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Mathematische Modellierung der biogeochemischen Prozesse im Wattenmeersediment

In diesem Vorhaben soll ein mathematisches Modell entwickelt werden, das die wichtigsten interagierenden Prozesse nachbildet. Dabei handelt es sich um die konkurrierenden Prozesse der Detritusdegradierung in den verschiedenen Schichten des Sedimentes mit unterschiedlichen Oxidationspotentialen, um die abiotischen und mikrobiologisch ablaufenden Redoxprozesse, um die physikalischen und biologisch induzierten Transportprozesse und um das microbial foodweb . Die Kreisläufe der Elemente C, 0, N, P, Si, S, Fe und Mn sollen mit ihren Massenbilanzen dargestellt werden. Das Modell besteht aus einer Reihe von partiellen Differentialgleichungen (Diffusions-Reaktionsgleichungen) für die Konzentrationen der beteiligten Stoffkomponenten. Dabei werden wir uns auf die vertikale Dimension (bis 30 cm) beschränken. Als Antrieb werden Annahmen über die zeitlich veränderlichen Oberflächenrandbedingungen (Konzentrationen im überstehenden Wasser, Eintrag durch Sedimentation usw.) benutzt. Die Arbeit synthetisiert frühere und gegenwärtig laufende Forschungsaktivitäten zu einem Gesamtbild. Es ist zu erwarten, dass dabei durchaus erhebliche Fortschritte im Verständnis auch der Einzelprozess erreicht werden, weil der Zwang zur konzeptionellen Klarheit in einem mathematischen Modell Wissenslücken und Konsistenzprobleme aufdeckt. Ein wesentliches Nebenprodukt wird die Erarbeitung einer Modellversion herausragend gut verständlicher graphischer Darstellung der Ergebnisse und einfachster Bedienung sein.

Wechselwirkungen zwischen der Douglasie (Pseudotsuga menziesii) und dem Nährstoffhaushalt des Standorts

Aufgrund des Klimawandels gestaltet sich die Wahl der geeigneten Baumartenmischung auf einigen Standorten zunehmend schwierig. Durch ihre hohe Trockenheitstoleranz sowie der Möglichkeit einer erfolgreichen Mischung mit Buche eignet sich die Douglasie in Deutschland potentiell als Baumart im sich ändernden Klima. Die Standortsansprüche der Douglasie wurden in der Vergangenheit häufiger untersucht, es bestehen aber nach wie vor Defizite in der differenzierten Beurteilung speziell der Nährstoffansprüche dieser Baumart. Vor allem der Phosphorbedarf der Douglasie ist hoch, was standortsabhängig zu Mangelzuständen führen kann. Über die Auswirkungen des Douglasienanbaus auf den Standort bzw. den Nährstoffhaushalt gibt es widersprüchliche Forschungsergebnisse. Verschiedene Arbeiten liefern Hinweise auf einen deutlich veränderten Stickstoffhaushalt in Douglasienbeständen. Dies kann langfristige Auswirkungen auf die Vitalität, Nährstoffgleichgewichte, den Stickstoffaustrag ins Grundwasser, auf die Mykorrhizen-Gemeinschaft, sowie auf Treibhausgasemissionen haben. Gesamtziel des Projektes ist es, Aufschluss sowohl über die Auswirkungen des Standortes auf die Vitalität der Douglasie, als auch die Auswirkungen des Douglasienanbaus auf den Standort zu erlangen. Im Mittelpunkt des Projektes steht der Nährstoffhaushalt, der eine wichtige Rolle für die Vitalität und Stabilität von Wäldern spielt. Durch verbessertes Wissen über die Nährstoffansprüche der Douglasie und die Risikofaktoren einer Veränderung des Standorts durch die Douglasie kann der Anbau auf eine bessere ökologische Grundlage gestellt und standortsspezifische Entscheidungsgrundlagen bereit gestellt werden.

Untersuchungen ueber den Einfluss von Standort, Witterung und Bewirtschaftungsmassnahmen auf den Stickstoffhaushalt von Obstanlagen

Der Stickstoff-(N)-Haushalt weist in Obstanlagen grosse Unterschiede auf je nach Art der Standortsverhaeltnisse, der Witterung und der Bewirtschaftungsmassnahmen. Diese Unterschiede an Beispielen zu erfassen und auszuwerten als Grundlage fuer die Bemessung einer den Forderungen nach hohen Ertraegen, hoher Qualitaet und verminderter Gewaesserkontamination Rechnung tragenden Duengungspraxis, ist das Ziel des Vorhabens. Dazu werden in langfristigen Untersuchungen auf verschiedenen Standorten bei unterschiedlicher Bodenpflege und Duengung N-Vorrate, N-Nachlieferungsraten und N-Gehalte des Draenwassers ermittelt. Das Schwergewicht liegt dabei auf der Ermittlung der N-Nachlieferung durch den Brutversuch. Die Untersuchungen werden ergaenzt durch Bestimmungen des N-Gehaltes der Obstbaumblaetter und des Grasunterwuchses.

Untersuchungen zur Kompostierung von Klaerschlamm nach dem ALBERS-Verfahren: Stickstoffhaushalt und Schwermetalle

Schicksal von eingebrachten Schwermetallen bei zwoelfmonatiger Kompostierung von Klaerschlamm mit Stroh und Zusatzstoffen (Verfahren AIBERS)

Oekologische Begleituntersuchungen zum Fichte/Erle-Mischungsversuch auf Pseudogley-Standorten

Soll die Fichte auf stauwasserbeeinflussten Boeden auch in Zukunft noch eine Bedeutung als Wirtschaftsbaumart behalten, so muessen von Fichten dominierte Bestaende fruehzeitig stabilisiert werden. Ein Moeglichkeit dazu ist die Mischung mit Baumarten, welche in der Lage sind, Boeden tief und intensiv zu durchwurzeln. Fuer die Roterle liegen Hinweise vor, dass sie auch die Stauhorizonte durchwurzelt. Neben einer stabilisierenden Wirkung durch den Wasserverbrauch und einer guenstigen oekochemischen Beeinflussung durch ihre milde Streu, soll langfristig durch die Durchwurzelungsdynamik die Bodenstruktur verbessert werden. Gleichzeitig geht aus der Literatur aber auch hervor, dass die Roterle in den Stickstosshaushalt eingreift und die pH-Werte in der Bodenloesung absenkt, dass die Basensaettigung abnimmt und die Aluminiummobilitaet waechst bei gleichzeitig abnehmender Phosphorverfuegbarkeit. Daher wird das waldbauliche Konzept der Fichten/Erlen-Mischung auf seine wasserhaushaltsbeeinflussenden und oekochemischen Auswirkungen hin ueberprueft.

Aufbau einer Daten- und Modellierungsplattform zur Berechnung von Stoffflüssen und gasförmigen Emissionen aus der Landwirtschaft (N, P, C, sonstige) sowie zur Bewertung von Minderungsmaßnahmen

Verschiedene Facheinheiten des UBA, insbesondere des FB II, bewerten die Umweltwirkungen landwirtschaftlich verursachter Stoffeinträge. Dazu gehören regelmäßig folgende Aufgaben a) Stickstoffbilanzierungen, b) die Quantifizierung von Stoffflüssen, c) die Bewertung von Minderungsmaßnahmen und d) die Datenbereitstellung für verschiedene Berichterstattungen. Um diese Aufgaben zukünftig weitgehend eigenständig erfüllen zu können, soll ein geeignetes Instrumentarium aufgebaut werden, das entsprechende Daten und Informationen vorhält, die Verknüpfung mit Modellen- und Rechenmethoden zur Beantwortung fachlicher Fragestellungen zulässt und bedarfsorientiert aktualisiert und weiterentwickelt werden kann. Basis für diese Daten- und Modellierungsplattform ist das Daten- und Methodengerüst der Universität Gießen (Arbeitsgruppe Prof. Bach).

Wechselwirkungen zwischen der Douglasie (Pseudotsuga menziesii) und dem Nährstoffhaushalt des Standorts, Teilvorhaben 2: Mykhorrhizierung und Wasserhaushaltsmodellierung

Aufgrund des Klimawandels gestaltet sich die Wahl der geeigneten Baumartenmischung auf einigen Standorten zunehmend schwierig. Durch ihre hohe Trockenheitstoleranz sowie der Möglichkeit einer erfolgreichen Mischung mit Buche eignet sich die Douglasie in Deutschland potentiell als Baumart im sich ändernden Klima. Die Standortsansprüche der Douglasie wurden in der Vergangenheit häufiger untersucht, es bestehen aber nach wie vor Defizite in der differenzierten Beurteilung speziell der Nährstoffansprüche dieser Baumart. Vor allem der Phosphorbedarf der Douglasie ist hoch, was standortsabhängig zu Mangelzuständen führen kann. Über die Auswirkungen des Douglasienanbaus auf den Standort bzw. den Nährstoffhaushalt gibt es widersprüchliche Forschungsergebnisse. Verschiedene Arbeiten liefern Hinweise auf einen deutlich veränderten Stickstoffhaushalt in Douglasienbeständen. Dies kann langfristige Auswirkungen auf die Vitalität, Nährstoffgleichgewichte, den Stickstoffaustrag ins Grundwasser, auf die Mykorrhizen-Gemeinschaft, sowie auf Treibhausgasemissionen haben. Gesamtziel des Projektes ist es, Aufschluss sowohl über die Auswirkungen des Standortes auf die Vitalität der Douglasie, als auch die Auswirkungen des Douglasienanbaus auf den Standort zu erlangen. Im Mittelpunkt des Projektes steht der Nährstoffhaushalt, der eine wichtige Rolle für die Vitalität und Stabilität von Wäldern spielt. Durch verbessertes Wissen über die Nährstoffansprüche der Douglasie und die Risikofaktoren einer Veränderung des Standorts durch die Douglasie kann der Anbau auf eine bessere ökologische Grundlage gestellt und standortsspezifische Entscheidungsgrundlagen bereit gestellt werden.

Wechselwirkungen zwischen der Douglasie (Pseudotsuga menziesii) und dem Nährstoffhaushalt des Standorts, Teilvorhaben 1: Nährstoff- und Treibhausgasdynamik

Aufgrund des Klimawandels gestaltet sich die Wahl der geeigneten Baumartenmischung auf einigen Standorten zunehmend schwierig. Durch ihre hohe Trockenheitstoleranz sowie der Möglichkeit einer erfolgreichen Mischung mit Buche eignet sich die Douglasie in Deutschland potentiell als Baumart im sich ändernden Klima. Die Standortsansprüche der Douglasie wurden in der Vergangenheit häufiger untersucht, es bestehen aber nach wie vor Defizite in der differenzierten Beurteilung speziell der Nährstoffansprüche dieser Baumart. Vor allem der Phosphorbedarf der Douglasie ist hoch, was standortsabhängig zu Mangelzuständen führen kann. Über die Auswirkungen des Douglasienanbaus auf den Standort bzw. den Nährstoffhaushalt gibt es widersprüchliche Forschungsergebnisse. Verschiedene Arbeiten liefern Hinweise auf einen deutlich veränderten Stickstoffhaushalt in Douglasienbeständen. Dies kann langfristige Auswirkungen auf die Vitalität, Nährstoffgleichgewichte, den Stickstoffaustrag ins Grundwasser, auf die Mykorrhizen-Gemeinschaft, sowie auf Treibhausgasemissionen haben. Gesamtziel des Projektes ist es, Aufschluss sowohl über die Auswirkungen des Standortes auf die Vitalität der Douglasie, als auch die Auswirkungen des Douglasienanbaus auf den Standort zu erlangen. Im Mittelpunkt des Projektes steht der Nährstoffhaushalt, der eine wichtige Rolle für die Vitalität und Stabilität von Wäldern spielt. Durch verbessertes Wissen über die Nährstoffansprüche der Douglasie und die Risikofaktoren einer Veränderung des Standorts durch die Douglasie kann der Anbau auf eine bessere ökologische Grundlage gestellt und standortsspezifische Entscheidungsgrundlagen bereit gestellt werden.

Nebenwirkungen von Pflanzenschutzmitteln auf Stickstoffumsetzungen im Boden und die Stickstoffversorgung von Pflanzen

Es wird die Beeinflussung von Nitrifikationsvorgaengen durch die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln geprueft und die Auswirkung auf die Naehrstoffversorgung von Pflanzen sowie deren Entwicklung verfolgt.

Nitratgehalte von Boeden, Nahrungspflanzen und Waessern

Durch Erhebungsuntersuchungen von Gemueseproben aus dem Feldgemuesebau und aus dem Haus- und Kleingartenbereich sowie Beregnungswaessern werden statistische Kennzahlen der Nitratgehalte erarbeitet. Landwirtschaftlich, forstwirtschaftlich und gaertnerisch genutzte sowie Oedlandstandorte werden in 3 Terminen bis auf 120 cm Bodentiefe auf Nitrat untersucht, um eine Stickstoffbilanzierung vornehmen zu koennen.

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