Das Projekt "Reduced tillage and green manures for sustainable organic cropping systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Lehr- und Forschungsgebiet Boden- und Pflanzenbauwissenschaften, Fachgebiet Ökologischer Land- und Pflanzenbau durchgeführt. Im ökologischen Landbau spielen die Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit und somit auch die Bodenbearbeitung eine große Rolle. Über die Bodenbearbeitung sollen Prozesse wie z.B. die Nährstoffverfügbarkeit angeregt werden, welche die Produktivität steigern. Jedoch ist es nach wie vor schwierig die Nährstoffverfügbarkeit mit dem Nährstoffbedarf der Pflanzen in Einklang zu bringen und überschüssiges N zu binden. Da N für Ertrag und Qualität essentiell ist, müssen die Produktionsverfahren angepasst werden, um auch bei reduzierter Bodenbearbeitung N Verfügbarkeit zu garantieren, wobei auch Parameter wie Unkrautkonkurrenz und unterschiedlicher Wasserhaushalt unter diesen Bedingungen nicht außer Acht gelassen werden dürfen. Ziel dieses Projekts ist es insofern, die Nährstoffverfügbarkeit im Boden durch Einbringung von Gründüngung bei gleichzeitiger Reduzierung von externen Betriebsmitteln und geringerer Umweltbelastung zu erhöhen. Dabei soll vor allem die Wirkung unterschiedlicher Einarbeitungszeiten und -intensitäten verschiedener Gründüngungspflanzen auf den N und C Haushalt des Bodens untersucht werden.
Das Projekt "Vorhaben: Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Köln, Institut für Geologie und Mineralogie durchgeführt. In TP3 (J. Rethemeyer, Uni Köln; G. Mollenhauer, AWI) des Verbundvorhabens erfolgt eine Bestimmung der Zusammensetzung und mikrobiellen Umsatzbarkeit des organischen Kohlenstoffs in Permafrostböden sowie des Kohlenstoffexports in limnische und marine Sedimente mithilfe von 14C als radioaktivem tracer. Schwerpunkte der Kölner Arbeitsgruppe sind 1) die Charakterisierung der Zusammensetzung der organischen Substanz in der Permafrostlandschaft und Identifizierung leicht abbaubarer und stabiler Kohlenstoffpools und 2) die Ermittlung des mikrobiellen Umsatzes fossiler und rezenter Permafrostablagerungen. Methodisch werden chemische und physikalische Fraktionierungsverfahren in Kombination mit Lipidanalytik und 14C-Datierung angewendet. Zu Projektbeginn erfolgt die Methodenentwicklung für die AMS 14C-Datierung von Lipiden und Gasen und die Planung der Expeditionen in 2014 und 2015. Schwerpunkt in 2014 ist die Auswahl geeigneter Standorte und nachfolgende 14C-Analyse des gesamten organischen Materials und physikalisch/chemisch separierter Fraktionen. In 2015-2016 erfolgt die Identifizierung und 14C-Datierung geeigneter pflanzlicher und mikrobieller Biomarker in den Permafrostablagerungen und in inkubierten Bohrkernproben (TP 5), die Gasprobenahme und anschließende 14C-Analyse sowie die Fortführung der chromatographischen Isolierung und 14C-Datierung mikrobieller Lipide. Es erfolgt eine kontinuierliche Datenauswertung und die Anfertigung von Publikationen.
Das Projekt "CarboMais: C-Flüsse im Maisanbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Abteilung Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau durchgeführt. Die Nachhaltigkeit der Biogasproduktion im Hinblick auf die THG-Minderung wird entscheidend durch die Effekte des Substratanbaus auf die Veränderungen des organischen C-Gehaltes (Corg) des Bodens beeinflusst. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn im Rahmen von Landnutzungsänderungen mit einer Freisetzung großer CO2- und N2O-Mengen zu rechnen ist. Aber auch die Wahl der für die Substratproduktion eingesetzten Kulturart kann einen Effekt auf die Veränderung des Corg-Gehalt des Bodens haben. Trotz der immensen Bedeutung der Kohlenstoffflüsse im System Boden-Pflanze besteht noch erheblicher Forschungsbedarf was die Bewertung der Humuswirkung von Kulturpflanzenarten, insbesondere Mais, betrifft. Dies gilt speziell für Mais deshalb, weil die verfügbaren Daten zur Humusbilanz mehr als 30 Jahre alt sind und der Zuchtfortschritt der letzten Jahrzehnte damit nicht berücksichtigt ist. Das Ziel des Projektes besteht daher darin, in einem Feldexperiment die Effekte des in den letzten Jahrzehnten erfolgten Zuchtfortschritts von Mais auf dessen Wurzelmassenbildung, und damit auf die Humusreproduktionsleistung, erstmalig für nordwesteuropäisches Zuchtmaterial zu quantifizieren. In einem zweijährigen Feldversuch wird der Ertragsfortschritt von Wurzel- und Sprossmasse an einem Set von 10 mittelfrühen Silomaissorten geprüft, die in den letzten 40 Jahren zugelassen wurden. Hierzu wird mittels destruktiver und nicht-destruktiver Verfahren die Dynamik der Spross- und Wurzelmassenakkumulation quantifiziert. Ergänzende Erhebungen zu CO2-Flüssen (Gasaustausch, Bodenatmung) ermöglichen eine modellgestützte Ermittlung von sortenspezifischen C-Bilanzen.
Das Projekt "Untersuchung von Mangan als Regulator beim Blattstreuabbau und als Wirkungsvariable des CO2 - Minderungspotenzials von deutschen Waldböden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Geographisches Institut, Arbeitsgruppe Bodengeographie,Bodenkunde durchgeführt. Als wichtige Kohlenstoffspeicher sind Wälder für den Klimawandel mit der daraus resultierenden Erderwärmung von großer Bedeutung. Eine bedeutende Rolle im Kohlenstoffkreislauf von Wäldern spielt die organische Auflage von Waldböden. Hier wird einerseits kontinuierlich Kohlenstoff über Streufall, insbesondere über Blattstreu, eingetragen, findet andererseits ein beständiger Abbau von Streu durch Bodenorganismen mit einhergehender Freisetzung von klimawirksamem Kohlendioxid (CO2) statt. Nur ein Teil des streubürtigen Kohlenstoffs wird in sehr stabile Kohlenstoffverbindungen (Humus) umgewandelt und so langfristig der Atmosphäre entzogen. Die Bilanz zwischen Streueintrag und Streuabbau entscheidet über die Kohlenstoffspeicherung in den organischen Auflagen von Wäldern. Somit übt das Ausmaß des Blattstreuabbaus eine zentrale Rolle im CO2-Minderungspotenzial von Waldökosystemen aus. Neuere Forschungen zeigen, dass zwischen dem Mangangehalt der Blattstreu und der Höhe des Streuabbaus ein signifikanter positiver Zusammenhang besteht. Ausgehend von den neuen Erkenntnissen postulieren wir, dass dem Mangan eine ähnlich regulatorische Rolle beim Streuabbau in deutschen Waldböden zukommt. Bisher liegen nach unserem Wissen dazu aber keinerlei Kenntnisse vor. Mit diesem Projekt möchten wir klären, ob die Mangangehalte in der Blattstreu und deren Entwicklung im Laufe der Zersetzung eine wichtige Wirkungsvariable für die Rate des Humusaufbaus und der Kohlenstoffspeicherung in deutschen Wäldern dar-stellen oder nicht. Um dieses Ziel zu erreichen, sollen Streuabbauversuche mit der Netzbeutelmethode ('litter bags' ) über einen Zeitraum von 30 Monaten an 18 repräsentativen Waldstandorten in sechs Bundesländern in situ durchgeführt werden. Wenn unsere Hypothese zutrifft, können baumart- und standortspezifische 'limit values' des Streuabbaus sowie deren Abhängigkeit von der Manganversorgung identifiziert werden und diese Werte in biogeochemische Kohlenstoff-Modelle einfließen.
Das Projekt "Räumliche und zeitliche Muster verschiedener Kohlenstofffraktionen in Böden - ein MIR-spektroskopischer Ansatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Bereich Bodenwissenschaften, Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie durchgeführt. The specific environmental conditions adjacent to potentially mineralizable organic matter, control the CO2 production in soil. This study aims at identifying spatiotemporal patterns of different soil carbon pools and to relate them to patterns of soil characteristics (clay, iron oxide, etc.), to soil microclimate, and to CO2 evolution. For the assessment of these soil properties we will utilize mid-infrared spectroscopy. This technique has recently been suggested for characterizing soils in Australia and the US, and should thus also provide high potential for the minimum-invasive quantification of soil properties in Western Europe.
Das Projekt "Bedeutung von Eisenoxiden und Tonmineralen für die Stabilisierung der organischen Substanz im Unterboden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Das Wissen über die Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz in Böden der gemäßigten Breiten beschränkt sich bis auf wenige Ausnahmen auf die Oberböden (A-Horizonte und Auflagen) Hier finden sich die höchsten Konzentrationen der organischen Substanz. Jüngere Inventurarbeiten haben nun gezeigt, daß auch im Unterboden (B- und Cv-Horizonte) beträchtliche Mengen an organischer Substanz, allerdings in niedrigen Konzentrationen vorliegen. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, (1) die Menge der organischen Substanz im Unterboden zu erfassen, (2) ihre Zusammensetzung und Herkunft zu bestimmen und (3) ihre Umsetzbarkeit zu erfassen. Daraus sollen Rückschlüsse auf die Stabilisierungsmechanismen der organischen Substanz im Unterboden gezogen werden. Nach einer Inventur der Bodenprofile an den SPP-Standorten (C-Gehalte, 14C-Alter) erfolgt die Erfassung der Zusammensetzung der organischen Substanz mittels Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie. Die Zusammensetzung der Lipid-, Polysaccharid- und Ligninfraktion soll Hinweise auf die Herkunft der stabilisierten organischen Substanz differenziert nach oberirdischen, unterirdischen Pflanzenrückständen und mikrobiellen Resten geben. Abbauversuche unter kontrollierten Bedingungen im Labor und die Erfassung des 14C-Alters des freigesetzten CO2 sollen Aufschluß über die Umsetzbarkeit des 'jungen' und 'alten' C im Unterboden geben. Dabei werden jeweils die Profile über die gesamte Entwicklungstiefe untersucht, um die Ergebnisse der Unterbodenhorizonte in Bezug zu den Oberböden und zu den Ergebnissen anderer AG im SPP zu setzen. Darauf aufbauend können dann in den nächsten Phasen des SPP die Eigenschaften der organischen Substanz im Unterboden und die Regulation der C-Umsetzungen im Unterboden untersucht werden.
Das Projekt "Mechanismen und Regulation der Bildung von langfristig stabilem Humus aus pyrogenem und inkohltem Material" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Bereich Bodenwissenschaften, Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie durchgeführt. Neuere Untersuchungen zeigen, daß pyrogener Kohlenstoff (Cpyr) häufig eine wichtige Komponente von stabilem Humus zu sein scheint, was im Hinblick auf die Quellen- und Senkenfunktion von Böden vor CO2 von Bedeutung ist. So fanden Schmidt et al. (1999), Glaser (1999) und Zech et al. (unveröffentlicht) bis zu 50 Prozent Cpyr in der organischen Substanz humusreicher Böden. Da Dauerversuche gute Voraussetzungen bieten, um die Mechanismen der Humusstabilisierung zu studieren, beabsichtigen wir die Rolle von Cpyr bei der Bildung von stabilem Humus in mitteleuropäischen Schwarzerden (sie enthalten bis u 45 Prozent Cpyr; Schmidt et al., 1999) der Projektstandorte Halle und Bad Lauchstädt zu studieren. Dazu werden Wechselbeziehungen von Cpyr mit mineralischen Komponenten der Feinerde und ausgewählten Fraktionen (Textur-, Aggregat-, Dichtefraktionen) untersucht. Um langfristige oxidative Veränderungen von Cpyr festzustellen, werden archivierte Bodenproben untersucht. Ein Langzeit-Inkubationsversuch mit isotopenmarkiertem Material soll Auskunft darüber geben, wie schnell sich Cpyr chemisch verändert und welche Faktoren steuernd wirken.
Das Projekt "Pyrogener Kohlenstoff in Mollisolen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Bodenkunde und Bodengeographie durchgeführt. Die organische Substanz mitteldeutscher Schwarzerden besteht bis zu 45 Prozent aus pyrogenem Kohlenstoff. Dies wirft die Frage auf, ob Schwarzerden bzw. Mollisole allgemein als Senke für Kohlenstoff im globalen C-Kreislauf fungieren können. Im Rahmen des beantragten Projekts soll daher geklärt werden, ob der Beitrag von pyrogenem Kohlenstoff zur organischen Substanz von Mollisolen in unterschiedlichen Ökosystemen der Welt generell hoch ist. Ober- und Unterböden von Schwarzerden bzw. Mollisolen aus Deutschland, Rußland, China, USA und Argentinien werden darauf hin untersucht, wie sich der Beitrag von pyrogenem Kohlenstoff mit der Bodentiefe verändert, in welchen Korngrößen- und Dichtefraktionen der pyrogene Kohlenstoff lokalisiert ist, und welchen Einfluß unterschiedliche Bodennutzung auf die Verweilzeit verkohlter Rückstände haben kann. Außerdem soll versucht werden zu klären, aus welcher Vegetation der pyrogene Kohlenstoff stammt und ob er eine besonders alte Fraktion der organischen Substanz repräsentiert.
Das Projekt "Toxicological assessment and functionalisation of carbon nanotubes (tracer)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Carbon nanotubes (CNT) and carbon nanofilaments (CNF) are already recognized as the new 21st century materials for creating high-performance products or products with exceptional properties in key areas of technology such as the chemical, automotive and aerospace industries. Some initial products are already on the market, and others will soon follow - not least because carbon nanotubes can meanwhile be manufactured on an industrial scale. However, little is known so far about the toxicological profile of the various materials.
Das Projekt "Synthese bestehender Erkenntnisse über Abtauprozesse des Permafrostes und daraus resultierende Rückkopplungseffekte im Klimasystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Die anthropogene globale Erwärmung hat sich in den letzten Jahrzehnten deutlich verschärft, die damit einhergehenden Folgen sind vielfältig: Eine dieser Folgen ist das Auftauen der oberen Schichten des Permafrostes. Beim Auftauen des organischen Materials dieser Schichten werden Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) in die Atmosphäre freigesetzt. Die Freisetzung eines Bruchteils des in arktischen Böden gespeicherten Kohlenstoffs als Methan würde nach aktuellen groben Schätzungen genügen, um die atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen spürbar zu erhöhen. Neben zahlreichen Auswirkungen der Abtauprozesse in Permafrostböden auf ökologische wirtschaftliche Systeme sind spürbare Auswirkungen auf das Klimasystem möglich, in deren Folge positive Rückkopplungseffekte für die globale Erwärmung zu erwarten wären. Als Folge von Abtauprozessen des Permafrostes sind beispielsweise zunehmende Baum- und Wasserbedeckung der Tundra oder verringerte Schneebedeckung (als Sekundärprozess tauender Permafrostschichten) möglich, was zur Verringerung der Albedo (Rückstrahlvermögen von Oberfläche) und damit zu einer zusätzlichen Erwärmung führen könnte. Die verbesserte Qualifizierung und Quantifizierung solcher möglicher Prozesse sind Ziele des Vorhabens. Auf dieser Basis sind langfristige Klimaschutzziele weiter quantifizierbar.
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| Bund | 29 |
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