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Überprüfung der Blattdüngung auf CO2 Basis auf einer Dauerwiese

Mineralische Pflanzenstärkungsmittel (Agrosol) sind für die Biologische Landwirtschaft zugelassen und werden in diesem Bereich beworben. Das primäre Ziel dieser Forschungsarbeit soll sein, die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes solcher Mittel gerade in der Biologischen Landwirtschaft zu überprüfen. Gerade in einer Zeit, wo Dauergrünlandbetriebe versuchen müssen, alle möglichen externen Kosten so gering wie möglich zu halten, ist eine kritische Überprüfung notwendig. Am Bio Lehr- und Forschungsbetrieb des LFZ Raumberg-Gumpenstein werden Exaktversuchsparzellen auf einer 3-schnittigen Dauerwiese angelegt. Die Fläche befindet sich auf 740 m und stellt von der Ertragslage einen guten durchschnittlichen Grünlandbestand dar. Die Bewirtschaftung der Parzellen erfolgt mit 2 Düngungsniveaus. Einmal mit 80 und einmal mit 120 kg N je ha und Jahr, wobei immer eine Variante mit keinem zusätzlichen Mittel behandelt wird und die andere mit einem mineralischen Pflanzenstärkungsmittel (Agrosol). Das Pflanzenstärkungsmittel wird 1-mal vor dem 1. Schnitt, 2-mal nach dem 1. Schnitt und 1-mal nach dem 2. Schnitt mit 3 kg/ha ausgebracht. Folgende Punkte sollen dabei überprüft werden: 1. Unterscheiden sich die Pflanzenbestände zwischen den Varianten nach der Projektlaufzeit. Die Zusammensetzung einer Schnittwiese gibt Auskunft über die Stabilität bzw. Labilität gegenüber der Bewirtschaftung und der Umwelteinflüsse. Jede Form der Bewirtschaftung hat einen großen Einfluss auf die Entwicklung des Pflanzenbestandes, weshalb die Beobachtung beim Einsatz neuer Produkte sehr wichtig ist. 2. Hat der Einsatz von mineralischen Pflanzenstärkungsmitteln einen Einfluss auf den Humusgehalt im Boden. Anhand von begleitenden Bodenanalysen soll die Situation der wichtigsten Bodenparameter überprüft werden, damit so mögliche kurzfristige Veränderungen dokumentiert werden können. 3. Kommt es zu einer Steigerung der Mengen- und Qualitätserträge bei den behandelten Varianten. Es gilt zu ermitteln, wie stark die Ertragsdifferenz zwischen den Parzellen ohne und mit Behandlung des mineralischen Pflanzenstärkungsmittels ist. Darüber hinaus werden auch Unterschiede bei den Inhaltsstoffen untersucht. 4. Ist der Einsatz solcher Mittel für den Dauergrünlandbetrieb ökonomisch sinnvoll. Da Zukaufmittel immer mit Kosten verbunden sind, ist eine ökonomische Bewertung wichtig. Gerade ein Dauergrünlandbetrieb muss bei Zukaufmittel sehr gut überlegen, da z.B. bei Betrachtung der aktuellen Milchpreise jeglicher zusätzliche Aufwand beachtet werden muss.

Die Sauerstoffisotopensignatur von organischer Substanz in Pflanzen und im Boden

Die Verwendung von Stabilisotopenverhältnissen zur Aufdeckung von Prozessen in der Umwelt erfordert ein tiefreichendes Verständnis, das für einige Elemente wie Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) im Boden vorhanden ist. Unsere vorigen Projekte zeigten grundlegende Unterschiede in der Reaktion der Wasserstoff (H)-Isotopenverhältnisse auf Umwelteinflüsse im Vergleich zu C und N auf. Das Sauerstoff (O)-Isotopensystem im Boden wurde bisher wenig beachtet. Es ähnelt dem von H hinsichtlich eines austauschbaren und eines nicht austauschbaren Anteils, wobei nur Letzterer ein aussagekräftiges Signal liefert. Die C- und N-Isotopensysteme sind dem von O ähnlich, da diese Elemente an biochemischen Reaktionen beteiligt sind, die durch extrazelluläre Enzyme katalysiert werden und mit einer Isotopenfraktionierung verbunden sind. Da in der spärlichen Literatur ein Zusammenhang zwischen den O-Isotopenverhältnissen in der organischen Substanz (OS) und dem Klima angenommen wird, könnte ein verbessertes Verständnis des O-Isotopensystems ein neues Instrument darstellen, mit dem sich subtile Auswirkungen des Klimawandels in Ökosystemen aufspüren lassen, die sonst übersehen werden. Unser übergeordnetes Ziel ist es, die Bedeutung der ?18O-Werte von nicht austauschbarem O in der organischen Bodensubstanz (OBS) in einem ökologischen Kontext aufzudecken. Wir planen, (i) den Anteil von austauschbarem O in der Pflanzenstreu und in der OBS zu quantifizieren, (ii) die Kinetik des O-Einbaus aus dem Umgebungswasser in die OS durch mikrobielle und extrazelluläre Enzymaktivität zu bestimmen, (iii) zu testen, ob der Abbau von OS mit einer O-Isotopenfraktionierung verbunden ist, und wenn ja, die scheinbare Netto-Isotopenfraktionierung zu quantifizieren, (iv) die Beziehung zwischen den ?18O-Werten des Niederschlags und dem nicht austauschbarem O-Anteil in der organischen Auflage im Wald zu untersuchen und (v) herauszufinden, ob die ?18O-Werte des nicht austauschbaren O in der OBS mit denen ausgewählter Biomarker korrelieren. Als Voraussetzung (WP1) muss der Einfluss von anorganischem O eliminiert werden. Wir werden (a) testen, ob eine Demineralisierungsmethode, die für H-Isotope etabliert wurde, auf O-Isotope übertragbar ist, und (b) eine neue Methode entwickeln, die auf der Extraktion von Oxyanionen und der Zerstörung der OS durch Vermuffelung basiert. Wir werden die zuverlässigste Methode auswählen und Experimente durchführen, um den Einbau von O und H aus dem Umgebungswasser und die damit verbundene Isotopenfraktionierung quantifizieren zu können (WP2). Dies wird durch eine Feldstudie ergänzt, in der die Anteile von austauschbarem O und H in der OS quantifiziert, die mittelfristigen Auswirkungen des O- und H-Einbaus aus dem Umgebungswasser sowie der Isotopenfraktionierung in den Systemen C, N, O und H und das Potenzial des O-Isotopensystems zusammen mit dem von H und/oder anderen Elementen, klimabedingte Prozessänderungen anzuzeigen, untersucht werden (WP3).

Zur Bewertung des Einflusses von Wildverbiss auf Wald-Ökosystemleistungen mit Hilfe neuer Methoden zur Bestandesoptimierung und Agentenbasierter Modellierung

Wildverbiss kann starken Einfluss auf die Entwicklung von Wäldern nehmen, mit gravierenden Konsequenzen für die Umwelt. Während vorhandene Untersuchungen insbesondere naturale Einflüsse von Wildverbiss auf die Zusammensetzung und das Wachstum von Waldbeständen quantifizieren, fehlen umfassende Bewertungen des Einflusses von Wildverbiss auf die Ökosystemleistungen des Waldes. Zur Schließung dieser Kenntnislücken schlagen wir daher drei miteinander verzahnte Forschungsfelder vor: 1) Wir schlagen Optimierungen multipler Kriterien unter Unsicherheit auf der Ebene von Waldbeständen vor, um Benchmark-Waldbestände zu generieren, welche die Stakeholder-Zielsetzungen optimal erfüllen. Eine Erweiterung der bestehenden Optimierungsverfahren schließt die Berücksichtigung von weit in der Zukunft liegenden Ökosystemleistungen und Test der Robustheit der Bereitstellung der Ökosystemleistungen ein. In die Optimierung wollen wir die Holzproduktion, Kohlenstoffspeicherung, Grundwasserspende und Grundwasserqualität (am Beispiel von Nitratkontaminationen), ökonomischer Profit sowie die Biodiversität (am Beispiel von Totholz) einbeziehen. 2) Basierend auf den optimierten Benchmark-Waldbeständen wollen wir dann Simulationsexperimente zum Wildverbiss initiieren. Die Benchmark-Bestände werden dazu in ein Modell zur Abbildung von Waldlandschaften implementiert werden, wo wir diese einem virtuellen Wildverbiss aussetzten. Um den Einfluss von Verbiss zu simulieren, soll ein Agentenbasiertes Modell konzipiert werden. Hierin werden sowohl die jungen Bäume als auch das Wild als autonome Agenten aufgefasst. Die Koppelung der Interaktionen zwischen den Agenten soll in einem Software-Rahmen zur Modellierung von Multi-Agenten Beziehungen erfolgen. Regeln zur Reaktion der Bäumchen auf Verbiss und zur Veränderung des Verhaltens des Wildes in Abhängigkeit vom Waldaufbau werden anhand existierender Literatur abgeleitet. 3) Ergeben sich durch den simulierten Wildverbiss Abweichungen von der optimalen Zusammensetzung und Bewirtschaftung der Benchmark-Bestände, so sollen diese mit Hilfe von Schattenpreisen bewertet werden. Diese Schattenpreise umfassen alle einbezogenen Ökosystemleistungen. Wir erwarten, dass dieses Forschungsprojekt eine umfassende Bewertung des Einflusses von Wildverbiss auf die Umwelt ermöglicht.

Nachhaltige Entwicklung der Bundeswasserstraßen, Ökologische Untersuchungen von Ufersicherungen an Bundeswasserstraßen

Die Ufer von Binnenwasserstraßen werden i. d. R. mit technischen Deckwerken aus Steinschüttungen oder Spundwänden gesichert, um Erosion und andere negative Auswirkungen infolge hydraulischer Belastung aus Schifffahrt zu verhindern. Grundlage der Anwendung ist ein technisches Regelwerk der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV). Seit Inkrafttreten der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) im Jahr 2000 erhalten ökologische Gesichtspunkte bei allen Aus- und Neubaumaßnahmen an Bundeswasserstraßen einen größeren Stellenwert. Auch bei der Unterhaltung sind technische und ökologische Aspekte gleichermaßen zu berücksichtigen. Dementsprechend sind verstärkt technisch-biologische Ufersicherungen als ökologisch verträglichere Alternative zur klassischen Steinschüttung anzuwenden. Für deren Einsatz an Wasserstraßen gibt es bisher allerdings nur sehr wenig Erfahrungen und keine Regelwerke. Daher werden Untersuchungen sowohl zur hydraulischen Belastbarkeit als auch zum ökologischen Potenzial von technisch-biologischer Ufersicherungen mit dem Ziel durchgeführt, Anwendungsempfehlungen und Bemessungsgrundlagen für deren Einsatz an Bundeswasserstraßen zu erarbeiten.

Oekosystemare Begleitung der bodenkundlichen Dauerbeobachtungsflaechen des Landes Hessen

Die Pflanzenbestaende der Dauerbeobachtungsflaechen werden jaehrlich aufgenommen, die Gesellschaften bestimmt und die oekologischen Faktoren berechnet. Im fuenfjaehrigen Abstand werden Tiere der Mesofauna des Bodens ausgezaehlt und einige mikrobiologische Parameter bestimmt.

Vergleichende ökonomische und ökologische Bewertung von innovativen, stationären Energiespeichertechnologien in der industriellen Produktion

Das Ziel der Studie besteht darin, mit einem interdisziplinären Ansatz eine vergleichende ökologische Bewertung und eine vergleichende ökonomische Analyse von drei ausgewählten dezentralen stationären Energiespeicherlösungen durchzuführen. Der Vergleich wird anhand eines konkreten Anwendungsszenarios in der industriellen Produktion durchgeführt.

Korrosionsempfindliche Dosimetermaterialien zur Überwachung der Umweltbedingungen an Kulturgütern

Die einzelnen Belastungsfaktoren von Kulturgütern können durch apparativ aufwendige und kostenintensive Einzelmessungen mit Hilfe der modernen Analytik genau bestimmt werden. Mit den sogenannten Glassensoren wurde am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) eine elegante und zerstörungsfreie Methode entwickelt, die ohne aufwendige Messungen der einzelnen Parameter die auftretenden Gesamtbelastungen über einen längeren Zeitraum hinweg registrieren kann. Die Verwendung von sensibilisierten Glasflächen als Dosimetermaterial wurde für den bisherigen Anwendungsbereich ausgeschöpft. Ziel dieses Vorhabens ist es, neue korrosionsempfindliche Materialien und Komponenten herzustellen und für den prinzipiellen Einsatz zur Überwachung der Umweltbedingungen an Kulturgütern zu prüfen. Zum einen sollen Granulate der bisherigen Glasmaterialien mit unterschiedlicher Körnung in eine NIR-transparente Trägermatrix aus SiO2-Aerogel eingebracht werden. Zum anderen bietet sich die Modifizierung der inneren Oberfläche von SiO2-Aerogelen an, die dann selbst als detektionsaktive Medien fungieren können. Ein weiterer Syntheseweg soll so gewählt werden, dass Aerogel- oder Xerogelschichten ohne überkritische Trocknung auf Glas als Trägermaterial hergestellt werden. In jedem Fall muss der korrosive Einfluss bestimmter Umweltfaktoren (Feuchte, Temperatur, Schadgase) in einem Expositionsprogramm in Klimakammern, zunächst durch Variation einzelner Parameter und schließlich durch deren Kombination systematisch charakterisiert werden. Nach Abschluss dieser Labortestphase können - bei Projektende - Expositionsprogramme in Museen verwirklicht werden.

Ressourceneffiziente und umweltschonende Elektronikfertigung, Ressourceneffiziente und umweltschonende Elektronikfertigung - SUSTRONICS

Stoffstroeme in urbanen Oekosystemen

Innerhalb urbaner Systeme bzw. deren Teilsystemen sollen analog zu bisherigen Untersuchungen in Freilandoekosystemen Stoff- und Energiefluesse erkundet werden. Schwerpunktmaessig werden zunaechst nativ organische Substanzen erfasst. Die Untersuchungen sollen Grundlage fuer oekologisch und oekonomisch guenstigere Kreislauffuehrungen von Material und Energie innerhalb von 'Techno-Systemen' sein.

BIOMAPS: Kartierung der globalen Artenvielfalt der Gefaesspflanzen: Grundlage fuer den Schutz und die nachhaltige Nutzung unserer natuerlichen Ressourcen

Im Rahmen des BIOMAPS-Projekts des Botanischen Instituts Bonn und des Deutschen Fernerkundungsdatenzentrums (DFD/DLR,Koeln-Porz) sollen umfassende Analysen und Kartierungen der Artenvielfalt von Gefaesspflanzen auf globalem Massstab durchgefuehrt werden. Basis ist die 1996 von Barthlott et al publizierte Weltkarte der Artenvielfalt der Gefaesspflanzen und die ihr zugrunde liegende Datenbank, die seitdem bestaendig erweitert wurde. Schwerpunkte bilden die Weiterentwicklung der Methoden der Biodiversitaetskartierung sowie die vergleichende Betrachtung ausgewaehlter Pflanzengruppen und unterschiedlicher raeumlicher Massstaebe. Daneben spielen der Zusammenhang zwischen Biodiversitaet und Umweltfaktoren und sich eventuell daraus ergebende Moeglichkeiten des Biodiversitaets-Monitoring eine Rolle. Die resultierenden Ergebnisse sollen ueber die Grundlagenforschung hinaus Entscheidungshilfen im Naturschutzmanagement auf globaler Ebene liefern. Weitere Informationen finden sich unter http://www.botanik.uni-bonn.de/system

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