In the frame of the project microbial turnover processes of phosphorous shall be investigated in forest soils and drivers for the corresponding populations as well as their activity pattern shall be described. Furthermore microbial transport and uptake systems for phosphorous should be characterized to understand the competition between plants and microbes for phosphorous in more detail, in relation to the availability of phosphorous and other nutrients. Therefore it is planned to investigate different soil compartments with different nutrient amounts (litter layer - rhizosphere - bulk soil). To reach the described goal molecular metagenomic methods will be used to characterize the structure and function of microbial communities as well as to describe the regulation of selected important pathways. In addition quantitative real time PCR and enzymatic measurements will be used to describe the abundance and activity of the corresponding populations and to describe their relevance for P turnover in the different soil compartments under investigation. With this we hope to reconstruct mainly the microbial phosphorous cycle and give important data to improve the model development of P dynamics in forest soils.
Ziel ist die floristische und vegetationskundliche Bearbeitung von Naturwaldreservaten und Nationalparken (unmanaged forests). Neben der Dokumentation des aktuellen Zustands wird dabei das Augenmerk zunehmend auf die Veraenderung der Waldoekosysteme und ihre Ursachen gerichtet, wobei natuerliche Entwicklungen (Sukzession) und anthropogene Belastungen zu beruecksichtigen sind. Ueber zahlreiche Naturwaldreservate und Nationalparke in Niedersachsen, Hessen, Nordrhein-Westfalen und Sachsen-Anhalt erfolgen Untersuchungen zur Bioindikatorfunktion von ausgewaehlten Waldbodenpflanzen. Zunehmende Bedeutung erfahren die Ergebnisse im Vergleich mit bewirtschafteten Waldflaechen, z.B. im Hinblick auf die Diversitaet und Nachhaltigkeit von Waeldern.
Nach einem Flugzeugabsturz am Hohen Lindkogel bei Baden im Jahr 2008 wurde eine Abtragung des Oberbodens notwendig, um eine weitere Kontaminierung des Bodens und des Grundwassers durch Kerosin und Öl zu verhindern. Dieser Abtrag beeinträchtigt sowohl die Filter-, Puffer- und Speicherfunktionen des Bodens, die Keimbettbedingungen für Pflanzen und die Lebensbedingungen für Bodenmikroorganismen und damit den Stoffumsatz. Ziel der Studie ist es die Dauer und den Verlauf der Sukzession auf dieser Fläche zu dokumentieren.
On 18 Januar 1986 at the east-looking slope of the Kleiner Watzmann in the Berchtesgaden National Park a snow avalanche came down from an elevation of about 2.000 m to the Königssee near St. Bartholomae (610 m above see level). It destroyed 12 to 15 ha of old growth forests dominated by beech (Fagus sylvatica); about 2.000 m3 of wood were thrown down. The soil survace was not intensively effected by the snow avalange. Because the area is situated in the central protection zone of the national park no clearing procedure was done, and a free stand develeopment without any direct impact of man is allowed to take place. In 1989 permanent plots (3 transects, each starting in the surrounding forest and crossing to avalanche area) were established. Vegetation and stand structure records were carried out in 1989, 1994 and 1999. Vegetation development in the first place is characterised by (1) a re-establishment of the tree layer by the (beech) trees, which were bent to the ground but not killed by the avalanche, (2) by seedling and sapling establishment (especially Acer and Fraxinus, but not by pioneer trees) and (3) by continuing floristic composition of the ground vegetation (coverage increasing or decresing depending on the light conditions).
Es wird ein Zusammenhang zwischen der Morphometrie einer Reihe von Hauptholzarten und deren Stammabfluss hergestellt, um hieraus die wichtigsten bestandeshydrologischen Daten (Interzeption, Waldbodenniederschlag usw.) abzuleiten. Das Ziel der Untersuchung besteht darin, aufgrund von Luftbildaufnahmen, die die Morphometrie von Baeumen mit zu erfassen Imstande sind, Waldnettoniederschlagskarten zu fertigen, um die Wasserhaushaltsgroessen bewaldeter Gebiete genauer eingrenzen zu koennen.
In the Bavarian Forest National Park a brief, but intense storm event on 1 August 1983 created large windfall areas. The windfall ecosystems within the protection zone of the park were left develop without interference; outside this zone windfall areas were cleared of dead wood but not afforested. A set of permanent plots (transect design with 10 to 10 m plots) was established in 1988 in spruce forests of wet and cool valley bottoms in order to document vegetation development. Resampling shall take place every five years; up to now it was done in 1993 and 1998. On cleared areas an initial raspberry (Rubus idaeus) shrub community was followed by pioneer birch (Betula pubescens, B. pendula) woodland, a sequence well known from managed forest stands. In contrast to this, these two stages were restricted to root plates of fallen trees in uncleared windfalls; here shade-tolerant tree species of the terminal forest stages established rather quickly from saplings that had already been present in the preceeding forest stand. Soil surface disturbances are identified to be causal to the management pathway of forest development, wereas the untouched pathway is caused by relatively low disturbance levels. The simulation model FORSKA-M is used to analyse different options of further stand development with a simulation time period of one hundred years.
Phosphorus (P) is an essential nutrient for living organisms. Whereas agriculture avoids P-limitation of primary production through continuous application of P fertilizers, forest ecosystems have developed highly efficient strategies to adapt to low P supply. A main hypothesis of the SPP 1685 is that P depletion of soils drives forest ecosystems from P acquiring system (efficient mobilization of P from the mineral phase) to P recycling systems (highly efficient cycling of P). Regarding P fluxes in soils and from soil to streamwater, this leads to the assumption that recycling systems may have developed strategies to minimize P losses. Further, not only the quantity but also the chemistry (P forms) of transported or accumulated P will differ between the ecosystems. In our project, we will therefore experimentally test the relevance of the two contrasting hypothetical nutritional strategies for P transport processes through the soil and into streamwater. As transport processes will occur especially during heavy rainfall events, when preferential flow pathways (PFPs) are connected, we will focus on identifying those subsurface transport paths. The chemical P fractionation in PFPs will be analyzed to draw conclusions on P accumulation and transport mechanism in soils differing in their availability of mineral bound P (SPP core sites). The second approach is an intensive streamwater monitoring to detect P losses from soil to water. The understanding of P transport processes and P fluxes at small catchment scale is fundamental for estimating the P exports of forest soils into streams. With a hydrological model we will simulate soil water fluxes and estimate P export fluxes for the different ecosystems based on these simulations.
Die bundesweite Bodenzustandserhebung ergab, dass die Mehrzahl der Waldstandorte eine geringe bis sehr geringe Basensättigung aufweisen. Die Nährstoffnachlieferung für den aufwachsenden Baumbestand erfolgt auf diesen Standorten fast ausschließlich durch Nährstoffrückführung aus der Biomasse (Streu, starkes Totholz). Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Beitrag des Totholzes zur Nährstoffnachlieferung zu erfassen und die bei der Totholzzersetzung ablaufenden Stoffumsatzprozesse (Respiration, Auswaschung, Fragmentierung, Stickstoff-Fixierung, Stickstoff-Mineralisation) zu analysieren. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf eine Baumart, die Buche, als dominierende Baumart der Waldgesellschaften Mitteleuropas, und eine Versuchsfläche, auf der seit 10 Jahren Stoffflüsse (Eintrag, Austrag) und -umsätze (Streuzersetzung, Mineralisation, Pflanzenaufnahme) nach Bestandesauflichtung und Kalkung gemessen werden. Die Versuchsfläche zeichnet sich durch einen hohen Totholzvorrat aus, dessen Anfall datiert werden kann. Das Forschungsvorhaben dient zur Abschätzung des Totholzvorrates, der für einen nachhaltig ausgewogenen Nährstoffhaushalt eines Buchenwaldökosystems auf basenarmen Standort notwendig ist.
Die Funktionen des Waldes sind bedroht: Einträge von Schadstoffen, Risiken des Klimawandels und Einflüsse des Waldmanagements, besonders im Zuge der modernen Holzernte, haben negative Auswirkungen auf das komplexe Ökosystem Wald. Insbesondere den anthropogenen Einfluss durch Erntemaßnahmen gilt es in dieser Hinsicht zu minimieren. Strukturelle Schädigungen des Waldbodens durch stetig an Masse zunehmende Fahrzeuge müssen durch ein intelligentes Waldmanagement vermieden werden. Dabei nimmt der Bodenwassergehalt eine kritische Rolle ein: Verantwortlich für die mechanische Stabilität des Bodens muss dieser Parameter bei dem Maschineneinsatz berücksichtig werden. Dies ist derzeit nicht möglich, da keine zuverlässigen Prognosen der Feuchte in Rückegassen getroffen werden können. Das Ziel des geplanten Projektes ist somit die Untersuchung der jahreszeitlichen Dynamik des Bodenwasserhaushaltes und Ableitung von Prognosen zur räumlichen und zeitlichen Verteilung des Wassergehaltes in Rückegassen. Drei Versuchsstandorte sollen bodenphysikalisch untersucht und Parameter des Bodenwasserhaushaltes innerhalb eines Messnetzes kontinuierlich erfasst werden. Die Daten des intensiven Monitorings werden online in einer Cloud zur Verfügung gestellt, dort verarbeitet und der Wasserhaushalt des Standortes in einer Modellsimulation für die Rückegassen prognostiziert. Kritische Zustände der Befahrbarkeit können so standortspezifisch ermittelt werden. Ziel ist es eine Befahrbarkeitsvorhersage für die Fahrspuren innerhalb des Versuchsstandortes treffen zu können. Vorhersagekarten sollen kritische Bereiche der Befahrbarkeit klassifizieren und ausweisen und Hilfestellung bei der Maschineneinsatzplanung bieten. Das Projekt soll einen Beitrag zur Digitalisierung in der Forstwirtschaft leisten, indem ein automatischer Datentransfer relevanter Parameter zum Wasserhaushalt stattfindet, die jederzeit online über ein Cloudsystem abgerufen werden können.
Bodenentwicklung nach Einwirkung von Buchenblatt- und Wurzelstreu in Fichten-(Kiefern-)Reinbestaenden auf versauerten Waldboeden im Vergleich zum Fichten-(Kiefern-)Reinanbau.
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