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Internationaler organischer Stickstoff-Dauerversuch

Biogeochemie der wichtigsten Elemente im Atlantischen und Pazifischen Ozeane

Die vorgeschlagene Arbeit zielt darauf ab, das Ozeanographen-Toolkit zur Quantifizierung der Skelettniederschlagsraten in Meeresumgebungen zu verbessern und Veränderungen in der Ökosystemstruktur und -funktion über sehr große räumliche Skalen zu bewerten. Dies basiert auf der Analyse von Veränderungen in der Meerwasserchemie, die durch die Aufnahme von wichtigen Elementen durch verschiedene Meeresorganismen während des Biomineralisierungsprozesses hervorgerufen werden, und der Freisetzung dieser Elemente bei der Auflösung von Skeletten. Der Ansatz nutzt die unterschiedlichen Tendenzen verschiedener Skelettbildungsorganismen, um kleinere Bestandteile in ihre Skelette aufzunehmen. Die Analyse der Konzentrationen der Hauptelemente Kalzium, Strontium, Lithium und Fluor erfolgt entlang von vier langen Ozeantransekten im Atlantik und im Pazifischen Ozean, die auf die Konzentrationen und Isotopenverhältnisse einer großen Anzahl von Spurenelementen, Nährstoffen, Karbonatsystemparametern und Hydrographie analysiert wurden oder werden. Das Vorhandensein der Spurenelementdaten neben den Hauptelementdaten ermöglicht die Quantifizierung der wichtigsten Elementeinräge und den Austrag durch Grenzquellen und Senken (wie Flüsse, hydrothermale, Staub und Sedimente), wodurch Korrekturen der Major-Elementdaten zur Berücksichtigung von Flüssen aus dem Ökosystem ermöglicht werden. Dieses Wissen wird zur Beurteilung des Zustands der marinen Ökosysteme genutzt und kann als Grundlage für Veränderungen dienen, die bei zukünftigen Bewertungen beobachtet werden. Die Anwendung dieses Instruments auf wiederholte räumliche oder zeitliche Untersuchungen wird eine groß angelegte Bewertung des Fortschritts der Auswirkungen der Versauerung der Ozeane auf die Häufigkeit von Kalkbildungsorganismen ermöglichen.

Naehrstoffhaushalt landwirtschaftlicher Wassereinzugsgebiete in Abhaengigkeit von Standort und Nutzungsintensitaet

Das Ziel des SFB 179 'Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Oekosystemen' ist die Modellierung der Energie-, Wasser- und Stofffluesse, um Prognosen ueber die Langzeitstabilitaet von Agrar-Oekosystemen bei unterschiedlicher Nutzungsintensitaet erstellen zu koennen. Das Teilprojekt 'Naehrstoffhaushalt landwirtschaftlicher Wassereinzugsgebiete' erstellt in zwei Wassereinzugsgebieten Standort- und Gebietsnaehrstoffbilanzen. Hierzu werden der Naehrstoffeintrag durch Duengung (Befragung der Landwirte), Ertraege und Naehrstoffentzuege durch die Kulturpflanzen, Naehrstoffgehalte in Sickerwaessern, Kenndaten zur Durchwurzelbarkeit verschiedener Ackerflaechen sowie teils regelmaessig, teils ereignisabhaengig, Naehrstoffkonzentrationen in Draen- und Vorfluterwaessern ermittelt. Die Messung der N2-Denitrifikationsverluste sowie 15N-Versuche zur Frage der Ausnutzung und des Verbleibs von Duengerstickstoff vervollstaendigen die Datenbasis zur Weiterentwicklung eines bereits erarbeiteten Modell

Auswertung der Resultate der Bodenuntersuchung

Betriebsberater, Fachstellen des Gewaesserschutzes, aber auch Umweltschutzkreise sind an Informationen ueber den Naehrstoffzustand von Boeden interessiert. Jaehrlich werden an unserer Anstalt zwischen 10'000 und 12'000 Boeden auf pH-Wert und Naehrstoffbeduerftigkeit untersucht. Das umfangreiche Material soll ausgewertet werden. Das Datenmaterial soll gesichtet, sortiert und mittels EDV-Programm des BFS (BDMP, SPSS) ausgewertet werden. Es sollen kantonale und regionale Mittelwerte und deren statistische Masse bei unterschiedlichen Kulturen errechnet werden. Schliesslich sollen die Naehrstoffversorgung in bezug zum Tierbesatz der Betriebe gesetzt und die Daten mit frueheren Ergebnissen verglichen werden.

Nutzung von Genomvariation zur Optimierung der stomatären Eigenschaften und zur Schaffung von klimaresistentem und nahrhaftem Reis

Steigende Temperaturen und Wassermangel verringern die Ernteerträge und die Qualität der Ernte in vielen landwirtschaftlichen Regionen. Dieses Problem wird sich durch den Klimawandel voraussichtlich noch verstärken. Wir werden uns in diesem Projekt auf Reis, eine er die wichtigste menschliche Nahrungspflanzen, konzentrieren. Der Anbau von Reis ist wasserintensiv, und vom Klimawandel besonders betroffen. Wir wollen mehrere natürliche genetische Variationen identifizieren und testen, die bereits einige Reis-Landrassen in die Lage versetzen, unter warmen und trockenen Klimabedingungen ausreichend Saatgut zu produzieren. Das Projekt hat die Verbesserung der Klimaresistenz von Nutzpflanzen zum Ziel. Ein Fokus liegt dabei auf der Rolle der Spaltöffnungen. Diese regulierbaren Poren steuern den Wasserverlust aus der Pflanze und sind daher entscheidend für die Verdunstungskälte und die Reaktion auf Trockenstress. Wir haben bereits die Genome von fast eintausend Reissorten untersucht, um eine Liste von 30 Genen mit natürlich vorkommenden Variationen zu identifizieren, die mit Wachstum in schwierigen Umgebungen verbunden sind. Sechs dieser Gene wurden priorisiert, und drei von ihnen sind direkt an der Regulierung der Spaltöffnungen beteiligt. Um herauszufinden, welche dieser Gene am ehesten in der Lage sind, Klimaresilienz zu verleihen, werden wir 200 traditionelle Reissorten, die entweder funktionale oder nicht-funktionale Kopien unserer Zielgene enthalten, untersuchen. Wir werden diese Reissorten sowohl in sorgfältig kontrollierten Umgebungen als auch in tropischen Feldversuchen anbauen und ihre Stressresistenz und ihren Nährstoffgehalt messen. Die Daten aus diesen Experimenten werden nicht nur die genetischen Sequenzen aufzeigen, die von Natur aus mit Hitze- und Dürretoleranz verbunden sind, sondern es auch ermöglichen, mit Hilfe von maschinelles Lernen die Eigenschaften, die die beste Vorhersagen für die Leistung der Pflanzen auf dem Feld erbringen, zu ermitteln. Wir werden die Funktion unserer Zielgene durch genetische Manipulation ihrer Expression verifizieren und durch in silico transkriptomische, physiologische und biochemische Analysen neue genomische Ressourcen für die Reisforschungsgemeinschaft bereitstellen. Schließlich werden wir mit Hilfe von Gene Editing versuchen die gefundene Stressresistenz in stressanfälligen modernen Elitereissorte wiederherzustellen. Um dies zu erreichen, brauchen wir die verschiedenen Fähigkeiten unseres multidisziplinären Teams. Darüber hinaus haben wir ein "Bürgerwissenschaftliches" Programm entwickelt, um die Rolle aller 30 klimaassoziierten Reisgenen neben den vorrangigen Zielgenen zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden wir mit Schülern in lokalen Schulen in den USA und Großbritannien zusammenarbeiten. Hierbei werden wir zusätzliche Gene untersuchen und den Schülern und Lehrern die Möglichkeit geben, einen Beitrag zu den internationalen Forschungsbemühungen die den Klimawandel bekämpfen zu leisten.

Standardisierte Kleinst-Biogasanlagen zur Vergärung von Schweinegülle mit integrierter Methananreicherung, Gärrest- und Abwasseraufbereitung sowie N-Rückgewinnung

Ziel des Projektes AManDA ist es, ein Verfahren zur Reduktion methanbildender Stoffe vor Feldausbringung sowie zur Verringerung von Düngervolumen und -gewicht bei gleichzeitiger Aufkonzentrierung der Nährstoffgehalte zu entwickeln. Ebenfalls soll durch die Aufbereitung der Prozessabwässer die mögliche Eutrophierung von Vorflutgewässern durch hohen Nährstoffeintrag verhindert werden. Das entwickelte Verfahren kann zur Senkung von Treibhausgasemissionen durch landwirtschaftliche Arbeiten beitragen. Ziel des Vorhabens ist die marktreife Entwicklung einer modularen Technologie zur Behandlung von Wirtschaftsdüngern. Dadurch sollen land- und viehwirtschaftliche Betriebe die Möglichkeit haben, die hohen Kapazitäten an Wirtschaftsdüngern optimal zu behandeln und einen energetischen und stofflichen Nutzen aus den anfallenden Stoffströmen zu ziehen. Bei erfolgreichem Betrieb der Pilotanlage und Abschluss der Praxisversuche soll im Anschluss an das Vorhaben durch den Industriepartner ein marktreifes System entwickelt und eingeführt. Die Projektergebnisse sollen zu Empfehlungen für den Praxisbetrieb führen und einen stofflichen und energetischen Mehrwert generieren.

Holz ohne Rinde ernten - Nährstoffentzug minimieren

Forscher testen entrindende Harvesterfällköpfe unter hiesigen Waldbedingungen. Die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) und das Kuratorium für Waldarbeit und Forsttechnik (KWF) e.V. wollen kombinierte Fäll- und Entrindungsköpfe, die für die Plantagenwirtschaft mit Eucalyptus entwickelt wurden, unter mitteleuropäischen Waldverhältnissen testen und gegebenenfalls modifizieren. Würde die nährstoffreiche Rinde direkt am Ernteort im Wald verbleiben, hätte dies große Vorteile für den Wald. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über seinen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), gefördert. Auf geringer nährstoffversorgten Standorten kann die Stammholznutzung mit Rinde langfristig die Bodenfruchtbarkeit beeinträchtigen, dies limitiert die nachhaltig erntebaren Mengen. Eine Lösung wäre es, die Stämme gleich nach dem Fällen auf oder neben der Rückegasse zu entrinden. Auf diese Art würde man die Nährstoffe in natürlicher Form im Wald belassen. Daneben birgt diese Vorgehensweise weitere mögliche Vorteile: - Das Transportvolumen ließe sich verringern - Der Entrindungsprozess im Werk könnte entfallen - Aus Energieholzsortimenten könnten rindenfreie Premium-Holzbrennstoffe erzeugt werden, die bei der Verbrennung einen deutlich geringeren Aschenanteil haben und weniger Feinstaub freisetzen. - Forstschutzaspekte. Auf südafrikanischen und brasilianischen Plantagen haben sich Harvesterköpfe, die sowohl entasten als auch entrinden können, bereits bewährt. Im Vorhaben wollen die Forscher diese Technik unter mitteleuropäischen Verhältnissen erproben und gegebenenfalls anpassen. Die Versuche finden in Bayern und Niedersachsen mit verschiedenen Baumarten und Sortimenten statt. Dabei analysieren die Forscher neben den technischen auch die ökologischen und betriebswirtschaftlichen Aspekte. Unter anderem wird die HSWT Nährstoffbilanzen auf den Untersuchungsflächen erstellen. Über die Beteiligung von Partnern aus der Wirtschaft, darunter Sägewerke, Industrieholzabnehmer und Scheitholzproduzenten, soll der Ansatz mit einer größtmöglichen Praxisnähe entwickelt werden. Momentan verwerten Sägewerke die anfallende Rinde - allerdings mit relativ geringer Wertschöpfung - als Rindenmulch oder Brennstoff. Diese Nutzung könnte künftig zu Gunsten eines besseren Nährstoffkreislaufes geringer ausfallen. Ein Problem bei der Nutzung von entrindetem Holz gibt es bei längerer Lagerung im Wald, weil es dann zu Verfärbungen kommt. Dies könnte Einfluss auf die Vermarkt- und Verarbeitbarkeit haben. Bis zum Projektabschluss im August 2017 wird sich herausstellen, ob und zu welchem Grad diese Nachteile tatsächlich zutreffen und in welcher Relation sie zu den Vorteilen stehen. Informationen zum Projekt stehen auf http://www.fnr.de im Menü Projekte & Förderung unter den Förderkennzeichen 22013213 und 22012214 bereit.

Einfluss der Landnutzung auf Naehrstoffgehalte und -formen in Boeden des Suedoldenburger Raumes

Untersuchung des Einflusses der Landnutzung auf die Gehalte an Naehrstoffen und deren Bindungsformen (insbes. Phosphor) in Boeden und Bewertung im Hinblick auf Nachlieferung (Pflanzenernaehrung), Verlagerungen in Boeden (Grundwasserschutz) und Verteilungen in der Landschaft (Landschaftsschutz).

Kompostierung organischer Abfaelle aus Haushalten und die Kompostverwertung

Die Kompostierung der organischen Haushaltsabfaelle erfolgt auf speziell dafuer eingerichteten Plaetzen. Waehrend des Kompostierungsvorganges werden regelmaessige Messungen von Temperatur und pH-Wert vorgenommen. Das Kompostierungsprodukt wird chemischen Analysen unterzogen, wobei die quantitative Bestimmung von Schadstoffen und von verschiedenen Naehrstoffen wie Stickstoff, Kohlenstoff u.a. im Vordergrund steht. Als Ziel wird die zukuenftige sinnvolle Verwertung der organischen Abfaelle aus den Haushalten in Gartenbau und Landwirtschaft angestrebt.

Limnologische Untersuchungen von Seen für die Förderung von Quarzsanden

Veranlassung: Die Förderung von Kiesen und Sanden in Kiesgruben oder Baggerseen hat eine drastische Veränderung des Landschaftsbildes zur Folge. Die Ausbildung neuer Seen- und Freizeitgebiete wird hierbei im Allgemeinen eher als positiver Effekt gewertet. Aufgrund des Förderbetriebs kann es jedoch zu Veränderungen der Wassergüte der betroffenen Oberflächengewässer und zu einer Beeinträchtigung des abstromigen Grundwassers kommen. Um mögliche zeitliche Veränderungen der Gewässergüte - etwa durch Freisetzung von Pflanzennährstoffen (Eutrophierung) - erfassen zu können, findet eine regelmäßige limnologische Überwachung zweier Baggerseen statt, die von der Quarzwerke Haltern GmbH für die Förderung von Sand genutzt werden. Parallel werden das zu- und abfließende Grundwasser an den beiden Seen untersucht, um eine Beeinflussung des unterirdischen Wassers durch die bis zu 30 m tiefen Seen erkennen und bewerten zu können. Diese Untersuchungen finden seit 1982 im zweijährigen Abstand statt. Vorgehen: Die Probennahmen erfolgen jeweils am Ende der Sommerperiode, wenn die Herbstzirkulation, die eine Vermischung des Wassers bis in tiefe Schichten bedingt, noch nicht eingesetzt hat. Zu diesem Zeitpunkt muss die Belastung der Seen saisonal bedingt als am höchsten eingeschätzt werden. Für die Beurteilung des limnologischen Zustandes der beiden Baggerseen und der Grundwasserbeschaffenheit in dem jeweils zu- und abfließenden Grundwasserstrom werden die in einer Tabelle aufgeführten Parameter bestimmt. Ergebnisse: Beide Baggerseen können aufgrund ihrer Nitrat- und Phosphatgehalte sowie der Planktondichte und -zusammensetzung als mesotrophe, wenig belastete Gewässer klassifiziert werden. Die Sprungschicht liegt etwa in 6-10 m Tiefe. Auch die tieferen Schichten im Hypolimnion der Seen weisen noch eine gute Versorgung mit Sauerstoff auf. Im See West ist es seit 1982 durch den Förderbetrieb sogar eher zu einer Erhöhung des Sauerstoffgehaltes im Hypolimnion gekommen. Qualitative Planktonanalysen weisen beide Gewässer als oligo- bis mesotoph (Gewässergüte II) aus. Das zulaufende Grundwasser für diesen See zeichnet sich durch einen niedrigen pH-Wert, hohe Nitratwerte und einen hohen Gehalt biologisch schwer abbaubarer Kohlenstoffverbindungen aus. Nach dem Durchtritt durch den See West liegen im ablaufenden Grundwasser dagegen verbesserte Bedingungen mit niedrigen DOC- und Nitratwerten vor. Hier treten jedoch zum Teil sehr niedrige Sauerstoffgehalte auf, was auf biologische Abbauprozesse während der Passage durch den See schließen lässt. Die Situation sowohl in den Baggerseen als auch im Grundwasserbereich kann trotz leichter Schwankungen im Nährstoff- und Sauerstoffgehalt seit Beginn der Messungen in den letzten Jahren als stabil angesehen werden. Teilweise hat sogar eine Verbesserung, insbesondere der Sauerstoffsituation in den Seen stattgefunden.

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