Sustainable food production depends on the recovery of water, energy, and nutrients from waste streams within existing supply chains. Greenhouse hydroponic systems (HYP) and recirculating aquaculture systems (RAS) are two intensive food production systems that in combined production as an aquaponics system (AP) can utilize fish wastes as fertilizers, while recycling water and energy to increase both systems' sustainability and efficiency. However, despite significant environmental benefits, such systems current infrastructure costs limit widespread application. Implementing relevant technology for such resource-efficient systems requires designs that can optimize performance. AquapnicsOpti contributes to innovative, decarbonized, and resource-efficient food production systems by improving nutrient reuse, increasing energy efficiency and reducing fossil fuel dependence, reducing freshwater needs, and developing scalable models for improving microbial relationships for fish and plant health. In direct collaboration with stakeholders, we will analyze design aspects, business models and consumer preferences, while also carefully examining barriers and economic challenges of AP facilities in different countries. The consortium will take a holistic approach in the context of agroecology to evaluate AP operations in diverse geo-climatic zones and document how adaptations of their technologies and practices can better support local and regional food production. Relevant technology for such resource-efficient systems requires designs that explore and quantify multifactor interactions of biological components to maintain or enhance productivity beyond the capabilities of current AP systems. Scientific testing of microbial digester designs aims to maximise decomposition of fish wastes and provide plant crops with essential nutrients in bioavailable forms. Development and integration of smart biosensors to automatically collect water quality data and automate systems will facilitate operational monitoring and controls that are currently labour-intensive and not always timely. Design innovations will consider existing fish-plant AP pairs but evaluate and test the potential of other culturally acceptable species that would have production and marketing appeal. Simulations of operational conditions will be used to compare and contrast situational variables for AP stakeholder operators to consider, and for design engineers to optimise before modifications are implemented. Integral to this research, we will analyze a broad range of quantitative and qualitative data about stakeholder attitudes, regulatory policies and socio-economic conditions within the diverse geo-climatic zones represented among our project partners. Six research work packages (WP) emphasise integration across disciplinary lines, and the seventh WP ensures that sustained communications among them results in interdisciplinary deliverables and dissemination.
In diesem Vorhaben werden Anbauverfahren bereits etablierter Niedermoor-Paludikulturen in Bayern und Niedersachsen untersucht und optimiert sowie nachhaltige Produkte (weiter-) entwickelt. Ziel der Untersuchungen ist es, die langfristige Ertrags- und Qualitätsentwicklung von Typha, Phragmites, Phalaris und Carex auf den Bestandsflächen zu ermitteln und den Einfluss der Nährstoffversorgung und weiterer relevanter Faktoren zu quantifizieren. Die Auswirkungen von Nährstoffverfügbarkeit und einer möglichen Düngung auf die Biomassequantität und -qualität, den Stoffhaushalt (THG-Austausch und Nährstoffdynamik) und die Biodiversität werden untersucht. Die Anbauverfahren werden hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit bewertet. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal ist die Erstellung eines Pflanzenwachstumsmodells für Paludikulturarten. Die Projektpartner stellen die Infrastruktur und die Flächen in Süd- und Norddeutschland zur Verfügung: Großflächige 'Pilot Sites', 'Intensivmessstandorte' und insgesamt 36 'Mesokosmen'. Der Schwerpunkt des Vorhabens liegt auf der Nachhaltigkeit der gesamten Produktionskette vom Anbau bis zur Verwertung. Für stoffliche Verwertungskonzepte (Bioraffination, Biobasierte Werkstoffe) werden praxisnahe Untersuchungen durchgeführt. Das Konsortium wird im Projekt interdisziplinär zusammenarbeiten und gemeinsam mit Stakeholdern das Konzept der Paludikultur weiterentwickeln. Durch eine enge Zusammenarbeit mit Praxispartnern aus der Wirtschaft können kurzfristig praktische Ergebnisse in die Diskussion eingebracht und mittelfristig in die Umsetzung gebracht werden. Das Projekt soll bewerten, wie nachhaltig Niedermoor-Paludikulturen in Hinblick auf Produktivität, Verwertungsschienen und Ökonomie sowie auf Nährstoffdynamik, Biodiversität und Klimarelevanz auf Dauer sind. Die generierten Daten und Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag im Wissenstransfer z.B. im Bereich Emissionsminderung der Sektoren Landwirtschaft und Landnutzung.
Waterbase is the generic name given to the EEA's databases on the status and quality of Europe's rivers, lakes, groundwater bodies and transitional, coastal and marine waters, on the quantity of Europe's water resources, and on the emissions to surface waters from point and diffuse sources of pollution.
Durch die Verarbeitung und Förderung von Kalisalzen sind in Thüringen große Abraum- und Rückstandshalden entstanden. Die aufgehaldeten Salze werden niederschlagsinduziert aufgelöst und gelangen in Grund- und Oberflächengewässer. Das hoch mineralisierte Infiltrationswasser breitet sich im Grundwasser als Salzfahne aus und kann in Quellen wieder zutage treten. Am Beispiel der Kalirückstandshalde Sollstedt wird die Ausbreitung der in den Untergrund eingebrachten Salzlösung untersucht. Ziel des Vorhabens ist der Erwerb von Kenntnissen über die regionalen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse einerseits. Andererseits im Sinne der Wasserwirtschaft, Untersuchungen der Wasserverhältnisse im Hinblick auf ihre Salinität und Wasserwegsamkeit. Im Abstromgebiet der Halde Sollstedt liegen mehrere Quellen, die stark mineralisiert sind. Die Halde Sollstedt sowie der von ihr ausgehende Salzeintrag in Oberflächen- und Grundwässer ist aufgrund der topographischen Situation und der geologischen Verhältnisse als möglicher Teilverursacher der hohen Mineralisation der Quellen einzustufen. Als weiterer möglicher Teilverursacher der Quellwasserbelastung wird eine ehemalige Hausmülldeponie, die sich im vermuteten Einzugsbereich der Quellen befindet untersucht. Geogene Ursachen, wie bisher nicht bekannte, natürliche Salzvorkommen im Untergrund sind als Weitere Ursachen der hohen Quellwassermineralisation nicht auszuschließen.
The overarching goal of our proposal is to understand the regulation of organic carbon (OC) transfor-mation across terrestrial-aquatic interfaces from soil, to lotic and lentic waters, with emphasis on ephemeral streams. These systems considerably expand the terrestrial-aquatic interface and are thus potential sites for intensive OC-transformation. Despite the different environmental conditions of ter-restrial, semi-aquatic and aquatic sites, likely major factors for the transformation of OC at all sites are the quality of the organic matter, the supply with oxygen and nutrients and the water regime. We will target the effects of (1) OC quality and priming, (2) stream sediment properties that control the advective supply of hyporheic sediments with oxygen and nutrients, and (3) the water regime. The responses of sediment associated metabolic activities, C turn-over, C-flow in the microbial food web, and the combined transformations of terrestrial and aquatic OC will be quantified and characterized in complementary laboratory and field experiments. Analogous mesocosm experiments in terrestrial soil, ephemeral and perennial streams and pond shore will be conducted in the experimental Chicken Creek catchment. This research site is ideal due to a wide but well-defined terrestrial-aquatic transition zone and due to low background concentrations of labile organic carbon. The studies will benefit from new methodologies and techniques, including development of hyporheic flow path tubes and comparative assessment of soil and stream sediment respiration with methods from soil and aquatic sciences. We will combine tracer techniques to assess advective supply of sediments, respiration measurements, greenhouse gas flux measurements, isotope labeling, and isotope natural abundance studies. Our studies will contribute to the understanding of OC mineralization and thus CO2 emissions across terrestrial and aquatic systems. A deeper knowledge of OC-transformation in the terrestrial-aquatic interface is of high relevance for the modelling of carbon flow through landscapes and for the understanding of the global C cycle.