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Biogeochemical modelling of biosphere-atmosphere-hydrosphere interactions

This project aims at the improvement and testing of a modeling tool which will allow the simulation of impacts of on-going and projected changes in land use/ management on the dynamic exchange of C and N components between diversifying rice cropping systems and the atmosphere and hydrosphere. Model development is based on the modeling framework MOBILE-DNDC. Improvements of the soil biogeochemical submodule will be based on ICON data as well as on results from published studies. To improve simulation of rice growth the model ORYZA will be integrated and tested with own measurements of crop biomass development and transpiration. Model development will be continuously accompanied by uncertainty assessment of parameters. Due to the importance of soil hydrology and lateral transport of water and nutrients for exchange processes we will couple MOBILE-DNDC with the regional hydrological model CMF (SP7). The new framework will be used at field scale to demonstrate proof of concept and to study the importance of lateral transport for expectable small-scale spatial variability of crop production, soil C/N stocks and GHG fluxes. Further application of the coupled model, including scenarios of land use/ land management and climate at a wider regional scale, are scheduled for Phase II of ICON.

Hochauflösende Untersuchung des Baumwachstums in Abhängigkeit von der Kronenentwicklung in einem Auenwald-Mischbestand

Untersuchungen zum Zusammenhang von Belaubungsdichte bzw. Verzweigung und Dickenzuwachs bei Laubbäumen ergaben keine zwangsläufige Abnahme des Zuwachses bei stärker verlichteten Kronen und in vielen Fällen sogar einen vermehrten Radialzuwachs des Stammes in Brusthöhe. Die Allokation des Assimilate bei unterschiedlicher Verzweigungsentwicklung und Kronentransparenz ist weitgehend unbekannt. Zur genauen Beschreibung der Wachstumsvorgänge in einzelnen Kronenteilen von Altbäumen geschlossener Bestände soll die Phänologie von Längen- und Dickenwachstum in Abhängigkeit von meteorologischen Einflüssen erfasst werden. Der Zuwachs ausgewählter Äste wird mit Hilfe einer Krangondel zeitlich und räumlich hochaufgelöst analysiert. Als Erklärungshilfe für unterschiedliche Zuwachsverläufe sollen Spotmessungen der Photosynthese und Transpiration mit Bezug zur Blattfläche dienen. Mittels der Analyse der laufenden und der retrospektiven Zuwächse, wird die Konkurrenz zwischen Ästen sowie zwischen Ästen verschiedener Arten erfasst. Dazu werden auch die photosynthetisch wirksame Strahlung und die Effizienz der Blätter in der Licht- und Schattenkrone berücksichtigt. Durch die Vorhersage der Reaktionen des Ast-, Kronen-, Stamm- und damit Baumwachstums unter Konkurrenz lassen sich so Konsequenzen für die Behandlung artenreicher Mischbestände ableiten, die zum Erhalt der Struktur und der Artenvielfalt (auch unter sich ändernden Standortbedingungen) beitragen können.

Transpiration von Waldbäumen als zukünftiges ökophysiologisches Lebenszeichen für das forstliche Umweltmonitoring

Das forstliche Umweltmonitoring besteht aus einem abgestuften Design, das es ermöglicht durch wiederholte Inventuren (Level I) sowohl die Effekte in der Fläche zu erfassen, als auch aktuelle Veränderungen in Prozessen und Stoffflüssen an Intensiv-Monitoringflächen (Level II) zu messen. Die Verfügbarkeit von Wasser für die Transpiration ist für Pflanzen eine essentielle Grundlage, womit die Transpiration ein ebenso wichtiges Lebenszeichen von Waldbäumen darstellt wie die Photosynthese selbst. Die Transpiration wird jedoch trotz der zentralen Wichtigkeit als ökophysiologisches Lebenszeichen beim Intensiv-Monitoring bisher nicht gemessen. In dem vorgeschlagenen Projekt soll daher ein Modellsystem für das forstliche Umweltmonitoring (a) zur Messung der Transpiration mit moderner State-of-the- Art Technik und (b) zur verbesserten Schätzung der Sickerwasserraten entwickelt werden. Im Projekt wollen wir mittels dieser Modellsysteme die Nutzung der Bodenwasserressource von Einzelbäumen und Beständen mit verschiedenen Wurzelsystemen in Rein- und Mischbeständen untersuchen, um so das Zusammenspiel verschiedener Baumarten hinsichtlich der Trockenstressanfälligkeit und Resilienz zu untersuchen. Die Überführung der Messungen in das Umweltmonitoring würde die Beantwortung weiterer Fragestellungen ermöglichen, zum Beispiel nach einer möglichen langfristigen Anpassung des Wurzelraums bei Trockenstress. Damit können die Grenzen der Anpassungsfähigkeit der Waldbestände besser eingeschätzt werden. Die aktive Weitergabe der Erkenntnisse, des Designs und der Auswertungsroutinen in die AG Forstliches Umweltmonitoring wird eine langfristige Weiterentwicklung in allen Bundesländern stark ´unterstützen. Weiter wird dazu beitragen werden, auch Effekte von Klima(wandel)projektionen besser abzuschätzen.

Transpiration von Waldbäumen als zukünftiges ökophysiologisches Lebenszeichen für das forstliche Umweltmonitoring, Teilvorhaben 3: Neue Modelle für den Bodenwasserhaushalt

Das forstliche Umweltmonitoring besteht aus einem abgestuften Design, das es ermöglicht durch wiederholte Inventuren (Level I) sowohl die Effekte in der Fläche zu erfassen, als auch aktuelle Veränderungen in Prozessen und Stoffflüssen an Intensiv-Monitoringflächen (Level II) zu messen. Die Verfügbarkeit von Wasser für die Transpiration ist für Pflanzen eine essentielle Grundlage, womit die Transpiration ein ebenso wichtiges Lebenszeichen von Waldbäumen darstellt wie die Photosynthese selbst. Die Transpiration wird jedoch trotz der zentralen Wichtigkeit als ökophysiologisches Lebenszeichen beim Intensiv-Monitoring bisher nicht gemessen. In dem vorgeschlagenen Projekt soll daher ein Modellsystem für das forstliche Umweltmonitoring (a) zur Messung der Transpiration mit moderner State-of-the-Art Technik und (b) zur verbesserten Schätzung der Sickerwasserraten entwickelt werden. Im Projekt wollen wir mittels dieser Modellsysteme die Nutzung der Bodenwasserressource von Einzelbäumen und Beständen mit verschiedenen Wurzelsystemen in Rein- und Mischbeständen untersuchen, um so das Zusammenspiel verschiedener Baumarten hinsichtlich der Trockenstressanfälligkeit und Resilienz zu untersuchen. Die Überführung der Messungen in das Umweltmonitoring würde die Beantwortung weiterer Fragestellungen ermöglichen, zum Beispiel nach einer möglichen langfristigen Anpassung des Wurzelraums bei Trockenstress. Damit können die Grenzen der Anpassungsfähigkeit der Waldbestände besser eingeschätzt werden. Die aktive Weitergabe der Erkenntnisse, des Designs und der Auswertungsroutinen in die AG Forstliches Umweltmonitoring wird eine langfristige Weiterentwicklung in allen Bundesländern stark ´unterstützen. Weiter wird dazu beitragen werden, auch Effekte von Klima(wandel)projektionen besser abzuschätzen.

Transpiration von Waldbäumen als zukünftiges ökophysiologisches Lebenszeichen für das forstliche Umweltmonitoring, Teilvorhaben 2: Effektive Sap flow Messungen für das forstliche Umweltmonitoring

Das forstliche Umweltmonitoring besteht aus einem abgestuften Design, das es ermöglicht, durch wiederholte Inventuren (Level I) sowohl die Effekte in der Fläche zu erfassen als auch aktuelle Veränderungen in Prozessen und Stoffflüssen an Intensiv-Monitoringflächen (Level II) zu messen. Die Verfügbarkeit von Wasser für die Transpiration ist für Pflanzen eine essentielle Grundlage, womit die Transpiration ein ebenso wichtiges Lebenszeichen von Waldbäumen darstellt wie die Photosynthese selbst. Die Transpiration wird jedoch trotz der zentralen Wichtigkeit als ökophysiologisches Lebenszeichen beim Intensiv-Monitoring bisher nicht gemessen. In dem vorgeschlagenen Projekt soll daher ein Modellsystem für das forstliche Umweltmonitoring (a) zur Messung der Transpiration mit moderner State-of-the-Art Technik und (b) zur verbesserten Schätzung der Sickerwasserraten entwickelt werden. Im Projekt wollen wir mittels dieser Modellsysteme die Nutzung der Bodenwasserressource von Einzelbäumen und Beständen mit verschiedenen Wurzelsystemen in Rein- und Mischbeständen untersuchen, um so das Zusammenspiel verschiedener Baumarten hinsichtlich der Trockenstressanfälligkeit und Resilienz zu untersuchen. Die Überführung der Messungen in das Umweltmonitoring würde die Beantwortung weiterer Fragestellungen ermöglichen, zum Beispiel nach einer möglichen langfristigen Anpassung des Wurzelraums bei Trockenstress. Damit können die Grenzen der Anpassungsfähigkeit der Waldbestände besser eingeschätzt werden. Die aktive Weitergabe der Erkenntnisse, des Designs und der Auswertungsroutinen in die AG Forstliches Umweltmonitoring wird eine langfristige Weiterentwicklung in allen Bundesländern stark unterstützen. Weiter wird dazu beitragen werden, auch Effekte von Klima(wandel)projektionen besser abzuschätzen.

Steigerung der Resilienz des Hopfenbaus gegenüber den Folgen des Klimawandels: Untersuchung der Chancen und Risiken von Agri-PV im konventionellen Hopfenbau, Teilprojekt B

Steigerung der Resilienz des Hopfenbaus gegenüber den Folgen des Klimawandels: Untersuchung der Chancen und Risiken von Agri-PV im konventionellen Hopfenbau, Teilprojekt C

Steigerung der Resilienz des Hopfenbaus gegenüber den Folgen des Klimawandels: Untersuchung der Chancen und Risiken von Agri-PV im konventionellen Hopfenbau, Teilprojekt A

Steigerung der Resilienz des Hopfenbaus gegenüber den Folgen des Klimawandels: Untersuchung der Chancen und Risiken von Agri-PV im konventionellen Hopfenbau, Teilprojekt D

Quantitative Erfassung von Wasserhaushalt und photosynthetischer Stoffbilanz an einheimischen Wild- und Kulturpflanzen

Transpiration und CO2-Gaswechsel werden unter Freilandbedingungen erfasst. Ziel ist die Erarbeitung von Regulationsmechanismen zur Kennzeichnung der Anpassung unterschiedlicher Pflanzentypen.

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