Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. Wenn Dr. Helmut Schomburg am Ihinger Hof in Renningen über Zuckerrüben- und Weizenfelder blickt, dann sieht er mehr als einfach nur Pflanzen. Schomburg sieht Patienten. 'Gelbliche Blätter bedeuten, dass die Pflanze krank ist. Hier hilft keine Düngung, sondern nur die Behandlung mit Pflanzenschutzmitteln', erklärt er. Schomburg arbeitet am Bosch-Forschungscampus in Renningen, er ist Ingenieur für Verfahrenstechnik und Leiter des öffentlich geförderten Projektes Marta. Unter der Leitung von Bosch möchte das Forscherteam beweisen, dass sich viele Pflanzenkrankheiten mithilfe von Spektralkameras frühzeitig erkennen und bedarfsgerecht behandeln lassen. Entscheidend ist dabei der Zustand der Blätter. Sie sind die Energiequellen der Pflanzen. Sind die Blätter krank, kann sich die Pflanze nicht entsprechend entwickeln, Landwirte müssen dann mit einer geringeren Ernte rechnen. Wird eine Krankheit dagegen früh erkannt und behandelt, führt das im Idealfall zu maximalen Ernteerträgen. Die Forscher wollen die Landwirte in Zukunft auch dabei unterstützen, deutlich weniger Pflanzenschutzmittel einsetzen zu müssen, wenn sie Krankheiten zum richtigen Zeitpunkt behandeln. Jede Krankheit leuchtet anders: Das Projekt Marta stellt die beteiligten Forscher vor mehrere Herausforderungen: Zum einen sind nicht alle krank aussehenden Blätter tatsächlich befallen - manchmal fehlt den Pflanzen einfach nur Wasser oder Dünger. Zum anderen ist die präzise Diagnose einer Krankheit nicht einfach. 'Selbst wenn es sich um eine durch einen Pilzerreger verursachte Pflanzenkrankheit handelt, ist es sehr schwierig, diese exakt zu bestimmen, weil es allein beim Getreide zehn bis 20 Pilzkrankheiten gibt', sagt Schomburg. Die Forscher wissen, dass Blätter je nach Gesundheitszustand Licht unterschiedlich stark reflektieren. 'Wir wollen deshalb mithilfe von Blattaufnahmen aus sogenannten Spektralkameras den Anteil des Lichts analysieren, der vom Blatt reflektiert wird. Vereinfacht gesprochen, leuchtet jede Blattkrankheit unterschiedlich hell', veranschaulicht Schomburg. Eine Spektralkamera zeigt sehr genau, wie sich das Licht zusammensetzt und erfasst selbst winzige Unterschiede. In Renningen forscht das Team auf dem Feld der Versuchsstation der Universität Hohenheim an Zuckerrüben und Winterweizen. Beide landwirtschaftliche Nutzpflanzen können im Laufe ihres Wachstums verschiedene Krankheiten entwickeln, je nach Jahreszeit und örtlichen Bedingungen. Zum Beispiel bleibt in Senken der Tau länger liegen, es ist schattig und feucht - das ideale Mikroklima für Pilzerreger. Mithilfe von Millionen von Spektralbildern wollen die Forscher mehrfach die Zustände aller Pflanzen auf dem Feld erfassen. Aus der großen Datenmenge wollen sie ableiten, welche Bildinformation zu welcher Zeit an welcher Stelle auf welche Krankheit hinweist. (Quelle: Robert Bosch GmbH)
Das Projekt "Chemische Nadelanalysen (Kiefer, Fichte) (Bestimmung der Gehalte an K, Mg, Ca, F, S, Cd, Pb in Nadeln des Jahrganges 1983 und 1981)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INHAK durchgeführt.
Das Projekt "3.Fortsetzung Chemische Analyse von Wässern und Pflanzen im Rahmen des UNECE Integrated Monitoring Programms" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft durchgeführt.
Das Projekt "Ozon und Trockenstress - Wirkungen auf den Gaswechsel von Fichte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Allianz Umweltstiftung durchgeführt. In der Waldschadensforschung ist derzeit nichts so umstritten wie die Ursachen der neuartigen Waldschaeden. Waehrend man die klassischen Rauchgasschaeden in Osteuropa groesstenteils auf hohe Konzentrationen an Schwefeldioxid zurueckfuehren kann, gewinnen im westlichen Europa bei wirksam sinkenden SO2 -Konzentrationen andere Schadgase an Bedeutung. Hier sind in erster Linie Photooxidantien und deren Vorlaeufersubstanzen wie Stickstoffoxide und organische Verbindungen, vornehmlich Kohlenwasserstoffe zu nennen. Die hauptsaechliche Immission von Photooxidantien ruehrt von Ozon, das unter der Vielzahl anderer, wesentlich kurzlebigerer Verbindungen als relativ stabiles Endprodukt anzusehen ist. O3 dient daher als Leitsubstanz fuer Photooxidantien. In zahlreichen Arbeiten wurde die Wirkung von Ozon auf Baeume untersucht, oft mit widerspruechlichen Ergebnissen. Zwar konnten durch die Behandlung Schaeden oder zumindest Veraenderungen an den Pflanzen festgestellt werden, aber die Rolle von Ozon bei der Entstehung neuartiger Waldschaeden ist nach wie vor umstritten. Eine moegliche Ursache hierfuer ist die Tatsache, dass der Grossteil der Untersuchungen zu diesem Thema im Labor oder unter laboraehnlichen Bedingungen an sehr jungen Pflanzen, in der Regel wenige Wochen bis Jahre alten Topfpflanzen erfolgte. Der grosse Wert solcher Laboruntersuchungen ist unumstritten, sie dienen dazu, grundsaetzliche Fragen und Einzelheiten reproduzierbar zu klaeren. Die Uebertragbarkeit auf das Geschehen unter Freilandbedingungen ist jedoch nur bedingt moeglich. Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich daher um Messungen im Freiland. Ziel dieser Arbeit ist es, den von MAIER-MAERCKER und KOCH (1991 und 1992) beschriebenen Effekt erhoehten Wasserverbrauchs an Fichte im Freiland unter Reinluft und erhoehter Ozonbelastung bei guter und schlechter Wasserversorgung im Jahrgang zu untersuchen. Ferner moegliche Schaeden unter definierten Bedingungen zu erzeugen und zu quantifizieren. Der Schwerpunkt lag dabei auf der kontinuierlichen Erfassung des CO2- und H2O-Gaswechsels, da hier Vorgaenge der primaeren Stoffproduktion erfasst werden. Das heisst, dass Veraenderungen im Kohlenstoff- und Wasserhaushalt schon bemerkt werden koennen, bevor ein Schaden sichtbar wird. Ferner wurde die Arbeit begleitet durch histologische Untersuchungen, um den kausalen Zusammenhang zwischen moeglichen Schaden und dessen Ursache und Wirkung herzustellen. Auch makroskopische Veraenderungen am Blatt wurden erfasst, sowie mikroskopische Betrachtungen der Nadeloberflaeche durchgefuehrt. Ergebnisse aus Nadelelementanalysen, Regenwasseranalysen vor und nach Beregnung der Messzweige sowie pH-Messungen rundeten das Bild ab.
Das Projekt "Auswertung der Waldzustanddaten von 1986 bis 1995" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Ordinariat für Weltforstwirtschaft und Institut für Weltforstwirtschaft und Ökologie der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Mitte der achtziger Jahre wurde in Europa ein System zum Monitoring des Waldzustands aufgebaut. Hintergrund war die starke Verschlechterung des Waldzustandes zu Beginn der achtziger Jahre in verschiedenen europaeischen Staaten als mutmassliche Folge der Luftverschmutzung. Im Laufe der zurueckliegenden Dekade wurden in mehr als 30 Staaten 25170 permanente Monitoringplots eingerichtet, davon ca. 5400 auf einem transnationalen Gitternetz von 16 x 16 km. Bei der Einrichtung jedes transnationalen Plots wurden u.a. die geographische Lage und die Hoehe ueber dem Meeresspiegel zur Standortcharakterisierung erfasst. Auf den Plots werden in jaehrlichen Intervallen die Kronenverlichtung sowie Blatt-/Nadelverfaerbungen von ca. 24 Baeumen erhoben. In den letzten Jahren wurden auf den Plots zusaetzlich Boden- und Blatt-/Nadelanalysen durchgefuehrt. Durch dieses Monitoringsystem liegen mittlerweile umfangreiche Datensaetze ueber den Waldzustand in Europa vor. Die Datensaetze bildeten die Grundlage fuer ein Forschungsvorhaben, das in den Jahren 1996 und 1997 von 8 europaeischen Forschungsinstituten durchgefuehrt wurde. Fuer das Forschungsvorhaben wurden zum einen die Qualitaet der erhobenen Daten bewertet und zum anderen die Entwicklung des Kronenzustands von sieben weitverbreiteten Baumarten in Europa (Picea abies, Pinus sylvestris, P. maritima, Fagus sylvatica, Quercus robur, Q. petraea und Q. ilex) untersucht. Weiterhin wurde geprueft, inwieweit der Kronenzustand durch die erhobenen Standortfaktoren erklaerbar ist. Fuer die Plots wurden Daten ueber Trockenstress und Luftverschmutzung modelliert. Schliesslich wurde der Zusammenhang zwischen Kronenzustand einerseits und Trockenstress sowie Luftverschmutzung andererseits untersucht.
Das Projekt "UV-B-Schirmpigmente/ Einfluss von UV-B-Strahlung auf die Schirmpigmente der Buche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut für Biochemische Pflanzenpathologie durchgeführt. Erste Arbeiten zu Schutzmechanismen von Waldbaeumen gegen erhoehte UV-B-Strahlung hatten gezeigt, dass Nadelbaeume auf zunehmende UV-B-Strahlung mit einer verstaerkten Bildung von Flavonoiden reagieren. Die Verbindungen tragen neben ihrer Flavonol-Grundstruktur, die eine Abschirmung in den Bereichen UV-A und UV-B erlaubt, zwei substituierte Zimtsaeurereste, die vor allem eine starke Absorption von UV-B-Strahlung zur Folge haben. Diese Pigmente wurden ausschliesslich in der Epidermis der Nadeln nachgewiesen, was eine Funktion als UV-B-Schirmpigmente unterstuetzte. In dem vorliegenden Projekt konnte nun gezeigt werden, dass die Buche als wichtigster Laubbaum in Bayern verwandte Schutzmechanismen aufweist. Dazu wurden in zwei Experimenten Buchenkeimlinge unter jeweils vier unterschiedlichen UV-B-Bedingungen kultiviert und die UV-B-abhaengige Bildung phenolischer Inhaltsstoffe untersucht. Diese Metabolite wurden isoliert und ihre Struktur mit Hilfe spektroskopischer Methoden ermittelt. Es zeigte sich, dass auch die Buche Pigmente aus der Klasse der Flavonoide bildet, die substituierte Zimtsaeuren zur wirksamen UV-B-Abschirmung tragen. Ausserdem wurden grosse Mengen aehnlicher Strukturen in den Zellwaenden vor allem der Epidermiszellen gefunden. Mit Hilfe der UV-induzierten Chlorophyllfluoreszenz konnte zudem eine starke Abschirmung von UV-A- und UV-B-Strahlung durch die Blattepidermis gezeigt werden. Am natuerlichen Standort ist die Buche einem Zusammenspiel vieler oekologischer Faktoren ausgesetzt. So kann die Erhoehung der UV-B-Strahlung eine Aenderung der Empfindlichkeit gegenueber anderen Stressfaktoren zur Folge haben. Als Beispiel fuer eine Wechselwirkung zweier Faktoren wurde in einem weiteren Expositionsexperiment die UV-B-bedingte Praedisposition der Buchenblaetter fuer die Infektion durch das Blattpathogen Apiognomia errabunda untersucht. Die ersten Ergebnisse deuten an, dass erhoehte UV-B-Strahlung eine nachfolgende Infektion durch das Pathogen foerdert.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bonn-Aachen International Center for Information Technology B-IT durchgeführt. Ziel ist es Krankheitssymptome an Zuckerrübenblättern mit Hilfe von Kameras in mobilen Endgeräten (Smartphones, Handys, etc.) zu fotografieren, diese per Internet auf einen Server zu übertragen, dort durch Erkennungsroutinen analysieren zu lassen und das Ergebnis zurück zu senden. Dabei sollen durch Farb- und Mustererkennung der gesendeten Aufnahmen die möglichen Blattkrankheiten eingeschränkt werden. Aus einer Krankheitsbibliothek werden dem Nutzer Aufnahmen gesandt, so dass er ähnliche Ausprägungen der Krankheiten direkt vergleichen kann. Nach Bestimmung der Krankheit(en) kann der Nutzer durch GPS seinen Standort bekannt geben und unter Berücksichtigung weiterer Geo- und Schlagdaten im Beratungsportal der Länder ISIP (www.isip.de) eine Schaderregerprognose berechnen lassen bzw. Empfehlungen und Handlungsanweisungen abrufen. Im letzten Projektjahr ist vorgesehen, die Übertragbarkeit der Methode auf Blattkrankheiten in Getreide zu untersuchen. Das Ergebnis wird ein modularer Erkennungs-Algorithmus sein, der sich schnell und unkompliziert auf andere Blattkrankheiten anpassen lässt. Von den Partnern INRES und BI-T wird ein Algorithmus erstellt, der auf der Basis von Bildern aus Smartphones Blattkrankheiten an Pflanzen erkennt. Von ZEPP w
Das Projekt "Aufnahme und Permeabilitaet von Luftschadstoffen durch die aeusserste Hautschicht von Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie, Lehrstuhl für Botanik durchgeführt. Objective: To elucidate mechanisms of permeability of plant cuticles submitted to air pollution. General information: plant cuticles are barriers between the atmosphere and the interior of plants. They are the first target for any attack from the atmosphere. The interactions of the air pollutants SO2, NOx and O3 with needle and leaf cuticles will be characterized. For that purpose, cuticles from picea, pinus, abies, fagus and quercus will be isolated enzymatically. Sorption and permeability of the agses will be determined in the isolated cuticles. Sorption and permeability data will make it possible, to correlate intracuticular gas concentrations and morphological, anatomical and chemical changes of cuticles induced by air pollutants. Furthermore, permeability is a measure of gas transport between atmosphere and plant interior via cuticle. Sorption will be characterized by partition coefficients and sorption isotherms, permeability by permeability coefficients. Achievements: The main impediments to the permeation of gases through plant cuticles are the soluble cuticular lipids embedded within the cuticles. Only hydrogen sulphide and its methyl derivative are exceptions for which transport is not limited by the lipids. In the environment, binding of nitrogen dioxide to plant cuticles does not seem to be important. Sorption of gases by plant cuticles is a complex phenomenon. Partition coefficients, K, were found to be around 30 to 40 at high partial pressures of the gases. The lower the partial pressures the higher the partition coefficients. K-values increase exponentially with decreasing partial pressures. K-values are around 300 at 5 kPa (sulpher dioxide) and around 4000 at 1000 parts per million (nitrogen dioxide). These data point to the interesting fact that plant cuticles are able to sorbenormous amounts of air polluting gases especially at low partial pressures of the gases.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Informationssystem Integrierte Pflanzenproduktion (ISIP) e.V. durchgeführt. Ziel ist es Krankheitssymptome an Zuckerrübenblättern mit Hilfe von Kameras in mobilen Endgeräten (Smartphones, Handys, etc.) zu fotografieren, diese per Internet auf einen Server zu übertragen, dort durch Erkennungsroutinen analysieren zu lassen und das Ergebnis zurück zu senden. Dabei sollen durch Farb- und Mustererkennung der gesendeten Aufnahmen die möglichen Blattkrankheiten eingeschränkt werden. Aus einer Krankheitsbibliothek werden dem Nutzer Aufnahmen gesandt, so dass er ähnliche Ausprägungen der Krankheiten direkt vergleichen kann. Nach Bestimmung der Krankheit(en) kann der Nutzer durch GPS seinen Standort bekannt geben und unter Berücksichtigung weiterer Geo- und Schlagdaten im Beratungsportal der Länder ISIP (www.isip.de) eine Schaderregerprognose berechnen lassen bzw. Empfehlungen und Handlungsanweisungen abrufen. Im letzten Projektjahr ist vorgesehen, die Übertragbarkeit der Methode auf Blattkrankheiten in Getreide zu untersuchen. Das Ergebnis wird ein modularer Erkennungs-Algorithmus sein, der sich schnell und unkompliziert auf andere Blattkrankheiten anpassen lässt. Von den Partnern INRES und BI-T wird ein Algorithmus erstellt, der auf der Basis von Bildern aus Smartphones Blattkrankheiten an Pflanzen erkennt. Von ZEPP werden Programme erstellt, die solche Algorithmen routinemäßig auf Smatphones und Servern rechnen. ZEPP macht die Tools in der Praxis bekannt und koordiniert das Projekt. ISIP implementiert u. betreibt die Tools auf seinen Internetservern.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TEM Messtechnik GmbH durchgeführt. Das Forschungsprojekt hat das Ziel,einen innovativen Dauerstrich THz-Sensor zu entwickeln, mit dem nicht nur die Wassermenge im Blatt sondern auch gleichzeitig die Blattdicke bestimmt werden kann. Damit wird es erstmals möglich, die tatsächliche Wasserkonzentration eines Blattes zerstörungsfrei zu bestimmen. Dieser Parameter repräsentiert einen verlässlichen Marker, auf dessen Basis Pflanzen selektiert werden können, die ausgeprägte Toleranz gegen Austrocknung aufweisen. Damit schafft das Projekt die Voraussetzungen, die innovative THz-Technologie in der modernen Pflanzenzüchtung zu etablieren und das Potential dieser neuen Technik für verschiedene züchterischen Aufgaben zu nutzen. Im Projektmonat 24 wird der Demonstrator an das IfP übergeben. In den darauf folgenden Monaten wird das System in Feldversuchen eingesetzt. Von den Projektpartnern PUM und TEM wird das THz-Sensorsystem aufgebaut. Dazu gehört neben einer Entwicklung der Subkomponenten (wie THz-Antennen und Lasersystem) auch die Implementierung der neuartigen Phasenschieber-Technik und deren Evaluierung. Ferner sind eine Bediensoftware und Auswertealgorithmen zu erstellen, um eine direkte Interpretation der Messrohdaten zu ermöglichen. Parallel hierzu werden am IfP mit dem vorhandenen Messsystem Charakterisierungsstudien an verschiedenen Pflanzenarten durchgeführt, um THz-Parameterzu gewinnen. Darüber hinaus wird das generelle Trocknungsverhalten unterschiedliche Pflanzenarten untersucht.