Wasserverfügbarkeit als Basis allen Lebens ändert sich in Raum und Zeit, besonders in der heutigen und zukünftigen anthropogen beeinflussten Umwelt. Gegenwärtig verhindern spezifische Wissenslücken ein vollständiges mechanistisches Verständnis der Wechselwirkungen von Pflanzenwurzeln, Bodenmikroben und bodenhydraulischen Eigenschaften. Um diese Wissenslücken zu schließen, vereint dieses Vorhaben komplementäre Expertisen dreier Teams, die die Interaktion zwischen Bodentextur, Pflanzenwurzeln und Arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMP) und deren Konsequenz für die Stressantwort von Pflanzen (Tomaten) unter Bodentrockenheit untersuchen. Das Projekt setzt sich aus drei eng verknüpften Arbeitspaketen (AP) zusammen. AP1 untersucht, wie AMP (i) die Photosynthese, (ii) die bodenhydraulischen Eigenschaften auf makroskopischer und der Porenskala beeinflussen und (iii) wie AMP Bodenwasser und Bodenphosphor für Pflanzen mobilisieren. Hierfür werden Synchrotron Röntgencomputertomografie und stabile (Deuterium), sowie radioaktive (Tritium, 32P, 33P) Isotopentechniken entlang eines Bodentextur- und Bodenfeuchtegradienten eingesetzt. In AP2 wird ein vollautomatisiertes Druckkammersystem eingesetzt, um die Beziehung zwischen Transpiration und Xylemwasserpotential in intakten Pflanzen entlang eines Bodenfeuchtegradienten in verschiedenen Texturen zu untersuchen. Zusätzlich werden Isotopenmarkierungen von Kohlenstoff (13C) und mobilem Stickstoff (15NO3-) kombiniert, um zu verstehen wie Ressourcenflüsse zwischen Pflanzen und Böden unter Trockenheit durch AMP beeinflusst werden. Um räumliche Abhängigkeiten des Ressourcenaustauschs in der Symbiose zu untersuchen, werden Neutronenradiografie mit 13C Markierungen kombiniert und in Pflanzversuchen eingesetzt, um zu zeigen in welcher Weise Pflanzen ihren Kohlenstoff zur Wasserakquise unterirdisch verteilen. Dies erfolgt in Pflanzsystemen, die eine heterogene Texturverteilung im Boden bereitstellen. AP3 nutzt die Daten der vorherigen APs um ein AMP-Infektionsmodul für funktional-strukturelle Pflanzenmodelle zu entwickeln, das die Einflüsse vom AMP auf Wachstum und Wurzelarchitektur quantifizieren kann. Weiterhin werden Pflanzenwasser- und Nährstoffaufnahme modelliert. Die Wasser- und Nährstoffflüsse im System werden als dynamische Größen quantifiziert unter der Berücksichtigung von Feedbacks zwischen Wurzeln, AMP und bodenhydraulischen Eigenschaften. Basierend auf diesen Modellen wird die Kohlenstoffinvestition von Pflanzen zur Ressourcenakquise durch Wurzeln und AMP bilanziert. Dieses Projekt wird unser mechanistisches Verständnis stärken, in welcher Weise die kosmopolitisch auftretenden AMP zur Pflanzentrockentoleranz in verschiedenen Bodentexturen beitragen können.
Das Leitbild der Berliner Kreislaufwirtschaftspolitik ist die Senkung des Verbrauchs an natürlichen Primärressourcen, um unsere natürlichen Lebensgrundlagen zu erhalten. Dies betrifft unsere Art zu bauen, zu wirtschaften und zu konsumieren. Praktisch bedeutet das, Produkte, Gebäude und Materialien so lange wie möglich zu nutzen, zu teilen, zu leasen, wiederzuverwenden, zu reparieren, aufzuarbeiten und zu recyceln. Die Berliner Strategie folgt damit dem Leitbild der Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie und der EU-Definition von Kreislaufwirtschaft . Die Handlungsfelder und Maßnahmen der Strategie werden voraussichtlich abgeleitet von 1. dem operativen Ziel der Verringerung, Verlangsamung und Schließung von Ressourcenströmen entlang der sogenannten R-Strategien Ressourcenströme verringern und zirkuläres Design: refuse (Vemeiden), rethink (Überdenken), reduce (Reduktion) Ressourcenströme verlangsamen: reuse (Wiederverwendung), repair (Reparatur), refurbish (Instandsetzung), remanufacture (Wiederaufarbeitung), repurpose (Umnutzung) Ressourenströme schließen: recycle (Recycling), recover (energetische Verwertung) 2. Wirkungshebeln, über welche das Land Berlin die Kreislaufwirtschaft stärken kann – gemeinsam mit Akteuren aus der Stadtgesellschaft Information, Bildung und Sensibilisierung Infrastruktur und Logistik Beschaffung bzw. Einkauf Förderprogramme und Anreize Regulierung und Standards 3. einem güterübergreifenden Vorgehen sowie einem Fokus auf konkrete Güter bzw. Sektoren im Bereich Gebäude und Bauen (wie Gebäude/ Hochbau, Infrastruktur/ Tiefbau, Grünanlagen etc.) im Bereich langlebiger Konsumgüter (wie Elektrogeräte, Textilien, Möbel etc.) im Bereich kurzlebiger Konsumgüter und von Reststoffen (wie Lebensmittel, Verpackungen und Einwegartikel, biogene Reststoffe etc.)
Zielsetzung:
Die Fläche Deutschlands wird zu 50,6% landwirtschaftlich und mit weiteren 14,5% mit Flächen für Siedlung und Verkehr genutzt. Innerhalb der Siedlungs- und Verkehrsflächen nehmen Gewerbegebiete einen Anteil von 18,6% ein. Flächen des Gewerbes (GHD) stellen somit neben den baulichen Flächen für Wohnen und Industrie einen signifikanten Anteil innerhalb der genutzten Flächen dar. Gewerbegebiete befinden sich zum Schutz der Bevölkerung vor Lärm- und Schadstoffemissionen oftmals am Stadtrand, wo sie auf ebenfalls produktive Flächen der Landwirtschaft treffen. So auch im Projektgebiet des iba27 Vorhabens 'Argiculture meets Manufacturing' in Fellbach.
Bisher gab es keinerlei Synergien zwischen diesen beiden produktiven Teilräumen. Betrachtet man die jeweiligen Stoff- und Ressourcenströme beider genauer, lassen sich ganz unterschiedliche theoretische Potenziale der Synergiebildung identifizieren. Fällt in Gewerbestrukturen große Mengen Abwasser, CO2, Regenwasser und Abwärme an, benötigt die Landwirtschaft ebendiese Ressourcen zum Anbau landwirtschaftlicher Erzeugnisse. Beide Nutzungen dieser produktiven Räume eint zudem ein starker Anpassungsdruck hinsichtlich der Auswirkungen des Klimawandels. Sowohl das in Fellbach zu 67% versiegelte Gewerbegebiet, als auch große einheitliche Anbauflächen der angrenzenden Landwirtschaft haben eine geringe Speicherfähigkeit von anfallendem Regenwasser. Starkregen stellt beide Nutzungen vor große Herausforderungen hinsichtlich lokaler Überflutung (im Gewerbe) oder Bodenerosion (in der Landwirtschaft). Auch sind diese beiden produktiven Räume bisher wenig klimatisch aktiv. Das Fellbacher Gewerbegebiet leistet somit keinen signifikanten Beitrag zur Grundwasserneubildung, oder zur Verdunstung. Im Gegenteil: Hier befinden sich aufgrund der hohen Versiegelungsgrade die größten städtischen Hitze-Hotspots. Auch die landwirtschaftlich genutzten Flächen können je nach Bodenbeschaffenheit ebenfalls einen erhöhten Abfluss aufweisen. Zudem kann durch Düngereinträge das Grund- und Oberflächenwasser belastet werden. Durch den zunehmenden Klimawandel steigen in der Landwirtschaft (die global betrachtet bereits den größten Wasserverbraucher darstellt) perspektivisch der Wasserbedarf.
Das Vorhaben Pro.La-Fellbach der Hochschule für Technik Stuttgart und der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden fokussiert auf die Identifizierung von Ressourcen und Synergien nachhaltiger Wasserkreisläufe zwischen lokalem Gewerbe und Landwirtschaft.