaulichen Kulturen, Kurztitel: Entwicklungssteuerung

Entsiegelungspotenziale 2025

Das Vorgehen untergliederte sich in ein mehrstufiges Konzept, das eine Kombination aus Recherche und Zusammenstellung von Informationen lokaler Fachexperten sowie eine Auswertung auf Basis vorhandener Geodaten des Landes Berlin umfasst. Im Rahmen der Pilotphase des Projektes “Entsiegelungspotenziale in Berlin” wurde exemplarisch untersucht, inwieweit eine rein automatisierte Flächensuche auf Basis der umfangreichen Geodaten des Landes Berlin, durch deren Verschneidungen sowie durch Nutzung von Filtern brauchbare Ergebnisse hervorbringen kann. Trotz umfangreicher Versuche konnten keine tragfähigen Ergebnisse erzeugt werden, so dass entschieden wurde, die Recherche über lokale Experten fortzuführen und zu verfeinern. Seit 2010 bis 2023 wurden in den Bezirksämtern der Berliner Bezirke Recherchen durchgeführt. Hierbei wurden nach Möglichkeit jeweils Vertreter der für die Stadtplanung, die Landschaftsplanung, die Grünflächen sowie den Umwelt- und Naturschutz zuständigen Ämter mit einbezogen. Zuerst wurden die Bezirke untersucht, die einen hohen Anteil an randstädtischen, außenbereichsähnlichen Lagen besitzen. Die Annahme, innerhalb dieser Bezirke relativ zahlreiche Entsiegelungspotenziale auffinden zu können, hat sich im Rahmen der Recherchen bestätigt. Zuletzt wurden auch die Senatsverwaltungen für Stadtentwicklung, Bauen und Wohnen (SenStadt) sowie Bildung, Jugend und Familie (SenBJF) in die Recherchearbeit einbezogen. Ebenso wurden die vier Berliner Forstämter (Grunewald, Köpenick, Pankow und Tegel) befragt. Bei der Recherche in den Forstämtern Grunewald, Pankow und Tegel wurden insgesamt 41 Flächen aufgenommen, die außerhalb der Berliner Landesgrenze liegen. Des Weiteren wurden öffentliche wie auch private Grundstückseigentümer großer Liegenschaften angeschrieben, die von ihrem Portfolio her als grundsätzlich geeignet erschienen, in ihrem Bestand auch Entsiegelungsflächen aufzuweisen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfassung und Meldung der Entsiegelungs-Potenzialflächen durch die Bezirksämter, Berliner Forsten u. a. auf dem Prinzip der Freiwilligkeit beruhen. Die Meldungen basieren auf fachlichen Einschätzungen, sind unverbindlich und können durch Änderungen der räumlichen- oder der Fachplanung auch wieder zurückgenommen werden. Ziel der Recherche war es, solche Flächen zu identifizieren, welche dauerhaft nicht mehr für eine bauliche Nutzung erforderlich sind und für welche die geplante städtebauliche Entwicklung in absehbarer Zukunft einer dauerhaften Entsiegelung nicht entgegensteht. Die hierzu notwendigen örtlichen, planerischen und sonstigen Kenntnisse waren in erster Linie bei den Interviewpartnern in den bezirklichen Stadt- bzw. Landschaftsplanungsbehörden zu finden. Demgegenüber war eine abschließende planerische Vorbereitung von Entsiegelungsmaßnahmen nicht Gegenstand der Untersuchung. Zum Teil verbliebener Klärungs- und Abstimmungsbedarf wurde in die zu den Flächen zusammengestellten Sachdaten aufgenommen. Für die einzelnen potenziellen Entsiegelungsflächen wurde eine Reihe von Informationen zusammengestellt, die für eine Beurteilung der Eignung der potenziellen Entsiegelungsflächen und für die weitere Planung eine Hilfestellung darstellen sollen (vgl. Tab. 1). Es handelt sich vor allem um verschiedene Informationen zur Lage der Fläche (Bezirk, Ortsteil, Adresse/Lagebeschreibung, Koordinaten), zu den Eigentumsverhältnissen, ggf. Kontaktdaten, zu bestehenden (oder ehemaligen) Nutzungen, zu geplanten Nutzungen oder Nutzungsänderungen sowie zur Art der Versiegelung und dem damit verbundenen Umfang einer möglichen Entsiegelung. In einem Kommentarfeld können außerdem weitere, unspezifische Informationen eingetragen werden. Um den Umfang und Aufwand möglicher Entsiegelungsmaßnahmen genauer abschätzen zu können, wurden bisher ca. zwei Drittel der in der Datenbank enthaltenen Flächen fotografisch dokumentiert. Fotos sind als Link in den Sachdaten der jeweiligen Flächen enthalten. Grundsätzlich sind Bodenverunreinigungen der erfassten Flächen möglich. Über den weiteren Umgang findet jeweils eine Einzelfallentscheidung durch die zuständige Bodenschutzbehörde statt. Hierzu erfolgt ein gesonderter Abgleich mit dem Bodenbelastungskataster (BBK) des Landes Berlin. Ggf. sind Teilentsiegelungen möglich. Durch Verschneidung mit den im Land Berlin umfangreich verfügbaren digitalen flächenbezogenen Daten werden den potenziellen Entsiegelungsflächen außerdem Informationen zu laufenden oder abgeschlossenen Bebauungsplan- und Landschaftsplanverfahren, dem Flächennutzungsplan sowie Informationen aus der Karte „Planungshinweise zum Bodenschutz“ zugeordnet, so dass diese Informationen auf einen Blick zur Verfügung stehen (vgl. Tab. 2). Des Weiteren bestehen vier Felder mit Kriterien, die einer Orientierung bei der Priorisierung der potenziellen Entsiegelungsflächen dienen sollen: Eigentumsverhältnisse, Fachliche Bewertung, Technischer Aufwand und Zeitliche Umsetzbarkeit. Diese Priorisierungen werden jeweils anhand einer dreistufigen Skala vorgenommen. In Fällen, in denen eine Bewertung nicht möglich ist, wird ein „n. a.“ eingesetzt; ggf. können auch Bemerkungen in dem den Bewertungen zugeordneten Kommentarfeld eingefügt werden (vgl. Tab. 3). Bei der Bewertung der Eigentumsverhältnisse / Flächenverfügbarkeit werden solche Flächen als „hoch“ eingestuft, deren Eigentümer das Land Berlin ist oder deren generelle Verfügbarkeit aus anderen Gründen gegeben ist (z. B. bei bereits erfolgter Vorklärung mit privaten Eigentümern). Als „mittel“ werden Flächen bewertet, die sich überwiegend im Eigentum der Berliner Immobilienmanagement GmbH (BIM) befinden oder (sofern bekannt) der Bundesanstalt für Immobilienangelegenheiten (BIMA) bzw. einer anderen Bundesverwaltung (z. B. Bundeswasserstraßen) zugeordnet werden können. Als „gering“ werden solche Flächen bewertet, über deren Eigentumsverhältnisse keine Informationen vorliegen, was i. d. R. auf einen privaten Eigentümer oder aber auf Bundesvermögen schließen lässt. Bei der fachlichen Bewertung werden solche Flächen als „hoch“ bewertet, bei denen eine Vollversiegelung zurückgebaut werden kann und sich die entstehende Freifläche im Verbund mit bereits vorhandenen oder geplanten Grün- und Freiflächen befindet. Eine „mittlere“ Bewertung erhalten Flächen, bei denen keine zusammenhängenden, großflächigen Entsiegelungspotenziale vorhanden sind, sondern relativ umfängliche Teilentsiegelungsmaßnahmen, oder diffus auf der Fläche verteilte Entsiegelungspotenziale. Als „gering“ werden dagegen Flächen bewertet, die eine kleinflächige Einzelmaßnahme in isolierter Lage darstellen oder auf denen lediglich eine Teilentsiegelung in relativ geringem Umfang stattfinden kann. Eine zusätzliche Information zur fachlichen Bewertung stellt die sogenannte _hydraulische Entsiegelung_ dar. Hierbei handelt es sich um Flächen, bei denen ein Belagswechsel von (voll-)versiegelten Flächen hin zu einer wasser- und luftdurchlässigen Befestigungsart im Vordergrund steht, da diese Flächen oft noch eine Erschließungsfunktion (Wege, Höfe, Stellplätze etc.) erfüllen. Im Kern geht es hier um eine Verbesserung der Infiltration von Niederschlagswasser. Die konkrete Angabe einer Entsiegelungsflächengröße in m² ist meistens nicht möglich und muss im Einzelfall Vorort definiert werden. Auch hier können Belagswechsel auf Teilflächen geprüft werden. Die Einschätzung des technischen Aufwands richtet sich nach der Versiegelungsart bzw. dem Bebauungsgrad der Fläche. Ein hoher Anteil an Gebäudeabriss bzw. ein hoher Anteil mehrgeschossiger Gebäude ggf. mit bestehender Unterkellerung stellt demnach einen hohen Aufwand dar, reine Flächenentsiegelung (von Wegen, Straßen etc.) dagegen einen geringen . Dazwischen liegen Abrissmaßnahmen mit mittlerem Aufwand, die zusätzlich zu Flächenversiegelungen auch kleinere bauliche Anlagen wie z. B. Lauben, Garagen oder spezielle bauliche Anlagen wie Gewächshäuser umfassen. Für die Bewertung der zeitlichen Umsetzbarkeit wurde eine grobe Einschätzung des notwendigen planerischen Aufwands / Vorlaufs vorgenommen, wobei in kurzfristige (1 – 2 Jahre), mittelfristige (bis ca. 5 Jahre) und langfristige (> 5 Jahre) Umsetzbarkeiten unterschieden wurde. Nach einer erfolgten Entsiegelung werden die Flächen im Kataster belassen und in der Karte mit einer eigenen Schraffur dargestellt. Bei teilentsiegelten Flächen wird mit dem entsiegelten Teil entsprechend verfahren. Es können zudem Informationen zu den durchgeführten Maßnahmen, zu Ansprechpartnern etc. in die Sachdatentabelle eingetragen werden (vgl. Tab. 4). In den folgenden Tabellen sind die einzelnen Datenfelder der Sachdatentabelle jeweils mit einer kurzen Beschreibung aufgelistet, wobei unterschieden wird in originär erhobene Daten, Daten, die durch Verschneidung oder manuellen Abgleich mit den im Land Berlin vorliegenden Geodaten gewonnen wurden, Datenfelder, die eine Bewertung der Flächen beinhalten, und Datenfelder, die Informationen bezüglich der erfolgten Umsetzung von Entsiegelungsmaßnahmen beinhalten. Die Sachdaten können im Geoportal an der Karte für jede einzelne Fläche eingesehen werden.

openSenseMap: Sensor Box Meßstation CB / Fehrower Weg - KGV "Heiterer Blick"

******************************************************************************** *** Am Gewächshaus. Nordseite. Ca. 0,5 m über dem Boden. *** ********************************************************************************

Errichtung einer Anlage zur Beheizung der Gewächshäuser einer Gärtnerei mittels erdgasbetriebener Wärmepumpen, die im Grundwasser gespeicherte Erdwärme nutzbar machen

Bei dem Pilotvorhaben der OCER Energie GmbH im niedersächsischen Zetel (Kreis Friesland/Niedersachsen), wird die im Grundwasser gespeicherte Erdwärme genutzt, um Gewächshäuser einer Gärtnerei ganzjährig, kontinuierlich mit Wärme zu versorgen. Damit kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Erdgasheizung rund die Hälfte des Brennstoffs eingespart werden. Der Ausstoß an klimaschädlichem Kohlendioxid wird um rund 368 Tonnen pro Jahr verringert. Die im Rahmen des Vorhabens benötigte Wärmeenergie soll mittels erdgasbetriebener Wärmepumpen Brunnenwasser aus rund 30 Meter Tiefe, das ganzjährig ca. 10 Grad Celsius warm ist, gewonnen werden. Zusätzlich soll auch die Abwärme der Gasmotoren genutzt werden. Da an sonnenscheinreichen Tagen eine Beheizung der Gewächshäuser nicht nötig ist, wird die Wärme in dieser Zeit in Wassertanks gespeichert und je nach Bedarf zugeführt. Das Vorhaben kann ein Modell für eine Vielzahl von anderen Gärtnereien und Einrichtungen sein, bei denen die benötigte Energie oft die größten Kosten verursacht und Grundwasser in ausreichender Menge zur Verfügung steht.

openSenseMap: Sensor Box Sperlingsberg

ESP8266 mit BMP280 und HTU21DF im Gewächshaus

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik, Teilprojekt B

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik, Teilprojekt C

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

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