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Found 32 results.

Biogeochemical Processes in Tropical Soils

In recent years science has taken an increased interest in mineralization processes in tropical soils in particular under minimal tillage operations. Plant litter quality and management strongly affect mineralization-nitrification processes in soil and hence the fate of nitrogen in ecosystems and the environment. Plant secondary metabolites like lignin and polyphenols are poorly degradable and interact with proteins (protein binding capacity) and hence protect them from microbial attack. Nitrification, a microbiological process, directly and indirectly influences the efficiency of recovery of N in the vegetation as well as the loss of N (through denitrification and leaching) causing environmental pollution to water bodies and contributes to global warming (e.g. the greenhouse gas N2O is emitted as a by-product of nitrification and denitrification). Nitrifiers comprise a relatively narrow species diversity (at least as known to date) and are generally thought to be sensitive to low soil pH and stress. Despite these properties nitrification occurs in acid tropical soils with high levels of aluminium and manganese. Thus the main objective of the project will be the identification of micro-organisms and mechanisms responsible for mineralization-nitrification processes in acid tropical soils and the influence of long-term litter input of different chemical qualities and minimal tillage options. The project will include the use of stable isotopes (15N, 13C), mass spectrometry, gas chromatography (CO2, N2O), biochemical methods (PLFA) and molecular biology (16s rRNA., PCR, DGGE)

Cellulosebasierte, biologisch abbaubare Bodenbeschichtungen (CBAB) für die Landwirtschaft und zur Flächensanierung; Entwicklung einer Vorgehensweise zur Einstellung der biologischen Abbaubarkeit der Bodenschichtungen nach Ablauf der Nutzungsdauer

Entwicklung biologisch abbaubarer flüssig applizierbarer Bodenbeschichtungen. Weiterentwicklung von Rezepturen mit angepassten Hafteigenschaften, Lebensdauer und Härte, um folgende Ziele zu erreichen: - physikalische Bodenstabilisierung gegen Erosion, - Reduktion des Unkrautdrucks, - Wasserrückhalt/Wasserspeicherung um das Pflanzenwachstum zu fördern. Entwicklung einer Vorgehensweise zur Beeinflussung und Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit von CBAB nach dem geplanten Ende der Nutzungsdauer.

Ursachen der Funde von Tierarzneimitteln im Grundwasser - Weiterentwicklung und Anwendung eines Kriterienkatalogs für die Untersuchung eintragsgefährdeter Standorte in Deutschland

Eingesetzte Veterinär-Antibiotika und deren Um- und Abbauprodukte werden mit dem Wirtschaftsdünger auf landwirtschaftliche Nutzflächen in diffuser Form ausgebracht. Durch die Versickerung werden sie in den Boden, die ungesättigte Zone und das Grundwasser eingetragen. Im FuE-Vorhabens 'Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte' (Laufzeit Dez. 2011 bis Dez. 2013) wurde daher bereits eine umfangreiche Studie zum bisher bekannten Auftreten der Stoffe im Grundwasser sowie eine gezielte Grundwasserprobenentnahme unter 'worst case'-Bedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse der Studie und der Beprobungen in vier Ländern zeigen, dass vor allem Sulfonamide für eine Verlagerung ins Grundwasser relevant sind. Diese wurden an verschiedenen Standorten mit hohen natürlichen Risikopotenzialen in wiederholt durchgeführten Beprobungen stationärer Grundwassermessstellen laboranalytisch nachgewiesen werden, z. T. auch in hohen Konzentrationen (bis zu 0,1 Mikro g/l und mehr). Unsicherheiten bezüglich der Ursachen bleiben jedoch bestehen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es bei Vorliegen einer bestimmten Parameterkombination zu Antibiotika-Einträgen aus der Tierhaltung kommen kann. Für eine gesicherte Einschätzung der Belastungssituation des Grundwassers müssen die Ursachen, Mechanismen und Begleiterscheinungen, die für zeitlich und mengenmäßig schwankende Einträge ins Grundwasser verantwortlich sind, bekannt sein. Ziel dieses Vorhabens ist es daher anhand gezielter standortspezifisch und tiefendifferenzierter Beprobungen (unabhängig von der vorab-Festlegung auf die Standorte ortskonkreter Grundwassermessstellen) die Funde von Tierarzneimitteln im oberflächennahen Grundwasser aufzuklären. Zusätzlich soll die Konzentration von Antibiotika in Gülle und Gärresten gemessen werden, um den Abbau der Wirkstoffe in Boden und Grundwasser besser zu verstehen. Aus den Vorhabensergebnissen sollen in Zusammenarbeit mit den landwirtschaftlichen Beratungseinrichtungen gezielte Strategien entwickelt werden, um eine zukünftige Belastung des oberflächennahen Grundwassers zu vermeiden.

Biomulchfolie - Entwicklung einer neuartigen biologisch abbaubaren Mulchfolie mit einstellbarer biologischer Abbauzeit, Teilvorhaben 4: Prüfung der biologischen Abbaubarkeit

Ziel des Teilprojektes ist die Untersuchung und Bewertung von biologisch abbaubaren Mulchfolien hinsichtlich ihrer Funktionalität, der Abbaudynamik und der Wirkung auf Pflanze und Boden. Für die spezielle Anwendung der Mulchfolien im Gartenbau soll eine Einarbeitung der Folien in den Boden nach der Ernte erfolgen. Hierfür werden der Einfluss der Mulchfolien, der Abbaubauprodukte und der Folienreste auf die Bodenorganismen und die Folgekultur in ökotoxikologischen Testverfahren evaluiert. Die Prüfung der biologischen Abbaubarkeit erfolgt im wässrigen Milieu und während der Kompostierung. Es werden Toxizitätstests zur Wirkung der Mulchfolien auf Pflanzen und Bodenorganismen nach einer Einarbeitung in den Boden durchgeführt. Die Ermittlung der Kohlenstoff-Mineralisierung in verschiedenen Böden unter Laborbedingungen wird genutzt, um das Abbauverhalten der Produkte im Boden zu charakterisieren. Zur Beurteilung der Funktionalität der Modellfolien und zum Upscaling werden Parzellenfeldversuche durchgeführt.

Biomulchfolie - Entwicklung einer neuartigen biologisch abbaubaren Mulchfolie mit einstellbarer biologischer Abbauzeit, Teilvorhaben 1: Entwicklung und Prüfung

Im Rahmen des Projektes soll eine biologisch abbaubaren Mulchfolie mit definiert einstellbarer biologischer Abbauzeit entwickelt werden. Biologisch abbaubare Mulchfolien im Allgemeinen sind zwar Stand der Technik und werden auch im Markt vertrieben, sie bauen aber nicht im gewünschten Zeitraum ab und müssen dann wie konventionelle Mulchfolien nach der Ernte wieder eingesammelt werden. Eine Lösung hierfür sind definiert abbaubare Bio-Mulchfolien für Früchte mit verschieden definierten Anbauzeiten, die aber aktuell nicht am Markt vertrieben werden. Ziel des geplanten Projekts ist es deshalb, diesen Nachteil zu überwinden und mindestens drei Abbaukategorien zu realisieren. Wenn dann für die jeweiligen Pflanzenarten Mulchfolien mit entsprechend angepassten Abbaugeschwindigkeiten angeboten werden und somit die biologische Abbaubarkeit im vorgesehenen Zeitraum gegeben ist, muss die Folie nach der Ernte auch nicht mehr eingesammelt werden.

Quantifizierung des Nitratabbauvermögens in den Grundwasserkörpern des Hessischen Rieds und Lokalisierung von Risikogebieten

Das Hessische Ried stellt angesichts der flächenhaften Überschreitung der Nitrat- Qualitätsnorm in allen fünf ausgewiesenen Grundwasserkörpern einen Belastungsschwerpunkt in Hessen dar. Um eine weitere Zustandsverschlechterung zu verhindern und mittelfristig wieder einen guten Zustand herzustellen, sind im Rahmen des Maßnahmenprogramms zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) Hessen 2009-2015 ergänzende Maßnahmen in den Räumen notwendig, die ein erhöhtes Belastungspotenzial aufweisen. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist es nicht möglich abzuschätzen, in welchem Ausmaß die Zehrung des Nitratabbauvermögens in den Grundwasserleitern des Rieds bereits fortgeschritten ist und ob über den in der WRRL betrachteten Zeithorizont bereits mit vermindertem Nitratabbau im Grundwasserkörper gerechnet werden muss. Die Flächennutzung und die hydrogeologische Struktur des Hessischen Rieds lassen jedoch erwarten, dass die Zehrung des Nitratabbauvermögens regional unterschiedlich schnell voranschreitet. Projektziele und Aufgabenstellung: Als Grundlage für die Umsetzung von Maßnahmenprogrammen der WRRL sind die Ziele der vorgestellten Untersuchungen: - eine regional differenzierte Bestandsaufnahme des verfügbaren Nitratabbauvermögens in den Grundwasserkörpern des Hessischen Rieds durchzuführen, und darauf aufbauend - Risikogebiete im Hessischen Ried zu lokalisieren, in denen hohe Nitrateinträge aus der Flächennutzung gleichzeitig einem niedrigen Nitratabbauvermögen im Boden und im Grundwasserleiter gegenüber stehen. - Weiterhin ist eine Einschätzung des Zeitraums zu liefern, wann sich die Maßnahmenprogramme der WRRL auf eine Verbesserung der Nitratbelastungssituation im Grundwasser auswirken werden.

IngenieurNachwuchs 2014: Furnierschichtholzrohre aus Buche sowie Bambus als Ankerstab im Grundbau und ressourcenschonende Alternative zu Stahl

Konkret ist innerhalb dieses Projektes Furnierschichtholz aus Buchenschälfurnier in Form von Rohren oder Stangen zur Verwendung als Ankerstab bei Bodenvernagelungen im Grundbau vorgesehen. Buchenholz eignet sich für die angedachte Zug-Schubbeanspruchung der Ankerstäbe besonders, da es im Vergleich zu anderen (Nadel-)Holzarten signifikant höhere Zug- und Schubfestigkeiten besitzt. Vorrangige Aufgabe des neu entwickelten Furnierschichtholzrohres aus Buchenschälfurnier, der Furnierschichtholzstangen oder des Bambusrohres ist die Substitution der Ankerstäbe aus Stahl durch organische Baustoffe. Größter Vorteil dieser Idee ist die ressourcenschonende Herstellung von verankerten Spritzbetonwänden durch den Einsatz von organischen Materialien, welche nach Ablauf der erforderlichen Standzeit im Boden verrotten können und somit kein hochwertiger Stahl ungenützt dauerhaft im Boden verbleibt. Im Wesentlichen gliedern sich die Arbeitsinhalte in drei Teilbereiche. Der erste Teilbereich umfasst die Materialwissenschaften (Untersuchungen hinsichtlich der zeitlich begrenzten Verwendung von Holz mit Erdkontakt unter Dauerbeanspruchung), der zweite Teilbereich umfasst die Bodenmechanik (Einbindung des Holzankers in ein Materialmodell des Bodens) und im dritten Teil werden Fragen der Verfahrenstechnik (Herstellung der Furnierschichtholzrohre samt Anschlüsse und Untersuchung des Einbauverfahrens der neu entwickelten Ankernägel) bearbeitet.

Sichere Senke oder versteckte Gefahr? - Berücksichtigung nicht-extrahierbarer Rückstände (NER) in der PBT-Bewertung, Globalansatz (Teil A): Sind Stoffe persistenter als die Testsysteme glauben lassen? - Nicht-extrahierbare Rückstände: Experimentelle Überprüfung geeigneter Extraktionsverfahren in Hinblick auf eine langfristige Umweltgefährdung

Ausgangslage: Nicht abbaubare (persistente) chemische Substanzen reichern sich in der Umwelt an und können auch langfristig zu Umweltschäden führen. Der Eintrag dieser Substanzen ist daher zu vermeiden. Die Bewertung der Persistenz in den Zulassungsverfahren im Vollzug der Stoffgesetze spielt deshalb eine wichtige Rolle. In den vorgelegten Abbaustudien werden u.a. nicht-extrahierbare Rückstände (NER) gemessen. Gegenwärtig wird der gesamte Anteil der NER als Stoffsenke betrachtet und geht nicht in die Persistenzbewertung ein. Es wird diskutiert, ob diese NER tatsächlich nicht mehr mobilisierbar sind oder ob längerfristig eine Freisetzung verbunden mit der Gefahr einer Umweltschädigung möglich ist. Remobilisierbare Anteile werden bei der aus dem Verschwinden der Substanz abgeleiteten Verweildauer bisher nicht berücksichtigt, damit kann die tatsächliche Persistenz unterschätzt werden. Zielstellung: NER können durch Extraktionsverfahren in remobilisierbare und irreversibel gebundene Anteile aufgeteilt werden. Um diese Auftrennung zu optimieren, ist die Reihenfolge verschiedener Extraktionsmethoden zu untersuchen. Existierende Persistenzbewertungskonzepte zur Risikominderung sind unter Berücksichtigung dieser unterschiedlichen NER-Anteile weiter zu entwickeln. Vorgehen: Anhand von 2-3 radioaktiv markierten Substanzen soll experimentell in vereinfachten Abbautests im Boden und/oder im Wasser-/Sedimentsystemen die Auftrennung in remobilisierbare und irreversibel gebundene Anteile untersucht werden. Die Reihung der Extraktionsmethoden soll dabei von einer matrixschonenden zu einer matrixzerstörenden Extraktion verlaufen und die Bindungsarten berücksichtigen, die Aussagen zur Persistenz zulassen. Die Ergebnisse des Vorhabens sollen zukünftig bei der Persistenzbewertung angewendet werden, um die mögliche Umweltbelastung besser einschätzen und das Risiko für die Umwelt minimieren zu können.

Regionalskaliger Modellalgorithmus zur mehrfaktoriellen Optimierung von Bodenerosionsschutz, Mykotoxinbelastung und Schadpilzantagonistenpotenzialen in getreidereichen Fruchtfolgen

Ungefähr ein Viertel der degradierten Böden in Brandenburg ist durch Erosion geschädigt. Diese gefährdeten Ackerstandorte Brandenburgs werden zunehmend durch konservierende Bodenbearbeitungsverfahren geschützt. Dabei auftretende negative Auswirkungen sind ein teilweise massives Schimmelpilzwachstum auf den organischen Rückständen, das zu einer möglichen Mykotoxinbelastung vor allem bei getreidereichen Fruchtfolgen führen kann. Der Krankheitsdruck dieser pilzlichen Erreger ist von einem ganzen Komplex verschiedener Parameter abhängig. Eine bisher wenig beachtete Möglichkeit zur Beeinflussung dieser phytopathogenen Pilze sind natürliche Antagonisten wie z.B. Mykorrhizapilze. Diese mehrfaktoriellen Wirkungsketten sollen in einem regionalskaligen Ansatz in mehreren Gebieten Brandenburgs aufgeklärt und deren Einflußfaktoren ausgewiesen werden. Gemeinsam mit den schon vorhandenen Modulen zur Erosion und zur Fruchtfolge werden die Ergebnisse in einen Modellalgorithmus eingebunden, der zu einer Optimierung des Ackerbaus hinsichtlich des Boden- und Verbraucherschutzes führen soll.

Teilvorhabenstitel: Bereitstellung von Gärrückständen / Gärprodukten aus der Abfallvergärung als Bodenverbesserer, Teilprojekt: Boden- und pflanzenbezogene Wirkung von Gärprodukten und ihre ökonomische Bewertung

Im Zuge der EEG-Novellierung 2012 werden verstärkt Gärrückstände aus Bioabfallvergärung anfallen, deren nutzbringende und ökonomisch-ökologisch sichere Verwertung als Düngerstoff angesichts fehlender Forschungsgrundlagen nicht gewährleistet ist. Ziel des Vorhabens ist daher die Schaffung wissenschaftlicher Grundlagen zur Beeinflussung von Pflanzenentwicklung und biologischer Bodenqualität durch aufbereitete Gärrückstände bzw. Rückstände aus der Bioabfallvergärung. Zur Erforschung dieser Fragestellungen sollen in kurzzeitigen biotoxikologischen Testverfahren die Wirkung von verschiedentlich aufbereiteten Gärprodukten aus der Abfallvergärung auf Pflanze (Pflanzenverträglichkeitstests) und Bodenbiologie (Regenwurmtests) untersucht werden. Mittelfristige Untersuchungen zur C-Mineralisierung sollen genutzt werden, um die Abbaustabilität der Produkte im Boden zu beurteilen. Eine wichtige Methode zur Untersuchung der Düngewirkung auf die Pflanze ist die Durchführung von Freilandversuchen. Deshalb sollen in diesem Projekt mehrjährige Parzellenfeldversuche im Freiland angelegt und über mindestens drei Vegetationsperioden durchgeführt werden, um vor allem den starken Einfluss jährlicher witterungsbedingter Schwankungen auf die Aussagekraft der Ergebnisse relativieren zu können.

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