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Synthesis data on plant community composition, plant traits and ecosystem properties from the Jena Main experiment

Data on plant communities (biomass and relative cover of all target species), plant traits (41 different traits, measured on 59 species), and 42 ecosystem properties/functions, measured between 2003 and 2012 in the Jena Main Biodiversity experiment. In floodplain grasslands of the Saale river, near Jena (Germany) 78 20x20 m grassland plots were set up, in which combinations of 1, 2, 4, 8 or 16 species were sown, from a species pool of 60. Thereby, the aim was to create a gradient in plant species richness and functional composition. In each year from 2003-2012, relative cover (in %) of each target species was estimated within 3x3 m subplots. In addition, plant biomass was measured in both spring and summer. In addition, we compiled trait data for 59 of the 60 sown species, based on a combination of existing literature, pot experiments and measurements in the Jena Main Biodiversity experiment monoculture (1-species) plots. Data on 41 traits was collected. Finally, we measured in 41 different ecosystem functions in the Jena Main Biodiversity experiment. Each ecosystem function was measured in at least 3 different years between 2003 and 2012. The "R2.model.random.text[x]" (where x is a number from 1 to 40) are secondary data files, and the outcome of statistical models. In these, 100 times a random subset of 1 to 40 (out of the 41) plant traits were analysed as predictors of the 42 ecosystem functions, in order to assess how the proportion of variance in ecosystem functioning explained by traits (R2 values) depends on the number of traits analysed.

Ecosystem functions of rare arable plants - field study: Plants biomass data

Taken from the methods of https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.107237: Vegetation surveys were performed once in July for both study years. Plant species were classified and each species' percent cover for both the arable plant community and the crop were visually estimated per plot. Species were divided into rare arable plants, other spontaneously occurring arable plants, the sown crop species, and volunteer crops that re-emerged after cultivation in previous years. To measure the productivity of our plots, both the crop biomass and arable plant biomass (rare arable plants + volunteer crops + spontaneous arable plants) were collected in July and August in both study years. For the arable plant biomass, three 0.5 m × 0.5 m sampling quadrats were randomly placed in the plot, harvested, and dried at 65 °C for 48 h. Crop biomass was measured after cutting, drying, and weighing three randomly selected crop rows per plot. To minimize edge effects, the outmost crop rows were excluded from the sampling. Arable plants and crop biomasses were projected as g m⁻².

Entnahme pflanzlicher Biomasse aus der Landwirtschaft nach Art - Jahr - regionale Tiefe: Bundesländer

Teil der Statistik "Entnahme" Erläuterung Die Umweltökonomischen Gesamtrechnungen der Länder (UGRdL) beschreiben die Wechselwirkungen zwischen Umwelt, Wirtschaft und privaten Haushalten und liefern Daten zu einer Vielfalt an Themen – wie Abfall, Energie, Fläche und Raum, Gase, Rohstoffe und Materialflüsse, Umweltschutz, Verkehr und Umwelt oder Wasser. Grundlage dafür ist das international vereinbarte System of Environmental-Economic Accounting (SEEA), welches einheitliche Konzepte, Definitionen und Klassifikationen verwendet. Damit werden wichtige statistische Informationen zur Umwelt und Nachhaltigkeit für die Gesellschaft, die politische Diskussion und das Monitoring von Klima-, Umwelt- und Nachhaltigkeitszielen geliefert. Die UGRdL zählt aus folgenden Gründen zum Zusatzangebot der Regionaldatenbank (Ergänzung des Regio-Stat-Angebots) und wird daher durch ein „Z“ im Tabellencode gekennzeichnet: 1. Die Ergebnisse liegen meistens nur bis zur Ebene der Bundesländer vor. 2. Aus methodischen Gründen (Nichtadditivität einiger Aggregate) werden Ergebnisse nicht nur für die einzelnen Bundesländer und Deutschland, sondern auch für die Stadtstaaten und alle Bundesländer zusammen (Summe der Länder) ausgewiesen. Methodische Erläuterungen und das Glossar finden Sie hier: https://www.statistikportal.de/de/ugrdl/glossar-und-methoden Mit dem Dashboard der UGRdL unter https://www.giscloud.nrw.de/ugrdl-dashboard.html können Sie ausgewählte Indikatoren und deren Entwicklung in den Bundesländern vergleichen. Mit der Status- und Trendanalyse unter https://www.statistikportal.de/de/ugrdl/ergebnisse/status-und-trendanalyse bieten die UGRdL darüber hinaus eine Methode für objektive und statistisch fundierte Aussagen zur Entwicklung von Umweltindikatoren. Weitere Informationen zu den UGRdL finden Sie im Statistikportal des Bundes und der Länder unter https://www.statistikportal.de/de/ugrdl. Kontakt: ugrdl@it.nrw.de

Satellitenbild-Auswertung fuer klimabeeinflussende Aenderungen aus der Vegetationsdecke durch menschliche Aktivitaeten

Phytomasse, Bestandabfall und Bodenkohlenstoff terrestrischer Oekosysteme sind wichtige Poolgroessen fuer den Kohlendioxid-Haushalt der Atmosphaere. Ihre Aenderung, insbesondere in Folge von Waldflaechen-Aenderungen, muessen fuer Klima-Modelle genauer bekannt sein, als dies, wie sich gezeigt hat, nach statistischen Daten moeglich ist. Fuer die grossen Waldgebiete der Erde sollen objektive Daten durch Vergleich jeweils eines flaechendeckenden Satzes (ca. 3000) von ERTS-Landsat-Bildern von Anfang der 70er Jahre gegenueber Anfang der 80er Jahre erarbeitet werden. Die erforderliche Erfahrung und Methodik wurden in frueheren Projekten erfolgreich entwickelt und zur Herstellung von Vegetationskarten benutzt. Die Daten ueber Rodungen, Aufforstungen, Shifting Cultivation sowie deren zeitliche Aenderungen fliessen in unser Kohlenstoff-Bilanz-Modell der Biosphaere ein. Sie stehen ueber unser Biosphaere-Informations-System anderen Arbeitsgruppen zur Verfuegung.

Entnahme pflanzlicher Biomasse aus der Forstwirtschaft nach Art - Land - Jahr

Teil der Statistik "Entnahme" Raum: Land Die Umweltökonomischen Gesamtrechnungen der Länder (UGRdL) beschreiben die Wechselwirkungen zwischen Umwelt, Wirtschaft und privaten Haushalten und liefern Daten zu einer Vielfalt an Themen – wie Abfall, Energie, Fläche und Raum, Gase, Rohstoffe und Materialflüsse, Umweltschutz, Verkehr und Umwelt oder Wasser. Grundlage dafür ist das international vereinbarte System of Environmental-Economic Accounting (SEEA), welches einheitliche Konzepte, Definitionen und Klassifikationen verwendet. Damit werden wichtige statistische Informationen zur Umwelt und Nachhaltigkeit für die Gesellschaft, die politische Diskussion und das Monitoring von Klima-, Umwelt- und Nachhaltigkeitszielen geliefert. Methodische Erläuterungen und das Glossar finden Sie hier: https://www.statistikportal.de/de/ugrdl/glossar-und-methoden Mit dem Dashboard der UGRdL unter https://www.giscloud.nrw.de/ugrdl-dashboard.html können Sie ausgewählte Indikatoren und deren Entwicklung in den Bundesländern vergleichen. Mit der Status- und Trendanalyse unter https://www.statistikportal.de/de/ugrdl/ergebnisse/status-und-trendanalyse bieten die UGRdL darüber hinaus eine Methode für objektive und statistisch fundierte Aussagen zur Entwicklung von Umweltindikatoren. Weitere Informationen zu den UGRdL finden Sie im Statistikportal des Bundes und der Länder unter https://www.statistikportal.de/de/ugrdl. Kontakt: ugrdl@it.nrw.de

Funktionelle Differenzierung von arbuskulären Mykorrhizapilzen im Ober- vs. Unterboden: beherbergen Unterböden Eigenschaften zur Nährstoffgewinnung, die eine nachhaltige Landwirtschaft unterstützen?

Monokulturen und ineffiziente Ressourcennutzung, begleitet von Bodendegradation und Verlust der biologischen Vielfalt in konventionell bewirtschafteten Agrarsystemen, stellen eine Herausforderung für eine stabile Nahrungsmittelproduktion dar. Um die Nahrungsmittelproduktion zu sichern, ohne die Gesundheit und Funktionalität der Agrarökosysteme (weiter) zu gefährden, sind nachhaltige Strategien erforderlich. Arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMF) sind die am weitesten verbreiteten Symbionten unter den Nutzpflanzen. Die meisten Studien zum Nutzen der AMF für die Pflanzenproduktion konzentrieren sich jedoch auf den Oberboden, d. h. die dünne Pflugschicht in konventionell bewirtschafteten Systemen. Das Potenzial von AMF in Unterböden (d.h. dem Mineralboden unterhalb der Pflugschicht) wird nur selten untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass Unterböden spezifische AMF-Arten beherbergen können, von denen man annimmt, dass sie sich in ihren Eigenschaften und Funktionalität von den Arten im Oberbodens unterscheiden. Das Hauptziel dieses Projekts ist eine funktionelle Differenzierung der AMF-Gemeinschaften im Ober- und Unterboden hinsichtlich ihrer Strategien zur Nährstoffakquise und -allokation. Das Projekt zielt auf die Beantwortung der Frage ab, (i) ob Unterböden AMF-Gemeinschaften mit funktionellen Eigenschaften beherbergen, die sich von denen der AMF-Gemeinschaften im Oberbodens unterscheiden oder sogar vielfältiger sind, und (ii) ob diese Eigenschaften für eine nachhaltige Bewirtschaftung von Nutzen sein können. Die DNA Amplikon Sequenzierung und Metatranskriptomanalyse von AMF-Gemeinschaften, die mit Pflanzen verschiedener funktioneller Pflanzengruppen assoziiert sind, erlaubt eine erste Bewertung der funktionellen Vielfalt von AMF Unterbodengemeinschaften. Dies beruht auf der Annahme einer merkmalsbasierten Partnerwahl zwischen Pflanze und Pilz. Zur weiteren funktionellen Charakterisierung wird die Aufnahme und der Transfer von leicht verfügbarem N und K durch AMF Gemeinschaften mit Hilfe von 15N-angereicherten Verbindungen sowie Spurenelementen untersucht, die bei der Nährstoffaufnahme als K-Analoga agieren. Die Anregung der N- und P-Mobilisierung aus organischem Material durch AMF-Gemeinschaften wird unter Verwendung von zweifach isotopisch markiertem (15N, 33P) Pflanzenbiomasse untersucht. Durch 13CO2-Pulsmarkierung der Wirtspflanzen wird die Kohlenstoffallokation der Pflanzen in verschiedene AMF-Gemeinschaften analysiert. Dadurch sollen Erkenntnisse über das Potenzial von Unterböden als Reservoir für funktionell vielfältige AMF-Gemeinschaften und deren Potenzial zur Verbesserung der Nährstoffverwertung in Agrarsystemen gewonnen werden. Das Projekt wird damit zur Klärung der Frage beitragen, ob eine angemessene Bewirtschaftung des Unterbodens geeignet ist, die funktionelle Vielfalt von AMF oder sogar gezielt bestimmte funktionelle Eigenschaften von AMF in landwirtschaftlichen Systemen zu fördern, um die Nahrungsmittelproduktion zu stabilisieren.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1803: EarthShape: Earth Surface Shaping by Biota, DeepEarthshape - Reaktionsfronten in tiefem Regolith und deren Bildungsmechanismen

Die meisten Ökosysteme der Erde kommen in der 'tiefen Biosphäre' in permanenter Dunkelheit vor. Die Verwitterungszone - der unterirdische Teil der 'Critical Zone' - bildet einen aktiven Teil dieses Lebensraums. Wir werden die Formung dieser Zone mittels innovativer Isotopen- und geochemischer Methoden erforschen. Dieses Vorhaben ist Teil der 'DeepEarthshape' Projektgruppe, die Geochemie, Mikrobiologie, Geophysik, Geologie und Biogeochemie verbindet. 'DeepEarthshape' beruht auf den Erkenntnissen der ersten EarthShape Phase. An allen vier untersuchten Standorten ist die Verwitterungszone so tief, dass deren Basis in keinem der Bodenprofile angetroffen wurde. Jedoch wurden im gesamten Saprolith beträchtliche Mengen an mikrobieller Biomasse gefunden.Die Frage ist nun: wie trägt Niederschlag und Pflanzenbedeckung entlang des Earthshape-Transekts zur Formung der tiefen Verwitterungszone bei? Folgende Hypothesen werden geprüft: 1) die Verwitterungsfronten an den EarthShape-Standorten sind heute aktiv; 2) die Massenverluste durch Erosion und chemische Verwitterung werden durch die Abtiefung der Verwitterungsfront ausgeglichen; und 3) die Verwitterungszone umfasst eine Reihe von unterscheidbaren, komplexen Fronten, die unterschiedliche biogeochemische Prozesse widerspiegeln (z. B. Wasserinfiltration, Eisenoxidation, mikrobielle Aktivität und organischem Kohlenstoffkreislauf).Im Mittelpunkt aller DeepEarthshape Projekte steht eine Bohrkampagne, die durch geophysikalische Bildgebung der tiefen 'Critical Zone' ergänzt wird. An allen vier Standorten werden wir Bohrkerne entnehmen, die durch Boden und Saprolith hindurch bis in das unverwitterte Ausgangsgestein führen. Durch die innovative Kombination von Methoden der Uran-Zerfallsreihen (Bestimmung der Abtiefunggeschwindigkeit der Verwitterungsfront) mit in situ kosmogenem Beryllium-10 (Bestimmung der Abtragungsrate) werden wir das Gleichgewicht zwischen der Produktion von verwittertem Material in der Tiefe und dessen Verlust an der Oberfläche ermitteln. Zusätzlich werden wir die Tiefenverteilung von meteorischem kosmogenen 10Be als Proxy für die Wasserinfiltration und die des stabilen 9Be als Proxy für die silikatische Verwitterung in der Tiefe verwenden. Wir werden die mineralogische und chemische Zusammensetzung der Kerne beschreiben und Elementabreicherung, Dichte, Porosität, Öberfläche und den Redoxzustand von Eisen messen, um die Verwitterungsfronten zu lokalisieren. Mit den Ergebnissen können wir den Einfluss von Klima und Vegetation auf die Bildungsmechanismen der einzelnen Verwitterungsfronten bestimmen. Der relative Einfluss dieser zwei Faktoren wird anhand eines Massenbilanzmodells ermittelt, welches Verwitterungskinetik und Nährstoffbedarf der nachwachsenden Pflanzenmasse verknüpft. Dieses Vorhaben leitet somit einen Beitrag, mit dem der Einfluss der tiefen Biosphäre und der tiefen 'Critical Zone' auf den CO2-Entzug aus der Atmosphäre und damit das Klima der Erde bilanziert werden kann.

Effizientere Biogasproduktion aus lignocellulosereichen Reststoffen durch Zusatz aerober und anaerober Pilze

Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, das große Potenzial aerober und anaerober Pilze zum Aufschluss lignocellulosereicher Reststoffe (LCR) für die Biogasproduktion zu nutzen. Insbesondere landwirtschaftliche Biomasse, wie anfallendes Rest-Stroh, stellt bisher eine fast ungenutzte Ressource dar, denn der Aufschluss schwerverdaulicher LCR im Biogasprozess ist immer noch eine Herausforderung. Der trotz langer Verweilzeiten schlechte Faseraufschluss im anaeroben Milieu, damit verbundene mechanische und biologische Prozessstörungen und unbefriedigende Methanausbeuten limitieren daher bisher den Einsatz solcher LCR. Pilze gehören zu den effektivsten Verwertern pflanzlicher Biomasse. Durch den spezifischen Zusatz aerober und anaerober Pilze und damit der synergistischen Nutzung ihrer speziellen Abbaustrategien soll ein besserer Aufschluss und eine gesteigerte Methanproduktion aus schwerverdaulichen LCR erzielt werden. Technische Grundlage sind zweistufige Biogasanlagen mit einer dem anaeroben Fermenter vorgeschalteten, geschlossenen aeroben Hydrolysestufe. Durch gezielte Integration von Kulturen geeigneter Pilze, die entsprechend den Bedingungen ihres natürlichen Lebensraums (aerob bzw. anaerob; Flüssig- bzw. Festsubstrat) angezogen werden, wird eine gesteigerte biologische LCR-Nutzung angestrebt, wie sie im konventionellen Betrieb mit Enzymcocktails oder physikalischer Vorbehandlung unter ökonomischen Gesichtspunkten kaum erreicht werden kann.

Entwicklung einer sensorgesteuerten Indoor-Farm zur nachhaltigen und ertragsreicheren Kultivierung von Arzneipflanzen, KMU-innovativ - KMUi-BÖ06: IndoorMedPlants - Entwicklung einer sensorgesteuerten Indoor-Farm zur nachhaltigen und ertragsreicheren Kultivierung von Arzneipflanzen

Ecosystem functions of rare arable plants - field experiment: Plants biomass data

Taken from the methods of https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.107237: Vegetation surveys were performed once in July for both study years. Plant species were classified and each species' percent cover for both the arable plant community and the crop were visually estimated per plot. Species were divided into rare arable plants, other spontaneously occurring arable plants, the sown crop species, and volunteer crops that re-emerged after cultivation in previous years. To measure the productivity of our plots, both the crop biomass and arable plant biomass (rare arable plants + volunteer crops + spontaneous arable plants) were collected in July and August in both study years. For the arable plant biomass, three 0.5 m × 0.5 m sampling quadrats were randomly placed in the plot, harvested, and dried at 65 °C for 48 h. Crop biomass was measured after cutting, drying, and weighing three randomly selected crop rows per plot. To minimize edge effects, the outmost crop rows were excluded from the sampling. Arable plants and crop biomasses were projected as g m⁻².

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