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Katrin Eder: „Der Waldorfschulverein Hunsrück-Mosel setzt mit Referenzprojekt neue Maßstäbe für den nachhaltigen Holzbau“

Erweiterungsbau aus Holz an Freier Waldorfschule Kastellaun wird mit 100.000 Euro über das Klimabündnis Bauen gefördert „Rund die Hälfte des weltweiten Rohstoffverbrauchs und etwa 40 Prozent aller CO2-Emissionen fallen im Bausektor an. Es ist deshalb besonders wichtig, dass wir in diesem Bereich eine Wende hin zu mehr Nachhaltigkeit und effizienterer Ressourcennutzung schaffen. Der neue dreigeschossige Erweiterungsbau der Freien Waldorfschule Kastellaun kombiniert den Anspruch, einer steigenden Anzahl an Schülerinnen und Schülern räumlich gerecht zu werden mit einer nachhaltigen Holzbauweise, die durch eine besonders angenehme Atmosphäre auch das Wohlbefinden und die Kreativität während des Unterrichts steigern soll. Als Referenzprojekt für zukünftige Vorhaben setzt das Gebäude neue Maßstäbe für nachhaltigen, wirtschaftlichen und kreislauffähigen Holzbau“, sagte Klimaschutzministerin Katrin Eder anlässlich einer Förderung für das Projekt in Höhe von 100.000 Euro über das Klimabündnis Bauen. Das Erd- und Obergeschoss sowie die überdachten Bereiche des Gebäudes werden komplett in Vollholz gebaut. Zudem erhält das Gebäude ein begrüntes Flachdach. Im Erweiterungsbau entstehen neue moderne Klassenzimmer, ein Mehrzweckraum, eine großzügig überdachte Pausenhalle sowie ein Raum für bildende Kunst. Bianca Dörrheide, Geschäftsführerin der Freien Waldorfschule Kastellaun, sagte: „Mit unserem Erweiterungsbau setzen wir ein klares Zeichen: Modernes Bauen und kon-sequenter Klimaschutz gehören untrennbar zusammen. Durch die innovative, zirkulä-re Massivholzbauweise schaffen wir nicht nur ein ökologisches Vorbildprojekt, sondern vor allem dringend benötigten Raum für unsere Schulgemeinschaft. In den neuen, lichtdurchfluteten Räumen entsteht ein inspirierendes pädagogisches Umfeld, das Kreativität und Wohlbefinden fördert und in jeder Hinsicht den Werten von morgen entspricht.“ Für das Bauvorhaben werden insgesamt 2,1 Millionen Euro aufgewendet. Als sogenanntes „Nachhaltiges Gebäude Plus“ hat das Gebäude sehr geringe Treibhausgas-Emissionen und es werden schadstofffreie Materialien eingesetzt. Das Projekt ist das erste Schulgebäude in dieser Größenordnung, das ein zirkuläres Massivholzkonstruktionssystem einsetzt, das ganz ohne Metall und Kleber auskommt. Die Holzwände werden nur mit Holz-Holz-Verbindungen zusammengehalten. Geschossdecken und Dach bestehen aus einer einfachen, rückbaubaren Holzbalkenlage – die Dämmung des Gebäudes wird ausschließlich aus natürlichen, nachwachsenden und kompostierbaren Rohstoffen wie Holzfaser oder Zellulose hergestellt. Beim Bau kommen Hölzer verschiedener Baumarten zum Einsatz: Für die tragenden Konstruktionshölzer werden überwiegend Nadelhölzer wie Fichte und Tanne verwendet. Die Außenfassade wiederum wird aus Lärche gefertigt und die Holzfedern im Vollholzwandsystem aus Buche. Die insgesamt rund 550m3 Holz stammen allesamt aus der Region und sind FSC-, PEFC- oder gleichwertig zertifiziert. Innerhalb der Holzwerk- und Dämmstoffe können mehr als 380 Tonnen CO2 gespeichert werden. „Besonders beeindruckend ist die Zirkularität des Gebäudes: Am Ende seiner Nutzungsdauer kann es fast vollständig zerlegt und die Materialien wiederverwendet oder natürlich abgebaut werden. Dadurch bleibt das Gebäude modular und langfristig erweiterbar“, zeigte sich Katrin Eder begeistert. Hintergrund zu Projekten des „Klimabündnis Bauen“ Seit der Beschlussfassung durch den Ministerrat am 24. Mai 2022 über das Konzept „Klimabündnis Bauen in Rheinland-Pfalz – nachwachsende und kreislaufeffiziente Rohstoffe stärken“ wurden nachstehende Projekte über dieses Programm durch das Klimaschutzministerium finanziell unterstützt (Stand 18. November 2025): Forschungsprojekte zur Stärkung der Verwendung nachwachsender Rohstoffe Im Bereich der Forschung wurden insgesamt sieben Forschungsprojekte finanziell mit über zwei Millionen Euro unterstützt: *    „Erstellung eines Bauwerks mit einem neuartigen Tragsystem aus Eichenschwachholz“ (Hochschule Trier) *    „HIVE HOME“ (Hochschule Koblenz) *    „Kreislaufeffizientes Bauen mit Holz/Re-Use-Holzbauelemente“ (Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau) *    „Gewachsene Dorfstrukturen stärken – Aufwertung der Bausubstanz mit Methoden der seriellen Sanierung“ (Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau) *    „Reversibler Holzmodulbau in einer Bestandshalle“ – Landesgartenschau 2027 (Stadt Neustadt an der Weinstraße) *    „PV-Parkplatzüberdachung aus acetylierter Buche“ – Landesgartenschau 2027 (Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau) *    Bauen mit Lehm und Eichenholz (Fachwerk 2.0, „TiCO“) (Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau) Machbarkeitsstudien Eine Machbarkeitsstudie ist eine systematische Voruntersuchung, die prüft, ob ein Sanierungsvorhaben technisch, wirtschaftlich, rechtlich und organisatorisch realisierbar ist. Sie dient als Entscheidungsgrundlage für den Bauherren, bevor detaillierte Planungen beginnen: *    „Machbarkeitsstudie über die energetische und serielle Sanierung der Skatehalle in Trier“ (Stadt Trier) *    „Machbarkeitsstudie über die serielle Sanierung des St.-Willibrord-Gymnasiums in Bitburg“ (Kreisverwaltung des Eifelkreises Bitburg-Prüm) *    „Machbarkeitsstudie über die serielle Sanierung und evtl. Erweiterung der Kindertagesstätte in der Gemeinde Morscheid (Verbandsgemeinde Ruwer) „Leuchtturmprojekte“ des Holzbaus Ein weiterer Schwerpunkt vom Klimabündnis besteht in der Förderung von hoch innovativen und musterhaften Holzbauten, die Vorbildcharakter für den modernen Holzbau haben. Insgesamt wurden rund 2,55 Millionen Euro an Förderung an folgende Projekte ausgereicht: *    „Neubau von drei Feuerwehrhäusern als Systembaukasten mit regionalem Holz in den Gemeinden Börrstadt, Breunigweiler und Steinbach“ (Verbandsgemeinde Winnweiler) *    „Mörs:DORF - Neubau eines generationsübergreifenden Dorfzentrums in Holzbauweise als Begegnungs- und Lernort in der Gemeinde Mörsdorf“ (Verbandsgemeinde Kastellaun) *    „Bau einer Wetterschutzhütte“ als Ergebnis eines Studierendenwettbewerbs im Forstamt Westrich“ *    „Nachhaltige Sanierung der Dachlandschaft der Grundschule in der Gemeinde Essenheim” (Verbandsgemeinde Nieder-Olm) *    „Neubau multifunktionaler Forsthof in Annweiler mit Kastanienhybridträgern“ (Trifels Natur GmbH) *    „Neubau eines Gesundheitszentrums in Holz in Bad Kreuznach“ (Unternehmen Enk Verwaltung GmbH/Langenlonsheim) *    „Bau von innovativen Fahrzeughallen in Holz-Beton-Hybridbauweise für die Betriebsfahrzeuge der Stadtwerke und der Stadt Trier im Energie- und Technikpark“ (Stadtwerke Trier) *    „Neubau eines vierstöckigen energieeffizienten Verwaltungsgebäudes aus Holz in Ingelheim“ (Kreisverwaltung Mainz-Bingen) *    „Neubau einer Interimsschule für das Regino-Gymnasium Prüm in demontierbarer Holz-Modulbauweise“ (Kreisverwaltung des Eifelkreises Bitburg-Prüm) *    „Neubau eines Aussichtsturms auf dem Idarkopf bei Stipshausen“ (Verbandsgemeinde Herrstein-Rhaunen) *    „Sanierung der Fassade und energetische Komplettsanierung der Grundschulturnhalle in der Gemeinde Körperich“ (Verbandsgemeinde Südeifel) *    „Neubau von zwei Feuerwehrgerätehäusern in modularer Holzbauweise als Prototyp in den Gemeinden Palzem und Lampaden“ (Verbandsgemeinde Saarburg-Kell) *    Neubau einer multifunktionalen Begegnungsstätte aus Holz in der Stadt Rheinböllen (Rhein-Hunsrück-Kreis) Öffentlichkeitsarbeit: Eine weitere wichtige Säule des Klimabündnisses ist die Vermittlung von Wissen an die verschiedenen Zielgruppen zur Steigerung des klimafreundlichen Bauens. Dafür wurde unter anderem eine eigene Homepage aufgebaut und verschiedene Veranstaltungen finanziell unterstützt: * „Westerwälder Holztage 2025“ in Oberhonnefeld-Gierend * Zweitägiges Fachsymposium zum Thema „Kommunales Bauen, Serielles Sanieren und kostengünstiges Bauen mit Holz“ in Saarburg und Konz * Preisverleihung „Holzbaupreis Rheinland-Pfalz 2024“ in Mainz * „7. Trierer Waldforum – Auf dem Holzweg!? Mit Holznutzung und verstärktem Holzbau unterwegs zu mehr Klimaschutz und gesunden Wäldern“ in Trier * Beteiligung am Forum Bois Construction 2025 und 2026 in Paris Außerdem setzt sich das Klimabündnis für die Umsetzung des eingeführten Umweltlabels „Holz von Hier®“ ein. Weitere Informationen zum Klimabündnis Bauen finden Sie unter klimabuendnis-bauen.rlp.de <https://klimabuendnis-bauen.rlp.de>

Evaluierung der Elektro-Ultrafiltration zur Erfassung der Stickstoffnachlieferung auf langjährig ungedüngten Standorten

Versuchsziel: Mit dem Versuch wird geprüft, ob sich eine unterschiedliche N-Nachlieferung auch dann in entsprechenden extrahierbaren organischen N-Gehalten widerspiegelt, wenn der Humusgehalt im Boden ähnlich hoch ist. Hintergrundinformation: Für die Bestimmung der N-Nachlieferung gibt es noch keine sichere Methode. Auch die weit verbreitete EUF-Methode vermag lediglich zwischen Standorten mit stark unterschiedlichen Humusgehalten zu unterscheiden. Standorte mit etwa gleichem Humusgehalt, aber unterschiedlichem N-Nachlieferungspotential kann die Methode jedoch nicht differenzieren. Nach erfolgreichen Vorarbeiten mit der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Analyse geringer Zellulosemengen (= leicht abbaubarer C im Boden) soll untersucht werden, ob sich das unterschiedliche N-Nachlieferungspotential von Böden eines Standortes (fast gleicher Humusgehalt) mit der NIRS besser differenzieren lässt als mit der EUF-Methode. Als weitere Methode soll die Extraktion mit CaCl2 geprüft werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2322: Systemökologie von Böden - das Mikrobiom und die Randbedingungen modulieren die Energieentladung, Teilprojekt: Kohlenstoff- und Energieumsatz von komplexen Substraten und in intakten Böden

Die Effizienz des Kohlenstoffumsatzes im Boden hängt vom Ausgangssubstrat und den Bodenbedingungen ab, die zusammen die Stoffwechselwege steuern und zu einer charakteristischen Kohlenstoff- und Energienutzungseffizienz führen. In der ersten Projektphase lag der Fokus auf der Nutzung einfacher Substrate (Glukose, Cellobiose, Cellulose) in homogenisiertem Boden, um eine umfassende Charakterisierung des Substratabbaus mit Aktivitätsmessungen spezifischer Enzyme und kalorespirometrischen Messungen zu ermöglichen. Dabei zeigten sich interessante zeitliche Muster, wie die Entkopplung der Wärme- und CO2-Flussspitzen, und räumliche Effekte, wie die Veränderung der Abbaukinetik bei unterschiedlichem Substrateinbaugrad. In der zweiten Phase wollen wir diese Erkenntnisse in zwei Hauptrichtungen vertiefen. Zunächst streben wir eine breitere Auswahl von Substraten mit gleichem Kohlenstoffgehalt (6 Kohlenstoffatome; Glucose, Cellobiose, Lysin, Phenol), aber unterschiedlichen Verbrennungsenthalpien und Gibbs-Energien an, um den Einfluss dieser Substrateigenschaften auf den Kohlenstoff- und Energieumsatz sowie auf Enzymaktivitäten und mikrobielle Gemeinschaften in vergleichenden Inkubationen zu untersuchen. Diese Aufgabe ist im Kernexperiment „E-ComPLEX“ gebündelt, an dem mehrere Projekte beteiligt sind und das unter der Leitung dieses Projekts durchgeführt wird. Das Hauptziel von E-ComPLEX ist es zu verstehen, wie effizient das Mikrobiom das Primärsubstrat nutzt, indem es Kohlenstoff und Energie in seiner eigenen Biomasse fixiert und Bausteine aus diesem Sekundärsubstrat recycelt. Ergänzend zu E-ComPLEX führen wir Experimente mit Mischsubstraten durch, um den Einfluss der Stöchiometrie der verfügbaren Nährstoffe im Boden, insbesondere der Stickstoffverfügbarkeit, auf den Kohlenstoff- und Energieumsatz bei der Nutzung von C6-Substraten zu untersuchen. Der weitere Schwerpunkt des Projekts in der zweiten Phase liegt auf Experimenten mit intakten Bodenkernen anstelle von homogenisiertem Boden. Es ist bekannt, dass die Position des Substrats im Porenraum die Zugänglichkeit für das Mikrobiom sowie die Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen und damit die Umsatzkinetik des Substrats steuert. Ziel des Projekts ist es, den Einfluss der natürlichen Substratverteilung auf den Kohlenstoff- und Energieumsatz bei der Wiedervernässung trockener Böden zu untersuchen. Obwohl die Ausgangssubstrate in intakten Böden unbekannt sind, sind Vergleiche mit neu verdichteten Referenzproben gleicher Lagerung, Feuchtigkeit und labiler C-Menge möglich. Mittels Röntgen-CT kann die räumliche Heterogenität erkannt und mit Unterschieden in der Umsatzkinetik in Verbindung gebracht werden. Das Projekt Microheat-2 leistet zudem in vielfältiger Weise wichtige Beiträge zum Schwerpunktprogramm 2322: Es führt Kalorimetermessungen für andere Projekte durch, steuert Röntgen-CT-Messungen bei und stellt Messdaten für Modellierungsprojekte bereit.

Nachhaltige Pulverlacke für industrielle Anwendungen

Zielsetzung: Aufgrund aktueller umwelt- und gesundheitspolitischer Erfordernisse ist die Reduzierung von Energie und die völlige Vermeidung von Mikroplastik bei gleichzeitiger, nachhaltiger Verbesserung wirtschaftlich-technologischer sowie umweltschonender Aspekte, ein zentrales Anliegen von Lackrohstoffanbietern, Lackherstellern und industriellen Lackanwendern. Eine in Frage kommende Technologie zur Beschichtung von industrienahen Produkten ist die Pulverlackapplikation. Aus diesen Gründen haben sich die Projektpartner iLF Magdeburg GmbH, Ganzlin Beschichtungspulver GmbH und die Otto-von-Guericke Universität Magdeburg das ehrgeizige Ziel gesteckt, eine biologisch abbaubare Beschichtung als Pulverlack zu entwickeln und den Eintrag von nicht abbaubaren Partikeln aus Kunststoffen während und nach der Nutzung der beschichteten Bauteile zu verhindern. Es werden verschiedene Arten der Biokunststoffe unterschieden. Dabei existieren neben den biologisch abbaubaren Kunststoffen aus nachwachsenden und fossilen Rohstoffen auch biologisch nicht abbaubare Biokunststoffe. Im Rahmen des hier beschriebenen Vorhabens wird der Fokus auf die biologisch abbaubaren Kunststoffe gelegt. Dabei sollen im Wesentlichen zwei Pfade verfolgt werden: die PLA-Route und die Polyester-Route. In beiden Fällen sollen den Matrixmaterialien (PLA und Polyester) natürliche, regional verfügbare Füll- und Farbstoffe zugesetzt werden. Als Füllstoffmaterialien kommen dabei Cellulose, Maismehl oder Lignin in Frage. Die Farbgebung soll zunächst in 3 Farbtönen durch Verwendung natürlicher Farbstoffe wie Karotin, Rote Beete oder Ruß erfolgen. Zusätzlich verfolgen die Projektpartner das Ziel, möglichst niedrige Verarbeitungstemperaturen zu erreichen, um in Zeiten massiv steigender Energiekosten wirtschaftlich und umweltschonend produzieren zu können. Weiterhin sollen möglichst alle Rohstoffe aus Europa stammen, um den gesamten Produktlebenszyklus nachhaltig zu gestalten. Das Projektkonsortium stellt sicher, dass eine Charakterisierung der Ausgangsmaterialien und der erhaltenen Beschichtungen mit modernsten Methoden der Bildgebung und Analytik kombiniert werden mit Know-How und Methoden im Bereich der Oberflächenprüftechnik und der industriellen Entwicklung und Herstellung von Pulverlacken. Die Projektpartner haben in Ihrer langjährigen erfolgreichen Kooperation bereits mehrfach Produktinnovationen hervorgebracht und verfügen über die dafür notwendige Expertise.

KMU-innovativ - KMUi-BÖ02: Next Generation Sample Preparation - Entwicklung eines nachhaltigen, ressourcenschonenden und innovativen Probentransportsystems für Tupfer und Abstriche mit integrierter Extraktion von Nukleinsäuren und Kontrollen zur Überprüfung der Probenqualität

Biochemischer Abbau von Pflanzenbestandteilen und Umwandlung in die organische Substanz des Bodens

a) Pflanzeninhaltsstoffe wie Zellulose, Lignin und Protein sind Ausgangsstoffe der organischen Bodensubstanz. Die Kenntnis ihrer Umwandlung zu Huminstoffen ist eine wichtige Grundlage zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit. Die Untersuchungen werden mit Pflanzenrueckstaenden, aber auch mit einzelnen Bestandteilen von Pflanzen oder Mikroorganismen durchgefuehrt. b) Synthese oder Gewinnung von Inhaltsstoffen und Pflanzen oder Mikroorganismen markiert durch die Isotope 14C, 15N oder 35S. Verfolgung des Abbaues und der Umwandlung im Boden oder durch bestimmte Mikroorganismen. Untersuchung der neugebildeten Huminstoffe hinsichtlich ihrer Isotopen-Verteilung und der weiteren Transformation und Mineralisation der markierten Bestandteile. c) Es handelt sich hierbei um langfristige Untersuchungen, die zum Teil in Zusammenarbeit mit in- und auslaendischen Forschungseinrichtungen durchgefuehrt werden.

Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, In-situ Messungen von eiskeimbildenden Partikeln (INP) und quantitative Bestimmung von biologischen INP

Die Bildung der Eis Phase in der Troposphäre stellt einen wichtigen Fokus der aktuellen Atmosphärenforschung dar. Durch heterogene Nukleation entstehen bei Temperaturen oberhalb von -37°C primäre Eiskristalle an sogenannten eiskeimbildenden Partikeln (INP, engl, ice nucleating particles). Die räumliche Verteilung der INP und deren Quellen variieren stark. In der Atmosphäre finden sich INP nur in sehr geringer Anzahlkonzentration, oft weniger als ein Partikel pro Liter, und sie stellen nur eine kleine Untergruppe des gesamten atmosphärischen Aerosols dar. Ziel dieses Antrages ist es die Anzahlkonzentrationen von eiskeimbildenden Partikeln und deren Variabilität in der Atmosphäre zu messen. Außerdem sind Laborstudien geplant, in denen unser Verständnis über die chemischen und biologischen Eigenschaften der Partikel, die die Eisbildung initiieren, verbessert werden soll. Mit dem von unserer Arbeitsgruppe entwickelten Eiskeimzahler FINCH (Fast Ice Nucleaus CHamber) sollen die atmosphärischen Anzahlkonzentrationen von INP bei verschiedenen Gefriertemperaturen und Übersättigungen an mehreren Standorten gemessen werden. Die Kopplung von FINCH mit einem virtuellen Gegenstromimpaktor (CVI, engl, counter-flow virtual impactor, Kooperation mit RP2), die während lNUIT-1 entwickelt und getestet wurde, soll nun weiter charakterisiert und Messungen damit fortgesetzt werden. Bei dieser Methode werden die Eispartikel, die in FINCH gebildet werden, von den unterkühlten Tröpfchen und inaktivierten Partikeln separiert und mit weiteren Messmethoden untersucht. In Kooperation mit RP2 und RP8 planen wir hierbei die Charakterisierung der INP mittels Größen- und Aerosolmassenspektrometer sowie die Sammlung der INP auf Filtern oder Impaktorplatten zur anschließenden Analyse mit einem Elektronenmikroskop (ESEM, engl. DFG fomi 54.011 -04/14 page 3 of 6 Environmental Scanning Electron Microscopy). Die Feldmessdaten werden von umfangreichen Laborstudien an den Forschungseinrichtungen AIDA (RP6) und LACIS (RP7) ergänzt. Dort soll das Immersionsgefrieren von verschiedenen Testpartikeln aus biologischem Material (z.B. Zellulose), porösem Material (z.B. Zeolith) und Mineralstaub mit geringem organischem Anteil im Detail untersucht werden. Des Weiteren planen wir Labormessungen, bei denen eine verbesserte Charakterisierung der Messunsicherheiten von FINCH erarbeitet werden soll. Außerdem werden regelmäßige Tests und Kalibrierungen mit FINCH durchgeführt, für die Standardroutinen festgelegt werden sollen. Um die Rolle der INP bei der Wolken- und Niederschlagsbildung sowie bei den Wolkeneigenschaften abzuschätzen, werden die gewonnenen Messergebnisse am Ende als Eingabeparameter für erweiterte Wolkenmodelle (Kooperation mit WP-M) dienen.

Dissolved organic matter (DOM) composition in axenic and xenic cultures of Thalassiosira gravida in response to varying temperatures and photoperiods

This dataset comprises dissolved organic matter (DOM) composition from axenic and xenic cultures of Thalassiosira gravida that were cultivated at the Alfred-Wegener-Institute (Bremerhaven, Germany) in March, 2023. After a cell density of ~ 15.000 cells * mL-1 was reached, cultures were filtered through a 0.2 µm polycarbonate (PC) filter (Whatman) that was cleaned by soaking in 10 % hydrochloric acid (HCl, Merck suprapure) for at least 12 h and subsequently rinsing with ultrapure water (Merck Millipore MilliQ). Cultures were grown under two temperatures (9 °C, 13.5 °C) and two photoperiods (16:8 h, 24:0 h light:dark). 2 mL of the sample were filtered through a 0.2 µm regenerated cellulose (RC)-membrane syringe filter (Sartorius) after defrosting. Molecular composition data were acquired with Fourier-transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR-MS) coupled to a reversed-phase liquid chromatography (RPLC) with negative electrospray ionization (ESI) according to Lechtenfeld et al., 2024 (doi: 10.1021/acs.est.3c07219). Measurements were performed on on a solariX XR, Bruker Daltonics, Billerica, U.S.A. at the Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ; Leipzig, Germany). Molecular formulas were assigned and filtered using UltraMassExplorer (Leefmann et., 2019; doi: 10.1002/rcm.8315). If the Total ion chromatogram (TIC) was much higher and/or different in certain retention time windows compared to other samples of the same treatment, the sample was excluded from the dataset. The aim of this study was to investigate responses of algal extracellular release and bacterial DOM transformation to marine heatwave-like conditions.

Herstellung funktionaler Polysaccharidgele unter Anwendung selektiver Synthesemethoden (FunPolyGel)

Schwerpunktprogramm (SPP) 2322: Systemökologie von Böden - das Mikrobiom und die Randbedingungen modulieren die Energieentladung, Teilprojekt: Galactosamine kann als Indikator für mikrobielle extrazelluläre polymere Substanzen (EPS) genutzt werden, eine wichtige Quelle von organischer Substanz in Ackerböden

Vier Experimente bilden ein konsekutives Programm zum Aufklären der Rolle von EPS (extrazelluläre polymere Substanzen) in landwirtschaftlichen Böden auf der Basis von folgenden beiden zentralen Hypothesen: (1) EPS sind ein wichtiger Bestandteil von mikrobieller Nekromasse, die sich aus Böden mit Kationen-Austausch-Harzen (CER) extrahieren lässt. (2) GalN (Galaktosamin) ist ein Indikator für mikrobielle EPS in Böden. Im ersten Experiment wird die mikrobielle EPS-Bildung durch das Kultivieren von Bodenbakterien und Bodenpilze untersucht. Dabei dienen Glycerol und Stärke als C-Quelle und die Mikroorganismen werden in Abwesenheit oder Gegenwart von organische Substanz (OS) freiem sterilen Sand angezogen. Im zweiten Experiment, werden einfache (Glycerol oder mais-bürtige Stärke) und komplexe (mais-bürtige Cellulose oder Maisstroh) 13C-markierte Substrate auf ihre Fähigkeit getestet, bakterielle und pilzliche EPS in vier Böden zu bilden, die sich im Pilz/Bakterien-Verhältnis aufgrund des Boden-pH-Werts oder aufgrund der Düngungsgeschichte unterscheiden. Im dritten Experiment werden Glucose- und Cellulose-Abbau gemessen, um die Kohlenstoff-Nutzungs-Effizienz (CUE) und thermodynamische Effizienz in zwei Böden zu erfassen, die sich im Pilz/Bakterien-Verhältnis aufgrund der Düngungsgeschichte oder aufgrund der Abwesenheit oder Gegenwart von EPS unterscheiden. Im vierten Experiment wird die mikrobielle EPS-Bildung durch die Zugabe eines einfachen und leicht verfügbaren Substrats (mais-bürtige Stärke), welches die bakterielle EPS-Bildung fördert sowie eines mehr abbau-resistenten Substrats (mais-bürtige Cellulose), welches die pilzliche EPS-Bildung fördert. Beständigkeit und aggregat-stabilisierende Effekte von frisch gebildeten EPS wird dann für 70 Tage verfolgt. Das C/N-Verhältnis der Substrate wird generell auf 40 eingestellt, in Experiment 1 mit (NH4)2SO4 und in den Experiment 2, 3 und 4 mit (15NH4)2SO4. In allen Experimenten werden die mit CER extrahierten EPS auf ihre Aminozucker-Konzentration untersucht, kombiniert mit deren komponenten-spezifischer d13C- and d13N-Analyse. EPS Extrakte werden zusätzlich auf 13C und d15N in organischer Substanz, Gesamt-Kohlenhydrate, Gesamt-Protein und Gesamt-DNA geprüft. Im Boden werden 13C in organischer Substanz und mikrobieller Biomasse (MB), total 15N und MB15N sowie Enzym-Aktivität (N-Acetyl-?-D-Glucosaminidase und Tyrosin-Peptidase) gemessen. Weiterhin werden Aminozucker bestimmt, kombiniert mit deren komponenten-spezifische d13C- und d13N-Analyse. In der Bodenatmosphäre wird die Produktion von Gesamt-CO2 und 13CO2 gemessen. In Experiment 3 wird zusätzlich die Wärmeproduktion mit Hilfe der Mikrokalorimetrie gemessen.

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