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Ozon und Trockenstress - Wirkungen auf den Gaswechsel von Fichte

Das Projekt "Ozon und Trockenstress - Wirkungen auf den Gaswechsel von Fichte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Allianz Umweltstiftung durchgeführt. In der Waldschadensforschung ist derzeit nichts so umstritten wie die Ursachen der neuartigen Waldschaeden. Waehrend man die klassischen Rauchgasschaeden in Osteuropa groesstenteils auf hohe Konzentrationen an Schwefeldioxid zurueckfuehren kann, gewinnen im westlichen Europa bei wirksam sinkenden SO2 -Konzentrationen andere Schadgase an Bedeutung. Hier sind in erster Linie Photooxidantien und deren Vorlaeufersubstanzen wie Stickstoffoxide und organische Verbindungen, vornehmlich Kohlenwasserstoffe zu nennen. Die hauptsaechliche Immission von Photooxidantien ruehrt von Ozon, das unter der Vielzahl anderer, wesentlich kurzlebigerer Verbindungen als relativ stabiles Endprodukt anzusehen ist. O3 dient daher als Leitsubstanz fuer Photooxidantien. In zahlreichen Arbeiten wurde die Wirkung von Ozon auf Baeume untersucht, oft mit widerspruechlichen Ergebnissen. Zwar konnten durch die Behandlung Schaeden oder zumindest Veraenderungen an den Pflanzen festgestellt werden, aber die Rolle von Ozon bei der Entstehung neuartiger Waldschaeden ist nach wie vor umstritten. Eine moegliche Ursache hierfuer ist die Tatsache, dass der Grossteil der Untersuchungen zu diesem Thema im Labor oder unter laboraehnlichen Bedingungen an sehr jungen Pflanzen, in der Regel wenige Wochen bis Jahre alten Topfpflanzen erfolgte. Der grosse Wert solcher Laboruntersuchungen ist unumstritten, sie dienen dazu, grundsaetzliche Fragen und Einzelheiten reproduzierbar zu klaeren. Die Uebertragbarkeit auf das Geschehen unter Freilandbedingungen ist jedoch nur bedingt moeglich. Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich daher um Messungen im Freiland. Ziel dieser Arbeit ist es, den von MAIER-MAERCKER und KOCH (1991 und 1992) beschriebenen Effekt erhoehten Wasserverbrauchs an Fichte im Freiland unter Reinluft und erhoehter Ozonbelastung bei guter und schlechter Wasserversorgung im Jahrgang zu untersuchen. Ferner moegliche Schaeden unter definierten Bedingungen zu erzeugen und zu quantifizieren. Der Schwerpunkt lag dabei auf der kontinuierlichen Erfassung des CO2- und H2O-Gaswechsels, da hier Vorgaenge der primaeren Stoffproduktion erfasst werden. Das heisst, dass Veraenderungen im Kohlenstoff- und Wasserhaushalt schon bemerkt werden koennen, bevor ein Schaden sichtbar wird. Ferner wurde die Arbeit begleitet durch histologische Untersuchungen, um den kausalen Zusammenhang zwischen moeglichen Schaden und dessen Ursache und Wirkung herzustellen. Auch makroskopische Veraenderungen am Blatt wurden erfasst, sowie mikroskopische Betrachtungen der Nadeloberflaeche durchgefuehrt. Ergebnisse aus Nadelelementanalysen, Regenwasseranalysen vor und nach Beregnung der Messzweige sowie pH-Messungen rundeten das Bild ab.

Auswertung der Waldzustanddaten von 1986 bis 1995

Das Projekt "Auswertung der Waldzustanddaten von 1986 bis 1995" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Ordinariat für Weltforstwirtschaft und Institut für Weltforstwirtschaft und Ökologie der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Mitte der achtziger Jahre wurde in Europa ein System zum Monitoring des Waldzustands aufgebaut. Hintergrund war die starke Verschlechterung des Waldzustandes zu Beginn der achtziger Jahre in verschiedenen europaeischen Staaten als mutmassliche Folge der Luftverschmutzung. Im Laufe der zurueckliegenden Dekade wurden in mehr als 30 Staaten 25170 permanente Monitoringplots eingerichtet, davon ca. 5400 auf einem transnationalen Gitternetz von 16 x 16 km. Bei der Einrichtung jedes transnationalen Plots wurden u.a. die geographische Lage und die Hoehe ueber dem Meeresspiegel zur Standortcharakterisierung erfasst. Auf den Plots werden in jaehrlichen Intervallen die Kronenverlichtung sowie Blatt-/Nadelverfaerbungen von ca. 24 Baeumen erhoben. In den letzten Jahren wurden auf den Plots zusaetzlich Boden- und Blatt-/Nadelanalysen durchgefuehrt. Durch dieses Monitoringsystem liegen mittlerweile umfangreiche Datensaetze ueber den Waldzustand in Europa vor. Die Datensaetze bildeten die Grundlage fuer ein Forschungsvorhaben, das in den Jahren 1996 und 1997 von 8 europaeischen Forschungsinstituten durchgefuehrt wurde. Fuer das Forschungsvorhaben wurden zum einen die Qualitaet der erhobenen Daten bewertet und zum anderen die Entwicklung des Kronenzustands von sieben weitverbreiteten Baumarten in Europa (Picea abies, Pinus sylvestris, P. maritima, Fagus sylvatica, Quercus robur, Q. petraea und Q. ilex) untersucht. Weiterhin wurde geprueft, inwieweit der Kronenzustand durch die erhobenen Standortfaktoren erklaerbar ist. Fuer die Plots wurden Daten ueber Trockenstress und Luftverschmutzung modelliert. Schliesslich wurde der Zusammenhang zwischen Kronenzustand einerseits und Trockenstress sowie Luftverschmutzung andererseits untersucht.

Wirkung von UV-B-Strahlung und Wasserstress auf Fichte (Picea abies L. Karst.)

Das Projekt "Wirkung von UV-B-Strahlung und Wasserstress auf Fichte (Picea abies L. Karst.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Die Wirkung von UV-B-Strahlung (280-320 nm) auf Pflanzen ist vielschichtig und erst in Ansaetzen verstanden. Insbesondere bei Baeumen ist ueber die Wirkung von UV-B-Strahlung in Kombination mit anderen Umweltfaktoren wenig bekannt. Die Fichte Picea abies (L.) Karst ist eine wirtschaftlich wichtige Baumart Bayerns. Eine stete Zunahme der UV-B-Strahlungsintensitaet und ihre Auswirkung auf den Fichtenbestand ist deshalb nicht nur von oekologischer, sondern auch oekonomischer Bedeutung. Ziel des Projektantrags ist es, die interaktive Wirkung von UV-B-Strahlung und sommerlichem Trockenstress auf Jungfichten zu untersuchen. Unter Ausnutzung der natuerlichen Erhoehung der UV-B-Strahlung mit zunehmender Hoehe in der Troposphaere werden Klimakammerexperimente auf dem Wank in 1780 m ue.N.N. in speziell dafuer entwickelten Solardomen durchgefuehrt. Schwerpunkte der Arbeiten sind Untersuchungen ueber die Auswirkung der zunehmenden UV-B-Strahlung auf den photosynthetischen Gaswechsel, die Emission von fluechtigen organischen Verbindungen, die Bildung von isoprenoiden Verbindungen in den Nadeln sowie auf die pflanzlichen Schutzsysteme den antioxidativen Stoffwechsel und die UV-B Schirmpigmente der Fichten. Mit Hilfe dieser Untersuchungen sollen (i) Aussagen ueber das jahreszeitliche Verhalten der Fichten erarbeitet, (insbesondere in welcher Phase der Nadelentwicklung die Beeinflussung durch UV-B-Strahlung am hoechsten ist, (ii) der Einfluss von sommerlichem Trockenstress auf dieses Verhalten beschrieben, (iii) und moegliche Konsequenzen fuer das Wachstum der Fichten abgeschaetzt werden.

Das Zusammenwirken von Ozon und Trockenheit bei der Entstehung von Waldschaeden

Das Projekt "Das Zusammenwirken von Ozon und Trockenheit bei der Entstehung von Waldschaeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Forstwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl für Forstbotanik durchgeführt. Ziel dieser Arbeit war es, das Zusammenwirken von Ozon und Trockenheit und dessen Wirkungen auf den CO2- und H2O-Gaswechsel an Fichte im Freiland zu untersuchen. Hier insbesondere die Wirkung auf das Spaltenregelvermoegen, den Kohlenstoff und Wasserhaushalt. Als Ergebnis laesst sich festhalten, dass es eine Wirkung von Ozon sowohl auf Spaltenregelvermoegen, wie Wasserhaushalt gibt, die sich bei dem Auftreten von Trockenheit verstaerkt. Durch den gestoerten Wasserhaushalt kommt es zu Beeintraechtigungen des Kohlenstoffhaushalts. Die beobachteten Schaeden waren jedoch ausschliesslich latenter Natur. Rein aeusserlich sichtbare Veraenderungen konnte nicht beobachtet werden. Die beobachteten Veraenderungen im Wasserhaushalt koennen jedoch unter bestimmten Klimabedingungen zu einer verstaerkten Anfaelligkeit gegenueber Trockenstress fuehren. So koennten manche Trockenschaeden auf Ozon zurueckgefuehrt werden.

Klimatologie und Waldsterben - Der Trockenstress

Das Projekt "Klimatologie und Waldsterben - Der Trockenstress" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 07 Philosophische Fakultät, Geographisches Institut durchgeführt. Bei der Diskussion der Waldschaeden der 80er Jahre wird Trockenstress haeufig als Mitverursacher genannt. Aufbauend auf verschiedenen aelteren Ansaetzen zur Bestimmung dieses Phaenomens (Duerregrade etc) wird der Begriff der klimatologischen Trockenperiode eingefuehrt und auf Datensaetze aus dem Raum Basel und dem Raum Aachen angewandt. Dabei wird die zeitliche Verteilung von Trockenperioden unterschiedlicher Dauer und verschieden grossen Wasserdefizits (40 mm, 60 mm, 100 mm) analysiert. Fuer die Daten der Klimastation Basel erfolgt eine Zuordnung der Trockenperioden zu den seit 1930 im Kanton Basel-Land durch die Forstwirtschaft dokumentierten duerrebedingten Waldschaeden. Die Ergebnisse unterstuetzen die These, dass eine Haeufung von laengerdauernden Perioden mit Strahlungswetter und Wassermangel bei der Entwicklung der Waldschaeden in den letzten 15 Jahren eine erhebliche Rolle spielt. Dabei sind als Wirkungsmechanismen sowohl der Trockenstress selbst als auch die mit Strahlungswetter verbundene hoehere Produktion von Photooxidantien in Rechnung zu stellen.

Mykorrhizierung und Stresstoleranz von Buchen

Das Projekt "Mykorrhizierung und Stresstoleranz von Buchen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Botanisches Institut, Lehrstuhl Physiologische Ökologie der Pflanzen durchgeführt. In einer Fallstudie wird am Beispiel Conventwald (Schwarzwald, Naehe Freiburg) der Einfluss antropogen verursachter Stoffeintraege auf Misch- und Reinbestaende von Buchen analysiert. Dies umfasst auch Reaktionen auf Trockenstress. Ueber Messungen zum Gaswechsel (Photosynthese) und durch die Analyse biochemischer Stressparameter sollen an sechs verschiedenen Klonen physiologische Reaktionen der Baeume und der Grad ihrer Stresstoleranz beschrieben werden. In unserem Teilprojekt wird zusaetzlich die Mykorrhizierung (Art und Umfang) von Buchenfeinwurzeln unter den verschiedenen Standortbedingungen charakterisiert und der Einfluss dieser Symbiose auf die Stresstoleranz der Buchen erfasst. Die Pilzpartner der Symbiose werden aufgrund morphologischer und molekularer (DNA-Sequenzanalyse) Merkmale, ihr physiologischer Zustand und der Grad der Mykorrhizierung ueber pilzspezifische Marker (Ergosterin, Chitin, Mannit, Trehalose etc) bestimmt.

Einsatz von Biokohle und Rhizobacteria und ihr Potential zur Verbesserung der Bodeneigenschaften für den Leguminosenanbau unter Trockenstress (AvH Egamberdieva)

Das Projekt "Einsatz von Biokohle und Rhizobacteria und ihr Potential zur Verbesserung der Bodeneigenschaften für den Leguminosenanbau unter Trockenstress (AvH Egamberdieva)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftsbiogeochemie durchgeführt. Biochar, a black carbon sequestering material, and an active plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) community have both been shown to enhance soil productivity and plant growth, although they have not been tested under drought affected field conditions. This research project will investigate how the addition of biochars, derived from maize silage and PGPR can improve the soil biological, chemical, physical properties, plant growth and nutrient uptake on drought affected soils where water scarcity and low soil organic matter status are major factors limiting crop production. In greenhouse and field experiments we will test the hypothesis that PGPR along with biochar application is an effective strategy to reduce soil degradation by drought and to increase soil fertility by enhancing soil organic matter status, soil microbial activity and nutrient availability, apart from having other beneficial effects such as C sequestration. In addition it is expected that biochar may protect bacteria under drought stress in soils, increasing their survival in soil, where competition with native microorganisms for nutrients is very high. Moreover, potential of biochar as inoculums carrier can promote its production from biological wastes, preventing these materials from emitting large amounts of carbon dioxide into the atmosphere by being burned or composted. The project will give an opportunity to expand current research on biochar and bacterial fertilizer amendments for alfalfa of degraded and low-fertility soils in Europe to a wider range of soil types and climate conditions, from which we can expect new insights into the way biochars interact with soils and soil biota in general. Improving soil quality by biochar and PGPR can make a great impact on the sustainability of the profitable use of the affected soils, in particular under conditions of climate change.

Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserverfügbarkeit für die Wälder Baden-Württembergs

Das Projekt "Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserverfügbarkeit für die Wälder Baden-Württembergs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie durchgeführt. Die aktuellen Klimaprognosen sagen für weite Teile Baden-Württembergs die Zunahme von Extremwetterlagen und - je nach Standort eine mehr oder weniger starke - Erhöhung des Trockenstressrisikos für Wälder voraus. Um die Auswirkung des sich ändernden Trockenstressrisikos auf Baumwachstum und -vitalität abschätzen zu können, werden Wasserhaushaltsinformationen im kleinräumigen Geländemaßstab benötigt. Die Wasserverfügbarkeit hängt neben den lokalen Witterungsbedingungen von den hydraulischen Bodeneigenschaften und von Dichte, Baumartenmischung und Wurzelraum der Waldbestände ab. Auf lokaler und kleinräumiger Ebene soll die Wasserverfügbarkeit mittels physikalisch basierter Wasserhaushaltsmodelle berechnet werden, in welche diese Standortseigenschaften als Steuergrößen eingehen. Das Trockenstressrisiko, d.h. die Auftretenswahrscheinlichkeit von Wassermangel, wird über statistische Auswertungen aus den modellierten Zeitreihen von Wassergehalten und Saugspannungen abgeleitet. Die Parameter der so ermittelten Häufigkeitsverteilungen von Wasserdefiziten werden durch multiple Regressionsmodelle mit Hilfe kartierter Informationen zu Gelände-, Boden- und Bestandseigenschaften sowie meteorologischen Größen auf größere Landschaften und Regionen übertragen. Letztlich sollen die erstellten Regressionsmodelle verwendet werden, um das Trockenstressrisiko für die gesamten Waldflächen Baden-Württembergs unter den derzeitigen und den für die Zukunft prognostizierten Klimabedingungen abzuschätzen. Die Projektergebnisse sollen Waldbewirtschaftern in Form von Risikokarten zur Verfügung gestellt werden.

Kausale Untersuchungen zur Disposition von Fichten unter Trockenstress fuer den Befall durch nadelfressende Insekten

Das Projekt "Kausale Untersuchungen zur Disposition von Fichten unter Trockenstress fuer den Befall durch nadelfressende Insekten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Forstwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl für Angewandte Zoologie durchgeführt. Es wird untersucht, ob, wann und wie ein gezielter Trockenstress die Befallsdisposition von Fichten gegenueber Nadelfressern veraendert. Der Dispositionszustand der Baeume wird zeitgleich mit dem Trockenstress oder nach einer einjaehrigen Erholungsphase der Pflanzen bei optimaler Wasserversorgung bestimmt. Einen Untersuchungsschwerpunkt stellen parallel laufende phytochemische Analysen dar. Mit ihnen sollen die Konzentrationen insektenphysiologisch relevanter Nadelinhaltsstoffe (Kohlenhydrate, freie und proteingebundene Aminosaeuren sowie phenolische Verbindungen) in ihrer zeitlichen Veraenderung und der Abhaengigkeit vom Wasserregime bestimmt und in Relation zu dem Entwicklungserfolg der Insekten gesetzt werden. Der durch Trockenheit bedingte physiologische Zustand der Fichte soll in seiner Bedeutung fuer die Populationsdynamik forstlich relevanter Nadelfresser auf kausaler Ebene besser verstanden werden.

Entwicklung und Erprobung von Pflanzenstaerkungsmitteln pflanzlicher Herkunft zur Erhoehung der Vitalitaet und Widerstandsfaehigkeit von Waldoekosystemen gegenueber Ozon, Stickoxid, anderen Luftschadstoffen und Trockenstress

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung von Pflanzenstaerkungsmitteln pflanzlicher Herkunft zur Erhoehung der Vitalitaet und Widerstandsfaehigkeit von Waldoekosystemen gegenueber Ozon, Stickoxid, anderen Luftschadstoffen und Trockenstress" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Pflanzenchemie und Holzchemie, Lehrstuhl für Pflanzenchemie und Ökotoxikologie durchgeführt. Der Wald zaehlt zu den sensiblen Bioindikatoren gegenueber sich veraendernden Umweltbedingungen. Beim Oekosystem Wald mit seinen vielfaeltigen Regelmechanismen sind Stoerungen nicht sofort erkennbar, gleichzeitig bleiben aber durch Luftschadstoffe, selbst bei Minderung z. B. von SO2-Immissionen, eingetretene Schaeden nachhaltig wirksam. Daraus ergibt sich die dringende Notwendigkeit, durch vielfaeltige Massnahmen die Widerstandsfaehigkeit der Waldoekosysteme zu verbessern, um so den Schadensverlauf spuerbar zu mildern. In steigendem Umfang beeintraechtigen lokal nicht beeinflussbare atmosphaerische Spurenstoffe und Klimaeinfluesse, wie der steigende Stickstoff-, Ozon- und Oxidantiengehalt der Luft sowie Wind und Trockenheit, Wachstum und Entwicklung forstlicher Kulturen und ganzer Oekosysteme. Die Zielstellung der Arbeit besteht darin, umweltfreundliche Pflanzenstaerkungsmittel gegenueber Ozon, Oxidantien und Trockenstress zu entwickeln. Im Ergebnis der Arbeiten wurde ein Pflanzenstaerkungsmittel mit dem Namen Freivital E entwickelt. Durch dieses umweltvertraegliche Mittel sollen die inneren Abwehrkraefte der Pflanzen gegen Oxidantien, andere Luftschadstoffe und Trockenstress mobilisiert, die grosse Anfaelligkeit der Waldoekosysteme gegenueber Ozonimmissionen und anderen Stressfaktoren vermindert und die hohen Waldschaeden deutlich eingeschraenkt werden.

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