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INI 1128575 STP-2: Fate of Plant Residues in Soil Organic Matter Pools under Contrast Land Use as Evaluated by Two Tracer Techniques

Das Projekt "INI 1128575 STP-2: Fate of Plant Residues in Soil Organic Matter Pools under Contrast Land Use as Evaluated by Two Tracer Techniques" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Geowissenschaften, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Agrarökosystemforschung durchgeführt. Soil C sequestration through changes in land use and management is one of the important strategies to mitigate the global greenhouse effect. Plant residue is the primary source of C formation and sequestration in soil. The relative contribution of residues depends upon composition and decomposability of litter which is a function of lad use and management. The present project is conceived with objective to evaluate the fate of plant residue in soil C influenced by different land-use management practices. Ultimate aim to sketch policy for appropriate management practices, which would facilitate enrichment of C stock in soils for maintaining soil health and fertility as well as mitigation of global warming by C sequestration. Management practices like intensity of tilling and no tillage have a definite effect on SOC stock; it would be considered as pertinent management practice for residue derived C-turnover. To fulfil the objective as stated, representative soil samples will be collected under various land covers/uses and management practices and analysed for important physico chemical properties e.g. pH, CEC, clay content, bulk density, soil water storage, and soil porosity are the important soil physical parameters which influences C load in soil. Different pools of C viz. total SOC (Ctot), Water stable aggregates, labile fractions of oxidisable organic carbon etc. will be studied to know the C stock and its distribution in soil. Impact of added plant residue on C sequestration and C dynamics of plant residues decomposition in contrast land use will be analyzed and quantified by using 14C labelled plant residues as well as 13C natural abundance and allow for differentiation between residues-derived carbon and native SOC. Labeled microbial biomass C and mineralizable C, acetone exactable reside, 14C and d13C in CO2 and in SOM pool will be measured that may provide precise estimates of residues decomposition rates and contribution in soil organic C. Microbial biomass carbon (Cmic) and mineralizable carbon (Cmin) measured as early indicators of future trends in total SOM as it provides a good measure of labile organic matter because it directly reflects recent soil organic matter turnover. Data on biomass productivity will also be collected from those sites. Results would help us to know the relative efficiency of different land use managements for organic C enrichment or depletion in soils.

Fachtagung: Boden, schützenswertes Gut für Mensch, Natur und Umwelt

Das Projekt "Fachtagung: Boden, schützenswertes Gut für Mensch, Natur und Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Verband Deutscher Gebirgs- und Wandervereine e. V. Landesverband Niedersachsen durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: In der am 05.05.2001 mit der Landesregierung abgeschlossenen Kooperationsverhandlung übernimmt der Landesverband Nds. Deutscher Gebirgs- und Wandervereine die freiwillige Verpflichtung im Rahmen seiner satzungsgemäßen Aufgaben an der nachhaltigen Entwicklung des Agenda Prozesses von Rio mitzuwirken. Mit der von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Fachtagung, die unter dem Motto steht: 'Boden, schützenswertes Gut für Mensch, Natur und Umwelt', will der Landesverband Nds. Mitglieder, insbesondere Sachbearbeiter von Stellungnahmen gem. Paragraph 29 BNatschG, durch Vermittlung fachspezifischer Kenntnisse in die Lage versetzen mit hoher Sachkenntnis und aktuell zu reagieren. Fazit: Die vermittelten Kenntnisse über die vielfältige Funktion unserer Böden und auch der kurze Einblick in die geologischen Verhältnisse unseres Landes waren sehr komprimiert und erwartet sachkompetent. Der zur Verfügung stehende Zeitraum war unter Berücksichtigung des komplexen Themas zu gering. Die Tagungsteilnehmer zeigten sich lebhaft an der Vertiefung der Themen interessiert. Die Zielsetzung, unsere Sachbearbeiter von Stellungnahmen gem. Paragraph 29 BNatschG, durch Schulung weiter zu bilden und zu sensibilisieren wurde voll erreicht. Durch die erworbenen Kenntnisse wurden sie in die Lage versetzt die an sie herangetragenen Sachverhalte fachgerecht und ausgewogen zu beurteilen. Nachtrag zum Fazit: Die Zusammensetzung der Tagungsteilnehmer war in Bezug auf die Altersstruktur und auch auf die Vorbildung als sehr heterogen zu bezeichnen. Die fachlich anspruchvollen Referate wurden mit großem Interesse verfolgt. Dem geweckten Diskussionsbedarf konnte aus zeitlichen Gründen leider nur ansatzweise entsprochen werden. Der Zeitplan des Tagungsprogramms konnte nur bedingt und auf Kosten des Diskussionsbedarfs eingehalten werden. Der entstandene Zeitdruck wirkte sich zwangsläufig auch auf die Zeitrahmen der Referenten aus. Diese waren aufgrund ihrer Erfahrung jedoch in der Lage den Inhalt ihrer Referate an die Tagungsteilnehmer zu vermitteln. Für alle behandelten Themen lässt sich rückblickend feststellen, dass die Tagungsteilnehmer allen Referaten, die auf anspruchsvollem Niveau statt fanden, ein lebhaftes Interesse entgegenbrachten. Eine Vertiefung der Stoffinhalte durch intensivere Diskussion wurde nach Ansicht der Tagungsteilnehmer für wünschenswert erachtet.Eine uns unaufgefordert zugegangene Zuschrift aus dem Teutoburger-Wald-Verein, die als Anlage beigefügt ist, gibt den allgemeinen Eindruck der Tagungsteilnehmer wieder.

Lässt sich die Trockenheitstoleranz von Fichten durch Durchforstungen beeinflussen? (W37)

Das Projekt "Lässt sich die Trockenheitstoleranz von Fichten durch Durchforstungen beeinflussen? (W37)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Burckhardt-Institut, Abteilung Waldbau und Waldökologie der gemäßigten Zonen durchgeführt. In einem Experiment an einem Versuchsstandort in Südbayern nahe Landshut wird untersucht, inwieweit sich unterschiedlich starke Durchforstungsvarianten auf das Transpirationsverhalten der verbliebenen Bäume auswirken. Das Experiment umfasst intensive bodenhydrologische Messungen und Untersuchungen des Saftstromflusses der Bäume sowie ihres Wurzel- und ihres oberirdischen Wachstums

Teilprojekt 2: Kohlenstoffspeicherung im Boden

Das Projekt "Teilprojekt 2: Kohlenstoffspeicherung im Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Agrar-und Umweltwissenschaftliche Fakultät, Professur für Landschaftsökologie und Standortkunde durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Verbindung der Untersuchung kurz- bis mittelfristiger Reaktionen von Waldökosystemen auf Veränderungen des Nutzungsregimes hinsichtlich Waldstruktur, Verjüngungsdynamik, Baumvitalität, Kohlenstoffumsatz und -speicherung mit der Entwicklung eines geeigneten Monitoringsystems welches das langfristige effiziente Monitoring dieser Faktoren ermöglicht und damit übertragbar auf andere Standorte ist. Zum einen werden wir zeigen, ob und welche Anpassungen mittelfristig (dekadische Skala) nach Managementänderung eintreten. Zum anderen wird das Monitoringsystem auch an anderen Standorten die effektive Erfassung und Bewertung von waldbaulichen Maßnahmen zur Klimaanpassung hinsichtlich Kohlenstoffsequestrierung, Walddynamik sowie Natürlichkeit und Diversität holzbewohnender Fauna ermöglichen. Um die gesteckten Ziele zu erreichen, bedarf es der inter-disziplinären Zusammenarbeit der beteiligten Projektpartner (siehe ausführliche Vorhabensbeschreibung). Ein experimenteller Teil stellt sicher, dass auch hinsichtlich der Walddynamik Effekte beobachtet werden können. TP 2 wird die Kohlenstoffdynamik an und im Boden erfassen und analysieren, um die gewonnenen Ergebnisse in die Ableitung von möglichst einfach zu erhebenden Indikatoren für das geplante Monitoringsystem einzubringen. Der C-Speicher im Boden wird mittels kombiniertem Ansatz aus Leitprofilen (Umfassende Bodenansprache, Beprobung je Horizont und in Dezimeterabschnitten zur Erfassung von Dichte und C bzw. N-Konzentration) und wiederholter Bohrstockbeprobung (Beprobung in Dezimeterabschnitten unter Berücksichtigung der Horizontierung) erfasst. Wiederholte Erfassungen der Speicherung und die Ermittlung der stehenden Biomasse sowie der Baumzuwächse (TP3) decken die längerfristigen Teile der C-Bilanz ab. Die kurzfristigen Umsetzungen, die ebenfalls in die Bilanz einzurechnen sind, werden über die Bestimmung des C-Austausches der Feldschicht mit 2-wöchigen Kammermessungen berücksichtigt.

Teilprojekt 2: Ökohydrologische Rückkopplungsanalysen

Das Projekt "Teilprojekt 2: Ökohydrologische Rückkopplungsanalysen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Biologie - Biodiversität und Ökologische Modellierung durchgeführt. Ziel des Subprojekts S1 unter der Leitung der FUB ist die Quantifizierung von ökohydrologischen Wechselwirkungen in Savannen. Folgende Teilziele werden dabei verfolgt: 1. Kategorisierung von Pflanzen in funktionelle Typen abhängig von ihrer Reaktion auf Wasserverfügbarkeit und CO2 während ihres Lebenszyklus. 2. Quantifizierung von Wasserflüssen (Pflanzen und Boden) durch Messungen entlang eines Niederschlags- und Degradierungsgradienten. 3. Integration von Ergebnisse aus 1. und 2. sowie anderen Subprojekten in ein ökohydrologisches Modell, um i) Ursachen von Degradierung und Erosion unter verschiedenen Landnutzungs- und Klimawandelszenarien und ii) Auswirkungen von Degradierung auf Produktivität und Wasserverfügbarkeit zu untersuchen. 4. Bilden einer fundierten wissenschaftlichen Basis über ökohydrologische Feedbacks für das Gesamtprojekt. Die Arbeitsplanung gliedert sich in zwei Bereiche: empirischen Analysen (Tasks 1-4) und Simulationsanalysen (Tasks 4-7). In Tasks 1/2 finden Feldstudien bzw. Experimente zur Reaktion verschiedener Arten auf Wasserstress statt: wie stark können Pflanzen dem Boden Wasser abhängig vom Entwicklungsstadium entziehen und wie wirkt sich Wasserstress aus? In Task 3/4 werden Feldstudien zur Erosion bzw. Grundwasserneubildung durchgeführt. In Task 5/6 werden die Ergebnisse aus Task 1/2 bzw. 3/4 in das Modell eingearbeitet. Task 7 dient dazu, das erweiterte und neu parametrisierte Modell zur Studie von Landnutzungs- und Klimawandelszenarien auszuwerten.

Biogeochemical modelling of biosphere-atmosphere-hydrosphere interactions

Das Projekt "Biogeochemical modelling of biosphere-atmosphere-hydrosphere interactions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) durchgeführt. This project aims at the improvement and testing of a modeling tool which will allow the simulation of impacts of on-going and projected changes in land use/ management on the dynamic exchange of C and N components between diversifying rice cropping systems and the atmosphere and hydrosphere. Model development is based on the modeling framework MOBILE-DNDC. Improvements of the soil biogeochemical submodule will be based on ICON data as well as on results from published studies. To improve simulation of rice growth the model ORYZA will be integrated and tested with own measurements of crop biomass development and transpiration. Model development will be continuously accompanied by uncertainty assessment of parameters. Due to the importance of soil hydrology and lateral transport of water and nutrients for exchange processes we will couple MOBILE-DNDC with the regional hydrological model CMF (SP7). The new framework will be used at field scale to demonstrate proof of concept and to study the importance of lateral transport for expectable small-scale spatial variability of crop production, soil C/N stocks and GHG fluxes. Further application of the coupled model, including scenarios of land use/ land management and climate at a wider regional scale, are scheduled for Phase II of ICON.

Demonstrations- und Pilotphase - Teilvorhaben 3: Ökosystemprogramm

Das Projekt "Demonstrations- und Pilotphase - Teilvorhaben 3: Ökosystemprogramm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre durchgeführt. Oberstes Ziel des Ökosystemprogramms von ICOS-D in der Pilot- und Demophase ist zu zeigen, wie vorhandene Standorte technisch in eine europäische Forschungsinfrastruktur zum Spurengasaustausch zwischen terrestrischen Ökosystemen und der Atmosphäre integriert werden können. Die Pilotphase des FZ Jülich umfasst daher vor allem die Etablierung neuer Techniken und langzeitliche Messreihen. Datenerfassung, Datentransfer zum thematischen Zentrum von ICOS-EU, sowie intensive Qualitätskontrollen sollen etabliert und vorbereitet werden. Über diese Arbeiten hinaus werden einige Pilotstudien zu innovativen Messungen durchgeführt, die große Bedeutung für die europäische Forschungsinfrastruktur haben. Die vom FZ Jülich geplante Pilotstudie hat das Ziel, durch eine Kombination von Eddy Kovarianz-Messungen mit hydrologischen Messungen (Abfluss, Grundwasser, Bodenfeuchte) die lokale Wasserbilanz zu schließen. Durch Assimilation der ermittelten Flussdaten in prozessbasierte Modelle ist es u.a. möglich, die Energie-, Wasser- und Stoffflüsse über verschieden Pflanzenbeständen genauer zu ermitteln.

DFG-Forschergruppe 1695: Agrarlandschaften unter dem Einfluss des globalen Klimawandels - Prozessverständnis und Wechselwirkungen auf der regionalen Skala (Regionaler Klimawandel)

Das Projekt "DFG-Forschergruppe 1695: Agrarlandschaften unter dem Einfluss des globalen Klimawandels - Prozessverständnis und Wechselwirkungen auf der regionalen Skala (Regionaler Klimawandel)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Landschafts- und Pflanzenökologie, Fachgebiet Pflanzenökologie und Ökotoxikologie (320b) durchgeführt. Aufbauend auf dem DFG-Verbundprojekt PAK 346 (2008-2011) untersucht die DFG-Forschergruppe 1695 in zehn Teilprojekten die Folgen des globalen Klimawandels für die Struktur und die Funktionen von Agrarlandschaften auf regionaler Skala. Gemeinsames Ziel der Arbeitsgruppen aus Hohenheim, München und Gießen ist es, durch eine Kombination aus integrierter Modellierung, intensiven Feldmessungen und kontrollierten Experimenten zu einem verbesserten Prozessverständnis und einer besseren Kenntnis der Wechselwirkungen zwischen Landoberfläche und Atmosphäre beizutragen, um so Projektionen der Landschaftsentwicklung und möglicher Anpassungsstrategien bis 2030 ableiten zu können. Dazu werden hochaufgelöste regionale Klima-, Landnutzungs- und Pflanzenwachstumsmodelle mit sozio-ökonomischen Modellen gekoppelt und so ein neuartiges Landsystemmodell entwickelt. Mit speziellen Messgeräten und Fernerkundungsverfahren werden in den zwei Modellregionen Kraichgau und Mittlere Schwäbische Alb Daten zu Energie- und Stoffflüssen zwischen dem Boden-Pflanze-System und der Atmosphäre erhoben. In Klimakammern werden künftige CO2- und Klimabedingungen simuliert, um die Auswirkungen auf den Ertrag von Kulturpflanzen und die Qualität der erzeugten Nahrungsmittel zu untersuchen. Die in Feld- und Klimakammeruntersuchungen sowie in Betriebsbefragungen in den Modellregionen gewonnenen Daten dienen wiederum zur Verbesserung von Modellkomponenten und zur Validierung des neuen Landsystemmodells.

Teilprojekt: Auswirkungen von Global Change auf den Wald-Unterwuchs: wie beeinflussen die Interaktionen zwischen Trockenheit und Landnutzungsintensität den Wasser-, Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf?

Das Projekt "Teilprojekt: Auswirkungen von Global Change auf den Wald-Unterwuchs: wie beeinflussen die Interaktionen zwischen Trockenheit und Landnutzungsintensität den Wasser-, Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie durchgeführt. Unter Berücksichtigung aktueller Klimaprojektionen sind zukünftig deutliche Veränderungen der Niederschlagsmuster in Mitteleuropa zu erwarten. Bisher gibt es keine umfassenden Studien zur Auswirkung des Klimawandels auf den Wald-Unterwuchs, obwohl dieser eine wichtige Rolle bei der natürlichen Verjüngung und Sukzession von Wäldern spielt. In diesem Projekt werden in verschiedenen Waldflächen der DFG-Biodiversitätsexploratorien Dachkonstruktionen errichtet, um biogeochemische und hydropedologische Prozesse in Reaktion auf reduzierte Niederschläge sowie deren Interaktion mit dem Waldnutzungstyp, der Diversität des Wald-Unterwuchs und der Bodenbiota beobachten zu können. Es werden klimatische Einflüsse sowie Effekte der Bodenstruktur und bodenhydrologische Funktionen auf den Wasser- und Kohlenstoffhaushalt von Pflanzen-Spezies und -Lebensgemeinschaften entlang eines Landnutzungs- und Biodiversitätsgradienten untersucht. Berücksichtigt werden auch direkte Effekte von Trockenheit und Pflanzendiversität auf Struktur und Funktionen mikrobieller Lebensgemeinschaften sowie die biotische Rückkopplung auf Bodenstruktur und hydrologische Bodenfunktionen. Die drei Arbeitsgruppen untersuchen Trockenheitsreaktionen und Vegetationsänderungen auf der Ebene von Pflanzenindividuen und -gemeinschaften der Krautschicht (AG Bruelheide, Uni Halle), Trockenheitseffekte auf die Bodenstruktur (AG Weiler, Uni Freiburg) und Interaktionen zwischen Pflanzenfunktionen und Struktur mikrobieller Lebensgemeinschaften mit den bodenhydrologischen Eigenschaften und Funktionen (AG Gessler, ZALF Müncheberg).

Vergleichende Untersuchungen zu Ursachen, Erscheinungsformen der Post-sozialistische Freiflächenentwicklung und -gestaltung in Großwohnbaugebieten von Halle und Prag und ihren Konsequenzen für die Boden-Kohlenstoff-Speicherfunktion urbaner Ökosysteme

Das Projekt "Vergleichende Untersuchungen zu Ursachen, Erscheinungsformen der Post-sozialistische Freiflächenentwicklung und -gestaltung in Großwohnbaugebieten von Halle und Prag und ihren Konsequenzen für die Boden-Kohlenstoff-Speicherfunktion urbaner Ökosysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Geowissenschaften und Geographie, Arbeitsgruppe Geoökologie durchgeführt. Die Hauptziele bestehen in der vergleichenden geoökologischen Analyse und Bewertung der Folgen der post-sozialistischen Stadtentwicklung für die Freiflächenentwicklung und Gestaltung mit besonderem Fokus auf die Kohlenstoffsenkenfunktion. Dabei soll in 2 Gebieten (Halle, Prag) mit einer hohen Dynamik des urbanen Nutzungswandels seit der Wende deren Konsequenzen für die Funktion der urbanen Böden als Kohlenstoffsenke analysiert und bewertet werden. Hierbei werden in Halle die Folgen des Stadtumbaus (und demographischen Wandels) in Neubausiedlungen (Halle-Silberhöhe) unter dem Blickwinkel der Gebäudeabrisse sowie damit einhergehende Freiflächenentwicklung (und Gestaltung) mit besonderen Fokus auf die hier entstandenen (neuen) Böden wissenschaftlich thematisiert. Im Untersuchungsgebiet von Prag stehen demgegenüber die Erscheinungsformen und Boden-bezogenen Konsequenzen des Urban Sprawl im Hauptinteressenfeld der diesbezüglichen Forschungsarbeiten. In beiden Fällen gilt es neben den Triebkräften und Erscheinungsformendes des urbanen Nutzungswandels vor allem Aussagen/Erkenntnisse zu den, im Vergleich zu den prä-urbanen Bodenverhältnissen, bzw. dem 'Wende-'Zustand bis zur Gegenwart eingetretenen Veränderungen bezüglich der Kohlenstoff-Senkenfunktion darzustellen. Die methodische Umsetzung beinhaltet neben multitemporalen Satellitenbildanalysen, eigenen Kartierungen sowie Umsetzungen in GIS vorrangig gemeinsame Bodenaufnahmen und Labor-Analyse. Letztere erfolgen entsprechend der vorhandenen Spezialisierungen beider Labors und unter Nutzung der hieraus erwachsenden Synergie-Effekte. Die Untersuchungen selbst werden unter Anleitung der kooperierenden Wissenschaftler maßgeblich durch studientische Qualifikationsarbeiten getragen. Aus den Ergebnissen dieses Projektes können durch Synergie-Effekte neue Aussagequalitäten, die der weiteren Entwicklung der Kooperation sowie der Vorbereitung eines EU-Projektantrages, in den auch polnische und ungarische Beispielgebiete (und Fachkollegen)integriert werden sollen, dienen.

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