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Pflanzenwachstum in Abhaengigkeit von der Salzakkumulation im Kontaktraum Pflanze/Boden (Rhizosphaere)

Pflanzen, die ihren Wasserbedarf aus salzhaltiger Bodenloesung decken, akkumulieren Salze in der wurzelnahen Bodenloesung. Das osmotische Potential der wurzelnahen Bodenloesung ist deshalb um ein vielfaches niedriger, als aus der Kenntnis der durchschnittlichen Salzgehalte der Bodenloesung abgeleitet werden kann. Folglich ist auch die Wasseraufnahmerate vieler Wurzeln deutlich eingeschraenkt. Es wird die Wasseraufnahmerate von Kulturpflanzen unterschiedlicher Salztoleranz, deren Wurzeln Rhizobodenloesungen unterschiedlicher osmotischer Potentiale ausgesetzt sind, und die Wirkung unterschiedlicher Naehrstoffgaben untersucht.

The role of soil fauna for plant performance and ecosystem functioning in a plant diversity gradient

The soil fauna affects soil structure, nutrient mineralization, decomposition processes, and the activity and composition of the microbial community in soil. These effects likely also modify plant performance, plant competition and the use of plant tissue by above-ground herbivores. The proposed project investigates effects of earthworms and soil insects on the above-ground system in grassland communities of different diversity. Earthworm and soil insect density is manipulated in experimental plots differing in plant diversity. The manipulations include the combined exclusion of below-ground insects and above-ground herbivores. It is expected that the response of the above-ground plant and animal community to manipulations of soil animal populations depends on plant species, plant diversity and plant functional group. The differential response is expected to propagate into the herbivore system thereby affecting the structure of the above-ground animal community.

Fichtenstarkholznutzung in Naturverjüngungsbeständen

Durch die Struktur der Holzvorräte mit höheren Anteilen der Stärkeklassen 4-6 wird der Holzeinschlag künftig verstärkt in natürlich zu verjüngenden überwiegend reine Fichtenaltholz- bzw. Umbaubestände konzentriert. Daraus können erhöhte abiotische und biotische Risiken erwachsen. Es sind alternative Konzepte zur Ablösung der früheren Praxis flächenweiser Räumung gefragt. Sie sollen als Demonstrations- und Versuchsflächen für eine ressourcenschonende Praxis dienen. Dazu werden in den wichtigsten Wuchsgebieten Beispielsbestände ausgesucht, behandelt und bis zum Abschluss der Verjüngung beobachtet.

Wuchsleistung und Trockenstoffproduktion von Waeldern im Kurzumtrieb

Zur Volumenbestimmung stehender Baeume und zur Ermittlung des Hektarvorrates von Bestaenden werden in der Forstwirtschaft i.d.R. Berechnungsverfahren verwendet, die mit den Eingangsgroessen Brusthoehendurchmesser, Baumhoehe und Formzahl arbeiten. Bei diesen Ansaetzen steht die Ermittlung des Holzvolumens in Raummassen und nicht in Gewichtseinheiten im Vordergrund. Bei schnellwachsenden Baumarten wie Pappeln und Weiden, die im Kurzumtrieb bewirtschaftet werden, ist aufgrund des Verwendungszweckes neben den traditionellen Leistungsgroessen vor allem die Bestimmung der (Trocken-)Biomasse von zentraler Bedeutung. - Die Untersuchungen werden auf Versuchsaralen in Mecklenburg-Vorpommern und in Sachsen durchgefuehrt. Die Wuchsleistung wie auch die Trockenbiomasse werden fuer Weiden- und Pappelklone einzelbaum- und bestandesweise hergeleitet. Die Einzelbaumbiomassen werden in Abhaengigkeit von Baumdimensionen und Standraum modelliert.

Untersuchungen zum Einfluss von UV-Strahlung auf das System arktischer Daphnien/Futteralgen in Bezug auf Reproduktion, Schutzmechanismen, Überleben und UV-Toleranz unter Labor- und natürlichen Bedingungen

In dem geplanten Projekt sollen die Auswirkungen von UV-Strahlung sowohl auf Daphnien als auch auf deren Futteralgen untersucht werden. Dies soll Einblicke in die komplexen Wirkweisen von solarer UV-Strahlung auf biotische Systems, wie sie in arktischen Kleingewässern zu finden sind, erlauben. Veränderungen im Wachstum, Protein- und Kohlenhydratgehalt, sowie im Gehalt an Pigmenten, Lipiden und möglicher Schutzsubstanzen (MAAs) der UV-bestrahlten Futteralgen sollen dokumentiert und deren Einfluss auf die UV-Toleranz, die Lebensdauer und die Reproduktionsfähigkeit von Daphnien getestet werden. Schwerpunktmäßig soll die Rolle der in die Fetttröpfchen der Daphnien eingelagerten pflanzlichen Carotinoide und die Lipidreservestoffe der Daphnien untersucht werden. Darüber hinaus soll festgestellt werden, ob der Gehalt an UV-Schutzsubstanzen (Mycosporin like Amino Acids) durch UV-Bestrahlung in den Algen bzw. den Daphnien beeinflusst werden kann. Die im Labor gewonnenen Ergebnisse werden im Freiland unter natürlichen Bedingungen überprüft.

Quantifizierung der Rate der CaCO3-Rekristallisation im Boden und Bildung pedogener Karbonate unter verschiedenen Bedingungen: Experimente, Modell und Überprüfung

Rekristallisation des geogenen Kalks mit dem CO2 aus der Atmung von Wurzel und Mikroorganismen führt zur Bildung pedogener Karbonate, die einer der wichtigsten Schlüssel zur Bestimmung des Alters der Bodenbildung (Radiokarbondatierung) und der Rekonstruktion der Paläou-welt (d13C, d18O) unter semiariden und ariden Klimatenbedingungen sind. Deswegen war ein erhöhtes Interesse für pedogene Karbonate seitens der Geowissenschaften in den vergangenen zwei Jahrzehnten zu verzeichnen. Bis jetzt ist die Geschwindigkeit der Bildung pedogener Karbonate völlig unbekannt, obwohl davon die Präzision der Altersbestimmung und der Paläoumweltrekonstruktionen wesentlich abhängt. In diesem Vorhaben wird die Geschwindigkeit der Bildung der pedogenen Karbonate durch den Isotopenaustausch bei der Rekristallisation des geogenen Kalks mit dem 14CO2 aus der Rhizosphärenatmung der in der 14CO2-Atmosphäre markierten Pflanzen bestimmt. Mit dieser sehr sensitiven und bereits erprobten Methode wird der Einfluss der Pflanzenarten, Dauer des Pflanzenwachstums, Temperatur, Feuchte, CaCO3-Gehalte und CaCO3-Verlagerung auf die CaCO3-Rekristallisationsrate bestimmt. Aus den experimentell ermittelten Abhängigkeiten der Rekristallisation von den Umweltvariablen wird ein Modell zur Bildung der pedogenen Karbonate erstellt und anhand der Radiokarbondatierung der unter verschiedenen Bedingungen entnommen pedogenen Karbonate geprüft. Das Forschungsvorhaben ermöglicht erstmalig die Präzision der Bestimmung des Alters der Bodenbildung und der Rekonstruktion der Paläoumwelt anhand der pedogenen Karbonate experimentell zu quantifizieren.

Ökologische Grundlagen des Waldwachstums, Wachstumsmonitoring von Fichte, Kiefer, Aspe und Birke in der mittleren Taiga, Komi, NW-Russland

In einem naturnahen Mischbestand werden an der forstlichen Versuchsstation Lyaly (Republik Komi) die Radialveränderungen der Baumschäfte von Fichten (Picea obovata), Kiefern (Pinus sylvestris), Aspen (Populus tremulus) und Birken (Betula spec.) zeitlich hochaufgelöst registriert. An einem Teilkollektiv der Untersuchungsbäume wird zusätzlich im 5-Minuten Takt die elektrische Leitfähigkeit des Stammes registriert. Gleichzeitig werden die Lufttemperatur, die Luftfeuchte sowie die Bodenfeuchte gemessen. Am Untersuchungsstandort werden mit einem Magnetometer Schwankungen des Erdmagnetfeldes in den drei Raumrichtungen registriert. Aus den Analysen werden Informationen über die Bedeutung verschiedener Standorts- und Umweltfaktoren auf das kurz-, mittel- und langfristige Wuchsverhalten von Bäumen erwartet.

Großräumige Analyse von Verbuschungsflächen mit NOAA-AVHRR-Daten in Namibia

Seit 1979 erfassen Satelliten der NOAA-Serie die Erde und liefern damit eine der längsten kontinuierlichen Bild-Datenreihen von Satelliten überhaupt. Durch ihre großflächige Abdeckung, ihre hohe zeitliche Auflösung und ihren kostengünstigen Empfang eignen sich diese Daten hervorragend zum Monitoring. Bislang werden diese langen Zeitreihen noch kaum herangezogen, um langfristige Veränderungen von Oberflächenphänomenen zu beschreiben, denn der Großteil der Fernerkundungsarbeiten beschäftigt sich mit neueren Sensoren und deren Anwendungen. Gerade vor dem Hintergrund der Landdegradierung durch unangepaßte Landnutzung in den Trockenräumen der Erde sollten die vorhandenen archivierten Datenreihen zur Langzeitanalyse aber genutzt werden und die Ergebnisse in Konzepte des Landmanagements einfließen. In Namibia vollzieht sich in den Nationalparks und dem Weideland die Landdegradierung durch eine massive Verbuschung, v.a. mit Acacia mellifera. Die Verbuschungsdynamik der letzten 20 Jahre soll in Etosha mit NOA-AVHRR-Daten erfasst werden. Die Ergebnisse aus dem Etosha-Nationalpark können dann zum Monitoring der Verbuschung in Namibia von örtlichen Institutionen eingesetzt werden. So ist die Inwertsetzung der Daten gewährleistet und durch die Weiterentwicklung der NOAA-Serie durch das MODIS-System auch für die Zukunft gewährleistet.

Modellierung der Interaktion von Hitze- und Trockenstress auf die Ertragsbildung von Weizen unter Berücksichtigung von (CO2)-Effekten auf Bestandesebene

Durch steigende Sommertemperaturen in Kombination mit Trockenstress und dem mittelfristigen Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre steigt die Wahrscheinlichkeit von Hitzestress während der Kornanlage und Kornfüllungsphase von Winterweizen in Mitteleuropa deutlich an. Es existieren bisher nur wenige experimentelle Datensätze zur Quantifizierung von Hitzestress auf die Ertragsbildungsprozesse von Winterweizen, entsprechend fehlen genügend validierte Modelle zur Prognose dieser Effekte. Das beantragte Vorhaben hat zum Ziel, die Wirkung von Hitzestress auf die Ertragsbildung von Winterweizen auf Bestandesebene experimentell zu untersuchen und existierende Modelle zur Ertragsbildung von Winterweizen im Hinblick auf deren Prognose der Ertragseffekte von Hitzestress zu verbessern. Im Fokus der Untersuchungen stehen hierbei die Effekte von Hitzestress auf die Kornanlage sowie die Seneszenz der assimilatorisch aktiven Organe während der Abreifephase. Hitzestress soll im Feldversuch direkt durch Einsatz eines FATE-Systems (Free Air Temperature Enrichment) sowie durch Trockenstress und in Kombination beider Faktoren induziert werden. Aus den eigenen sowie weiteren, im Projektverbund erhobenen experimentellen Daten sollen geeignete Modifikationen bzw. Neuformulierungen relevanter Prozessbeschreibungen in Ertragsbildungsmodellen für Winterweizen entwickelt werden. Hierbei wird im Rahmen des Verbundprojektes ein skalenübergreifender Ansatz (Organ/Bestand/Region) verfolgt. Grundlage hierfür ist ein modular konzipierter Modellverbund.

Die Wirkung von Umweltstress auf Zellwandreaktionen Hoeherer Pflanzen: Schwermetalltoxizitaet und Salinitaet

Der Extrazellularraum (Apoplast) der hoeheren Pflanze ist fuer das Wachstum und die Anpassung an Umweltbedingungen von zentraler Bedeutung. Stressoren wie Schwermetalle, erhoehter Salzgehalt des Bodens oder Luftschadstoffe fuehren zu Stoerungen in der Biochemie des Apoplasten und induzieren Anpassungsreaktionen, die wiederum das Wachstum hemmen oder unter den Stressbedingungen foerdern koennen. Die bisherigen Untersuchungen zeigen, dass die verschiedenen Umweltstressoren im Apoplasten aehnliche Reaktionen induzieren, die molekularbiologisch und biochemisch detailliert untersucht werden muessen, um das Wachstum und Ueberleben von Pflanzen unter Stressbedingungen zu verstehen.

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