Minirhizotron(MR)-facilitities are used to investigate the processes in the soil-plant-atmosphere continuum. The unique setup of these facilities enables the recording of 4D information for multiple crop growing seasons under different field conditions and agricultural practices. The MR-facilities in Selhausen, Germany enable the performance of long-term studies of the soil-plant-continuum. The data include canpoy CO2 flux, canopy temperature, leaf gas, sap flow, crop growth and soil respiration data. The data in this repository correspond to the article "Multi-year aboveground data of minirhizotron facilities in Selhausen ".
Leitfaden zur radiologischen Untersuchung und Bewertung bergbaulicher Altlasten Leitfadenelement Grundwasserpfad – Mikrobiologie (Grundlage: Anlage zum Bericht „Methodische Weiterentwicklung des Leitfadens zur radiologischen Untersuchung und Bewertung bergbaulicher Altlasten – Mikrobiologisch induzierte Freisetzung von natürlichen Radionukliden aus Halden mit dem Sickerwasser“ (StSch 4555) vom Oktober 2008 der G:E:O:S: Freiberg Ingenieurgesellschaft mbH) Bundesamt für Strahlenschutz, Dezember 2008 Leitfadenelement Grundwasserpfad Anlage - Mikrobiologie Inhaltsverzeichnis 1Einleitung.................................................................................................................... 2 2Vorrausetzungen und Lebensbedingungen von Mikroorganismen ....................... 2 3Orientierungsuntersuchung Sickerwasserpfad - Durchführung von experimentellen Untersuchungen zur Relevanz mikrobiologischer Prozesse ...... 2 3.1Ermittlung der Wasserhaltekapazität nach DIN ISO 11274 ....................................... 2 3.2Ermittlung der mikrobiellen Aktivität durch Bestimmung der Bodenatmung nach DIN ISO 16072................................................................................................. 2 3.3Ermittlung der mikrobiellen Aktivität durch Bestimmung der Enzymaktivität ............. 2 3.4Ermittlung der mikrobiellen Aktivität durch Mikrokalorimetrie, .................................... 2 4Hauptuntersuchungen Sickerwasserpfad ................................................................ 2 5Spezialuntersuchungen Sickerwasserpfad - Quantifizierung mikrobiologischer Prozesse...................................................................................... 2 5.1Anreicherung von Mikroorganismen auf Nährmedien ............................................... 2 5.2Mikroskopische Aufnahmen...................................................................................... 2 5.3Durchführung von Desoxyribonukleinsäure-basierten (DNA) Methoden ................... 2 6 Parameterbestimmung zur Quelltermbeschreibung auf der Grundlage der Spezialuntersuchungen, Prognoserechnungen....................................................... 2 6.1Chemische und physikalische Untersuchung des Materials und Analyse von Bindungsformen ....................................................................................................... 2 6.2Identifizierung möglicher Energielieferanten für mikrobiologische Prozesse ............ 2 6.3Auswahl von Mikroorganismenkulturen für Elutionsversuche.................................... 2 6.4Durchführung von parallelen Suspensionsversuchen ............................................... 2 6.5Nachrechnung der Suspensionslaugungsversuche .................................................. 2 6.6Durchführung von parallelen Perkolationsversuchen ................................................ 2 6.6.1 „Kleine“ Säulen............................................................................................. 2 6.6.2 „Große“ Säulen ............................................................................................ 2 6.7Modellierung der Radionuklidfreisetzung aus Säulenversuchen und Präzisierung der Modellparameter ............................................................................ 2 6.8Durchführung einer Freisetzungsprognose ............................................................... 2 7Quellenverzeichnis..................................................................................................... 2 8Glossar........................................................................................................................ 2 Seite 1 von 26 Leitfadenelement Grundwasserpfad Anlage - Mikrobiologie 1 Einleitung Um Entscheidungen über die Sanierung von Halden und Absetzanlagen des Alt- und Uran- erzbergbaus auf der Grundlage einheitlicher, wissenschaftlich begründeter und zugleich ökonomisch vernünftiger Methoden zu treffen, hat das Bundesamt für Strahlenschutz den „Leitfaden zur radiologischen Untersuchung und Bewertung bergbaulicher Altlasten“ entwi- ckelt. Im Forschungsvorhaben StSch „Mikrobiologie in Halden und Absetzanlagen“ [BMU 2005] wurde aufgezeigt, dass mikrobiell induzierte Stoffumsätze einen wesentlichen Beitrag zur Radionuklidfreisetzung über den Wasserpfad leisten können und bei einer Sanierungs- entscheidung ggf. zu berücksichtigen sind. In einem Expertengespräch zur „Mikrobiologie in Halden und Absetzanlagen“ wurden folgende Positionen erarbeitet: I. In allen Halden und Absetzanlagen des Alt- und Uranbergbaus sind Mikroorganismen aktiv, die die Freisetzung von Schwermetallen/Radionukliden kontrollieren, indem sie Redoxreaktionen steuern, die Schwermetalle/Radionuklide mobilisieren oder fixieren und/oder Schwermetalle/Radionuklide in ihrer Biomasse akkumulieren. Insofern bildet ei- ne vornehmlich geochemisch geprägte Betrachtungsweise die in der Natur ablaufenden Prozesse unzureichend ab. II. Mikrobielle Populationen sind in Abhängigkeit vom Nährstoff- und Energieangebot und damit immer standortspezifisch ausgeprägt. Es existieren Methoden zur effektiven Erfas- sung der freisetzungsrelevanten Mikroorganismen und ihrer Stoffwechselaktivität (Metall- sulfidoxidation) sowie der Schadstoff-/ Radionuklidmobilisierung. III. Es gibt eine Reihe von Rechencodes, von denen einige über die Option zur Transportsi- mulation verfügen (gekoppelte Modelle). Für die mathematische Erfassung der mikrobiel- len Prozesse werden speziell abzuleitende Quell- und Senkenglieder in diese Rechenco- des implementiert. Diese Vorgehensweise ist bereits heute in der Praxis üblich. IV. Einige mikrobiologische, aber auch geochemische Phänomene und Transportprozesse, die für die Freisetzung von Schwermetallen/Radionukliden relevant sind, sind heute zwar bekannt, für die Einbeziehung in Freisetzungsprognosen aber nicht ausreichend gut un- tersucht (z. B. Grenzflächenchemie, Transportphänomene wie Biofilme und Kolloide). V. Die Berücksichtigung der Mikrobiologie und die Durchführung einer biogeochemischen Modellierung erhöht die Sicherheit der Freisetzungsprognose und stellt die Dosisermitt- lung als eine Grundlage für die Sanierungsentscheidung auf eine zuverlässigere Basis. Den Ausgangspunkt für sämtliche Betrachtungen bildet der „Leitfaden zur radiologischen Bewertung bergbaulicher Altlasten“. Dieser Leitfaden beinhaltet eine einfach handhabbare, Seite 2 von 26
11. Sitzung des Fachgremium „Monitoring der Bodenbiodiversität und seiner Funktionen“ Hybrid, 15. – 16.04.2024 Ergebnisprotokoll Tagesordnung TOPInhalt TOP 1Begrüßung und Aktuelles aus dem Monitoringzentrum - Entwicklung des Gesamtkonzepts zum bundesweiten Biodiversitätsmonitoring - Neuer Entwurf zum Soil Monitoring Law - Webseite: Themenseite Bodenbiodiversität - Bericht vom Gespräch mit J. Koschorrek von der Umweltprobenbank - Umfrage zu Expert*innen für morphologische Bestimmung von Bodenorganismen TOP 2Aktuelle Informationen der Gremienmitglieder TOP 3Beschluss zu den Zielen des bundesweiten Bodenbiodiversitätsmonitorings (vertagt) TOP 4Methoden zur Erfassung von Bodenorganismen im Modul Basiserfassung TOP 5Erfassung von Bodenbiodiversitätsfunktionen im Modul Basiserfassung (vertagt) TOP 6Bodenbiodiversitätsrelevante Begleitdaten der Bestandsaufnahme TOP 7Planung der Sitzungen und Arbeitsaufgaben 2024/2025 TOP 1 Begrüßung und Aktuelles aus dem Monitoringzentrum Frau Ballasus begrüßt die Teilnehmenden und informiert das Fachgremium, dass Frau Dr. Dieker, Leiterin des Monitoringzentrums, zum 01. April 2024 an das Thünen Institut zurückgekehrt ist. Die Leitungsstelle wird nun neu ausgeschrieben. Herr Pütsch (Monitoringzentrum) übernimmt die Interimsleitung. Frau Eschenbacher-Richter informiert das Gremium zum aktuellen Stand des Gesamtkonzepts für das bundesweite Biodiversitätsmonitoring: Aus dem Grobkonzept für das Monitoringzentrum ergibt sich der Auftrag, ein Gesamtkon- zept zum bundesweiten Biodiversitätsmonitoring zu erstellen. Frau Dieker entwickelte hierzu eine Gliederung, die in einer außerordentlichen Sitzung des Grundsatzfachgremiums am 22. März vorgestellt wurde. Das Monitoringzentrum wird das Gesamtkonzept in Zusam- menarbeit mit dem Grundsatzfachgremium erstellen, das aktuell den Gliederungsentwurf kommentiert. Im Anschluss werden die einzelnen Kapitel je nach fachlicher Expertise Haupt- verantwortlichen aus dem Monitoringzentrum zugeordnet. Ziel ist es, im Laufe des Sommers gemeinsam mit entsprechend fachlich versierten Ko-AutorInnen die Kapitel zu erstellen. Am 1 Ende des Jahres 2024 soll das Gesamtkonzept veröffentlich werden. Vereinzelt wird das Mo- nitoringzentrum auch ExpertInnen aus diesem Fachgremium nach einer Ko-Autorenschaft an- fragen. Dr. Ludwig (Monitoringzentrum) wird die Koordination des Gesamtkonzeptes über- nehmen (Stellvertreterin Frau Dr. Weiß). Frau Eschenbacher-Richter (Monitoringzentrum) stellt dem Gremium den Gliederungsentwurf vor. Die Rückmeldungen des Bodenfachgremi- ums fließen in der Ausarbeitung des Gesamtkonzepts mit ein. Frau Dr. Pieper (Leiterin des Nationalen Bodenmonitoringzentrums) informiert zum aktuellen Stand des Soil Monitoring Law: Der Vorschlag der EU Kommission „Directive on Soil Monitoring and Resilience“ soll einen Rechtsrahmen bieten, um bis 2050 gesunde Böden zu erhalten. Die Kommission will die Richtlinie in zwei Stufen implementieren. Für den ersten Schritt ist das Monitoring ein zent- rales Ziel, sodass ein ganzes Kapitel zur Überwachung der Bodengesundheit und des Flächen- verbrauchs vorgesehen ist (Durchführung erster Bodenmessungen, Bewertung von Kenngrö- ßen zur Bodengesundheit, freiwillige Zertifizierung von Bodengesundheit). Auf Grundlage der Ergebnisse des Monitorings sollen Maßnahmen abgeleitet und darauffolgend in einer zwei- ten Richtlinie verabschiedet werden. Im aktuellen Vorschlag der Kommission wird zwischen „soil districts“ als Berichtseinheit (in Deutschland bezogen auf die Bundesländer) und „soil units“ als Monitoringeinheit unterschieden. Die „soil units“ werden in jedem Mitgliedsstaat einheitlich aus den Bodengroßregionen [1], der Landnutzung und weiteren Parametern (bei- spielsweise Klima) abgeleitet. In Deutschland sollen die bestehenden Strukturen der BZE und BDF-Flächenkulisse die Grundlage hierfür bilden. Für Deutschland soll eine Task Force zur Er- mittlung der „soil units“ eingerichtet werden. Verpflichtend für die Bodenbiodiversität soll laut der Kommission nur die Bodenatmung gemessen werden. Das UBA wird eine Gesamtbe- wertung und eine Reihe an Änderungsvorschlägen vorlegen, die Frau Dr. Pieper kurz erläu- terte. Im Folgenden müssen das Europäische Parlament und der Europäische Rat zur Richtli- nie abstimmen. Belgien (aktuelle Ratspräsidentschaft) wird für den Europäischen Rat Anfang Juni einen Entwurf vorlegen, der nicht Bodenatmung sondern die Erfassung von Nematoden, Regenwürmer oder Metabarcoding als verpflichtende Deskriptoren vorsieht. Erst nach den Wahlen werden alle drei Organe über die Zukunft der Richtlinie entscheiden. Frau Ballasus informiert über die aktuellen Arbeiten im Themenbereich „Bodenbiodiversität und seine Funktionen“: Neben der Website zum Fachgremium Bodenbiodiversität [2] stellt das Monitoringzentrum nun eine Website zur Bodenbiodiversität bereit (siehe https://www.monitoringzent- rum.de/bodenbiodiversitaet). Auf der Website werden Informationen zur Bodenbiodiversität und Arbeitsergebnisse des Gremiums sichtbar gemacht. Mitarbeitende des Monitoringzentrum haben sich am 11.04.2024 mit einem Verantwortli- chen von der Umweltprobenbank (Jan Koschorreck, UBA) zum Thema der Probenarchivie- rung ausgetauscht. Im Zentrum stand dabei die Frage, wie und wo im Rahmen der Basiserfas- sung der Bodenbiodiversität (ANK-Maßnahme 6.4) die Rückstellproben eingelagert werden können. Die Umweltprobenbank erhebt seit den 80er Jahren in 11 Gebieten Proben, die sie unter tiefkalten Temperaturen (Kryotank mit Flüssigstickstoff -150°C) einlagert, um retro- spektive Analysen von (Schad-)stoffen und Biodiversität zu ermöglichen. Dementsprechend ist die UPB nicht für die Lagerung von großflächig angelegten Beprobungen (wie die geplante Basiserfassung) ausgelegt. Da DNA sehr stabil ist, wäre für eine Archivierung der Proben für DNA Metabarcoding oder Metagenomik Untersuchungen eine Lagerungstemperatur von - 20 C ausreichend. Das Monitoringzentrum wird sich zu der Möglichkeit der Archivierung von DNA-Extrakten aus Bodenproben an relevante Projekte/Ansprechpersonen wenden (Trend- DNA Projekt, Dr. Jonas Astrin vom Museum Koenig Bonn, Prof. Dr. Miklós Bálint von der 2 Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Dustin Kulanek vom Naturkundemuseum Karlsruhe). Darüber hinaus lagert die Umweltprobenbank 474 Böden (jeweils Auflage, 0-5 cm, 5-10 cm) aus der BZE Wald II Beprobung (2006-2008) und Böden aus Agrar- und Grün- landflächen (Zeitraum 2006-2008) ein, die zur Ermittlung von Referenzwerten in Betracht ge- zogen werden können. Es ist geplant, dass das Fachgremium das Thema Probenarchivierung zukünftig in einem separaten, etwa zweistündigen online-Treffen erörtert. Helen Ballasus bedankt sich bei dem Fachgremium für die rege Beteiligung an der Umfrage zu Expert*innen für morphologische Bestimmung von Bodenorganismen. Das Fachgremium einigt sich darauf, die Umfrage um die Verfügbarkeit von Metabarcoding für Mikroorganis- men und um die Verfügbarkeit/Anzahl von Stellplätzen von vorhandenen Berlese-Apparatu- ren zu erweitern. TOP 2 Aktuelle Informationen der Gremienmitglieder Das Monitoringzentrum und das Fachgremium bedanken sich bei Herrn Dr. Hommel (JKI) und Herrn Prof. Dr. Russel (Senckenberg Museum für Naturkunde) für ihr Engagement und die gute Zusammenarbeit im Fachgremium. Sie werden in den Ruhestand gehen. Als neues Mitglied heißt das Fachgremium Herrn Dr. Lukas Beule (JKI) Willkommen. Herr Dr. Grüneberg (Thünen-Institut für Waldökosysteme, Eberswalde) berichtet über die Schwierigkeiten bei der Biologischen Bodenzustandserhebung (BBZE) deutscher Wälder [3]. Lei- der wurde der Waldklimafond und damit ein Teil der Finanzierung gestrichen, sodass die ge- plante Erhebung der Collembolen und Oribatiden vorerst nicht stattfinden kann. Im letzten Jahr fand die Erhebung der Regenwürmer auf Level II und einigen Level I Flächen statt. Die Auswer- tung der Ergebnisse steht noch an. Für die Beprobung der Mikroflora und Mesofauna (Enchy- träen) konnten erst im zweiten Anlauf (nach Anpassung der Ausschreibung auf vier statt zwei Probenahmegebiete) für nur zwei der vier Probenahmegebiete in Deutschland Bieter gefunden werden. Die Analyse der Proben der Mikroflora durch das UFZ Halle findet aktuell statt. Herr Prof. Dr. Russel berichtet, dass das Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz zwei Stel- len ausschreibt (unter anderem die wissenschaftliche Leitung von Edaphobase, https://www.senckenberg.de/de/karriere/wissenschaftlerinnen/#content-0004_2). Außerdem möchte das Naturkundemuseum gern zukünftig bundesweit Taxonomiekurse anbieten. Die Fi- nanzierung ist noch ungeklärt, aber für die Konzeptentwicklung wird von 1-2 Jahren Vorberei- tungszeit ausgegangen. Frau Dr. Beylich (IFAB Institut für Angewandte Bodenbiologie GmbH) ist Mitorganisatorin des Dialogs „Zukunft des Boden-Biodiversitätsmonitorings“ (voraussichtlich am 25. und 26. November 2024 in Göttingen; siehe Flyer). Sie betont noch einmal den Stellen- wert des Workshops, da das Monitoring der Bodenbiodiversität, dessen Entwicklungen, Stand und Bedeutung vielen in der Boden-Community unbekannt ist. Herr Dr. Hommel (JKI) berichtet zur Diskussionsgrundlage für die Erarbeitung eines „Zukunfts- programms Pflanzenschutz“ des BMEL [siehe Präsentation]. „Ziel ist es, – in Anlehnung an die Farm-to-Fork Strategie der EU- Kommission – bis 2030 die Verwendung und das Risiko von chemischen Pflanzenschutzmitteln um 50 Prozent zu verringern. […] Kern des Stakeholderpro- zesses sollen insbesondere die Länder, das Dialognetzwerk zukunftsfähige Landwirtschaft, die am NAP beteiligten Verbände und Umwelt/Naturschutzorganisationen sowie die Jugendorgani- sationen bilden“ [3]. Herr Dr. Hommel betont, dass für das Gelingen einer nachhaltigen Pflanzen- schutzmittelreduktion, die lokale Beratung der Landwirte von entscheidender Bedeutung ist. In 3
4. Sitzung des Fachgremium „Monitoring der Bodenbiodiversität und seiner Funktionen“ Hybrid, 05. – 06.07.2022 Ergebnisprotokoll Tagesordnung TOPInhalt TOP 1Begrüßung und Aktuelles aus dem Monitoringzentrum TOP 2Aktuelle Informationen der Gremienmitglieder TOP 3Grundlagen der Organismenauswahl für ein Monitoring TOP 4Die Flächenkulisse: konzeptionelle Herangehensweise TOP 5Diskussion Arbeit am Basiskonzept TOP 6Zeitplan TOP 1 Begrüßung und Aktuelles aus dem Monitoringzentrum Frau Weiß begrüßt die Teilnehmenden und berichtet. Am 21.06.22 wurde in der 3. Sitzung des Grundsatzfachgremiums durch Frau Weißbecker die bisherige Arbeit des Fachgremiums „Boden- biodiversität“ und Vorschläge für das weitere Vorangehen vorgestellt. Der Bericht wird begrüßt und die Arbeit des Fachgremiums als sehr positiv bewertet. Die Qualität des Eckpunktepapiers wird hervorgehoben und den Mitgliedern des Fachgremiums Dank ausgesprochen. Die Mitglie- der des Grundsatzfachgremiums erhielten im Nachgang an die Sitzung die Möglichkeit, Ände- rungswünsche an das Eckpunktepapier anzugeben. Nach deren Einarbeitung wird es zur finalen Zustimmung im Umlaufverfahren erneut dem GFG vorgelegt. Es wird angemerkt, dass eine um- fassende Konzeptionierung des bundesweiten Bodenbiodiversitätsmonitorings in eine dem Wettbewerb unterliegende öffentliche Ausschreibung kommen und das Fachgremium die fachli- chen Grundlagen hierfür schaffen soll. Dies wird mit der Anfertigung eines Basiskonzepts reali- siert, das diese neben ersten Modulvorschlägen enthält. Das Grundsatzfachgremium stimmt den Vorschlägen zur weiteren Arbeitsweise des Fachgremiums zu. Dies umfasst die priorisierten Ziel- stellungen, die konzeptionelle Herangehensweise zur Erarbeitung einer Organismenauswahl für das Monitoring, sowie den Vorschlag zur Durchführung einer Fachtagung „Synergiepotentiale für ein bundesweites Bodenbiodiversitätsmonitoring“. 1 Das Fachgremium einigt sich auf den folgenden Vorschlag zur Definition von Bodenbiodiversi- tät: „Bodenbiodiversität ist die strukturelle und funktionelle Vielfalt von Organismen, Arten und Po- pulationen, die ihren gesamten oder einen Teil ihres Lebenszyklus im Boden verbringen oder de- ren essentieller Lebensraum die Bodenoberfläche darstellt. Sie umfasst die genetische Variation der Organismen und ihre Lebensgemeinschaften mit ihren ökologischen Zusammenhängen und Prozessen, auf der Ebene von Bodenmikrohabitaten bis hin zu Landschaften.“ Am 2. Sitzungstag ergänzt Frau Weißbecker um folgende Themenpunkte: Frau Weißbecker gibt in einer Präsentation Impulsvorschläge für die weitere Arbeit des Fachgre- miums. Als Nahziel und Produkt der Fachgremienarbeit wird das „Basiskonzept“ verstanden, das erste Module für eine bundesweite Umsetzung vorschlägt und die Grundlagen für die Erarbei- tung eines umfassenden Konzeptes enthält. Dieses wird jedoch nicht durch das Fachgremium, sondern im Rahmen einer sich anschließenden Ausschreibung des Monitoringzentrums erarbei- tet werden. Das Basiskonzept soll Zielstellungen an ein bundesweites Bodenbiodiversitätsmonitoring vor- schlagen und die jeweiligen Anforderungen formulieren. Module, die im Rahmen des Basiskon- zepts formuliert werden, sollen zeitnah (circa < 5 Jahre) potentiell bundesweit oder als Pilotpro- jekte durch einzelne Länder umsetzbar sein. Daher müssen sie von der Erhebung bis zur Auswer- tung praktikabel sein und eine klar dokumentierte Aussagekraft besitzen. Methodenleitfäden für die vorgeschlagenen Module sind anzugeben. Die Kompatibilität zu einem zukünftigen umfas- senden Konzept muss gewährleistet sein. Das Fachgremium hat folgende prioritäre Zielstellungen formuliert: 1. Umfassende Bestandserhebung von Bodenorganismengruppen und Beschreibung von Le- bensgemeinschaften im Rahmen einer Basiserfassung 2. Ermittlung von Bestandsveränderungen von (ausgewählten) Bodenorganismengruppen so- wie Erfassung ausgewählter Bodenfunktionen und 3. Darstellung der Auswirkungen ausgewählter Wirkfaktoren auf Bodenorganismen. Zielstellung 1) gilt als absolut grundlegend zur Weiterentwicklung des Monitorings im Bereich der Bodenbiologie zur Schließung von Kenntnislücken unter anderem zu lebensraumbezogenen Artvorkommen und -verbreitung, der Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften, Ableitung von lebensraumtypischen Referenzwerten sowie räumlichen Anforderungen an ein Monitoring. Dies kann nicht im Rahmen von Basismodulen abgedeckt werden, sondern bedarf einer intensi- ven Studie. Zukünftig könnte diese in größeren Zeitabständen oder auf einer Unterstichprobe im Rahmen eines langfristigen Monitorings wiederholt werden. Die Arbeit zu Zielstellung 2) ist Inhalt der aktuellen Sitzung und die Herangehensweise wird in TOP3 diskutiert. Diskussion nach den beiden Präsentationen Es gibt Rückfragen zu Konzept und Stand der Entwicklung des geplanten Bodenmonitoringzent- rums: Zur Konzeptionierung wird das Umweltbundesamt 2023 im Rahmen des RefoPlans eine Ausschreibung auf Grundlage eines existierenden Grobkonzepts vornehmen: FKZ 3722742010 „Ausbau und Weiterentwicklung bodenbezogener Indikatoren für die nationale und EU-weite 2 Berichterstattung zur Klimaanpassung und zum Klimaschutz“. Das Zentrum soll die Vernetzung der Bodenmonitoringaktivitäten befördern, ursprünglich mit dem Fokus eines Klimafolgenmoni- torings mit den vier Kernthemen Erosion, Wasserhaushalt, organische Substanz und Bodenbio- diversität. Hierzu waren das Kernelement die Bodendauerbeobachtungsflächen, ergänzt um Standorte weiterer Institute und Forschungsvorhaben [1]. In den aktuellen Weiterentwicklungen ist der Fokus Klima jedoch entfallen. TOP 2 Aktuelle Informationen der Gremienmitglieder Themenbeiträge zu aktuellen Entwicklungen im Bodenbiodiversitätsmonitoring Für den Themenbereich Bodenmonitoring wird eine gute Zusammenarbeit bestehender Instituti- onen angestrebt. Derzeit liegt im Rahmen des Aktionsprogramms „Natürlicher Klimaschutz“ ein Antrag für eine Basiserfassung der Bodenbiodiversität zur Ermittlung von Referenzdaten für ei- nen guten ökologischen Zustand der Böden vor. Der Antrag stellt die Klimarelevanz der Boden- biodiversität dar und die Notwendigkeit, vorhandene Kenntnislücken zu schließen, um wirksame Maßnahmen beispielsweise im Rahmen der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel [2] entwickeln zu können. Zukünftig wird es hierfür nötig sein, eine messnetzübergreifende Aus- wertung der Daten aufzubauen. Das Aktionsprogramm befindet sich aktuell in der Endabstim- mung. In diesem Haushaltsjahr muss noch der Finanzrahmen beschlossen werden. Es wird diskutiert, dass derzeit bestehende Bodenmonitoringprogramme in der Aufnahme von Begleitdaten limitiert sind und eine starke Nutzungsbezogenheit aufweisen. Dies erschwert eine übergreifende repräsentative Auswertung. Eine mögliche Basiserhebung im Rahmen des Antrags zum Aktionsprogramm Natürlicher Klimaschutz sollte hier repräsentative Parameter und Maß- stäbe in verschiedenen Nutzungen beachten. Der Ständige Ausschuss „Vorsorgender Bodenschutz“ (BOVA) der Bund/Länder-Arbeitsgemein- schaft Bodenschutz (LABO) hat einen überarbeiteten Methodenleitfaden für die Bodendauerbe- obachtungen erarbeitet und diesen dabei um ein weiteres Kapitel zur Auswertung der Boden- Dauerbeobachtungsflächen ergänzt. Dieser wird zukünftig öffentlich zugänglich auf der Home- page der Bund-/Länder Arbeitsgemeinschaft zugänglich sein, ebenso wie das Handbuch Boden- schutz (www.labo-deutschland.de). Es wird auf die Veranstaltung Abschlussgespräch Projekt MetaSOL („Evaluation of biodiversity via DNA-extraction from soil and organism samples taken at permanent soil monitoring sites“), am 12.10.2022 am UBA in Berlin hingewiesen. Projekt „Biologische Bodenzustandserhebung Deutscher Wälder (BBZE-Wald)“ Herr Jakob und Herr Buscot berichten vom bewilligten Projekt „Biologische Bodenzustandserhe- bung Deutscher Wälder (BBZE-Wald)“, das im Dezember 2022 beginnt und über den Waldklima- fond, verwaltet durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe, gefördert wird. Dies um- fasst insgesamt zwei bodenbiologische Erfassungen, die in den Jahren 2023 und 2024 während der Erhebungen für die dritte Bodenzustandserhebung Wald stattfinden sollen. Zu den bodenbi- ologischen Erhebungen wird die molekularbasierte Analyse von Bodenbakterien- und pilzen ge- hören, ebenso werden mikrobielle Biomasse, Bodenatmung, Enzymquotienten sowie Bodenor- ganismen der Meso- und Makrofauna aufgenommen. Für die molekularbiologische Erfassung der Bodenmikroorganismen mittels Metabarcoding wird die publizierte Methodik von Lucas-Soil [3] 3
Das Projekt "Sub project: Core Project 9 'Soil' Linking biodiversity and land use to soil functions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Biogeochemie durchgeführt. Böden sind als Standort für Pflanzen und Lebensraum für eine Vielzahl von Mikroorganismen ein integraler Bestandteil von Ökosystemen. Das Kernprojekt Boden stellt grundlegende Daten über Bodeneigenschaften und Bodenfunktionen bereit. Wir organisieren zudem koordinierte Bodenprobenahmen auf den Experimentier-Flächen (EP) und beteiligen uns an der Synthese in den Biodiversitäts Exploratorien (BE). Im Vordergrund steht dabei die Fragestellung, wie sich Landnutzung und Biodiversität auf den Eintrag, die Speicherung und die Stabilität von Kohlenstoff und Nährstoffen im Boden auswirken. In der vergangenen Projektphase der BE haben wir 2017 die koordinierte Bodenprobenahme auf allen EP wiederholt und grundlegende Bodenparameter für weitere Projekte zur Verfügung gestellt. Wir haben zudem das Monitoring des Streufalls auf allen Waldflächen fortgesetzt. Wir konnten zeigen, dass der Streufall in den ungenutzten Wäldern größer als in genutzten Wäldern war, wozu insbesondere die größere Menge an Zweigen, Ästen und Früchten im ungenutzten Wald beitrug. Die Umsatzzeiten von Kohlenstoff in der organischen Auflage zeigen, dass diese sowohl durch den Standort (z.B. pH Wert, Nährstoffverfügbarkeit) als auch durch die Qualität der Streu beeinflusst werden. Der Abbau von organischer Substanz wurde auf allen Experimentier-Flächen in situ durch Messung der Bodenatmung bestimmt. Durch die Trockenheit im Sommer 2018 waren die gemessenen Bodenatmungsraten gering. Trotzdem konnten im Wald Effekte der Untersuchungsregion, der Landnutzung und der Hauptbaumart nachgewiesen werden. Die Nährstoffauswaschung wurde mit Austauscherharzen im Jahr 2018/19 kumulativ bestimmt, so dass die Analyse noch nicht abgeschlossen ist. In der kommenden Projektphase werden wir das Bodenmonitoring auf allen EP fortsetzen. In enger Kooperation mit anderen Projekten werden wir eine weitere Bodenprobenahme auf allen 300 EP organisieren. Diese Probenahme wird dann auch die neu etablierten Wald- und Grünlandexperimente einschließen. Auf allen Flächen werden wir grundlegende Bodeneigenschaften und Indikatoren für die Bodenqualität bestimmen, auch um die Vergleichbarkeit der neuen Versuchsflächen mit den bisherigen Untersuchungsflächen (den Kontrollflächen) sicherzustellen. Wir werden das Bodenprobenarchiv sowie das Streufall-Monitoring in den BE fortführen. Da die zentrale Frage des Waldexperiments ist, inwiefern ein Lückenschlag durch geänderte Resourcenverfügbarkeit die Biodiversität beeinflusst, werden wir in den neu etablierten Lücken sowohl den Streueintrag, als auch die Nährstoffverfügbarkeit im Boden bestimmen. Wir werden überprüfen, ob diese Änderungen in der Nährstoffverfügbarkeit durch den Abbau von organischer Bodensubstanz bedingt werden. Dazu werden wir die Bodenatmung, Enzymaktivitäten, den Streuabbau und die Aktivität der Bodenfauna bestimmen. Zusätzlich zu unseren bisherigen Synthese-Aktivitäten werden wir dann zur gemeinsamen Bewertung des Waldexperimentes beitragen.
Das Projekt "DeepEarthshape - Biogeochemistry: Microbial element cycling as a driver of soil formation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Geowissenschaften, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Bodenökologie durchgeführt. Phosphorus (P) solubilization in soils is a crucial process for ecosystem nutrition and ecosystem development. Previous research on biogenic P solubilization focused on single microbial strains, but little is known about P solubilization as a process of soil formation and ecosystem development. The general objective of the project is to gain understanding on how microbial and plant mediated P solubilization and silicate weathering influence the formation of soil and its P forms. For this purpose, we will quantify the rates of P solubilization and of silicate weathering in a sequence of soils on granites of different stages of development in the coastal range of Chile. We aim at determining mechanisms of microbial P solubilization such as the release of protons and organic acid anions, the factors controlling P solubilization, and the abundance of P-solubilizing bacteria at different stages of soil development. The rates of P solubilization and silicate weathering will be related to soil P fractions (Hedley fractions) that have formed during pedogenesis. We will test the hypothesis that mechanisms, rates, controlling factors and abundances of P-solubilizing bacteria strongly change during soil development. The main value of the project will be that it relates microbial P solubilization taking place at a time scale of several weeks to the development of soils and P fractions taking place over hundreds of years.So far, it is not known how microbial activity in soil affects soil formation in different soil depths and under different climatic conditions. The overarching aim of the project proposed here is therefore to study how microbial cycling of C, N, P and Si affects soil formation. For this purpose, we will, first, study microbial biomass, microbial respiration, and the age of total organic C and respired C in soil and saprolite along a climate gradient in the Costal Cordillera of Chile. Second, we aim at quantifying non-symbiotic N2 fixation along the climate gradient, and at understanding the factors that limit N2 fixation, microbial respiration and silicate weathering. We will test the hypotheses (i) that microbial respiration in the saprolite that advances weathering is fueled by young organic matter, (ii) that CO2 concentrations in saprolite are positively correlated with the net primary production, and that (iii) N2 fixation is strongly limited by water availability along the climate gradient in the Costal Cordillera of Chile. In order to test these hypotheses, we will quantify microbial biomass in 10 m deep saprolite cores taken from four study sites along the climate gradient, and we will quantify the age of total organic C and respired C based on radiocarbon dating. Furthermore, we will quantify N2 fixation in incubations with 15N-N2. Finally, we will synthesize and model the results on biogenic weathering and microbial C, N, P, and Si cycling along the climate gradient in the Costal Cordillera that have been collected during the first a
Das Projekt "Highly-resolved imaging in artificial and natural soils to yield dynamics and structure of interfaces from oxygen, pH and water content" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Erd- und Umweltwissenschaften durchgeführt. In soils and sediments there is a strong coupling between local biogeochemical processes and the distribution of water, electron acceptors, acids, nutrients and pollutants. Both sides are closely related and affect each other from small scale to larger scale. Soil structures such as aggregates, roots, layers, macropores and wettability differences occurring in natural soils enhance the patchiness of these distributions. At the same time the spatial distribution and temporal dynamics of these important parameters is difficult to access. By applying non-destructive measurements it is possible to overcome these limitations. Our non-invasive fluorescence imaging technique can directly quantity distribution and changes of oxygen and pH. Similarly, the water content distribution can be visualized in situ also by optical imaging, but more precisely by neutron radiography. By applying a combined approach we will clarify the formation and architecture of interfaces induces by oxygen consumption, pH changes and water distribution. We will map and model the effects of microbial and plant root respiration for restricted oxygen supply due to locally high water saturation, in natural as well as artificial soils. Further aspects will be biologically induced pH changes, influence on fate of chemicals, and oxygen delivery from trapped gas phase.
Das Projekt "Transformation of organic carbon in the terrestrial-aquatic interface" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Boden, Wasser, Luft, Lehrstuhl für Gewässerschutz, Forschungsstelle Bad Saarow durchgeführt. The overarching goal of our proposal is to understand the regulation of organic carbon (OC) transfor-mation across terrestrial-aquatic interfaces from soil, to lotic and lentic waters, with emphasis on ephemeral streams. These systems considerably expand the terrestrial-aquatic interface and are thus potential sites for intensive OC-transformation. Despite the different environmental conditions of ter-restrial, semi-aquatic and aquatic sites, likely major factors for the transformation of OC at all sites are the quality of the organic matter, the supply with oxygen and nutrients and the water regime. We will target the effects of (1) OC quality and priming, (2) stream sediment properties that control the advective supply of hyporheic sediments with oxygen and nutrients, and (3) the water regime. The responses of sediment associated metabolic activities, C turn-over, C-flow in the microbial food web, and the combined transformations of terrestrial and aquatic OC will be quantified and characterized in complementary laboratory and field experiments. Analogous mesocosm experiments in terrestrial soil, ephemeral and perennial streams and pond shore will be conducted in the experimental Chicken Creek catchment. This research site is ideal due to a wide but well-defined terrestrial-aquatic transition zone and due to low background concentrations of labile organic carbon. The studies will benefit from new methodologies and techniques, including development of hyporheic flow path tubes and comparative assessment of soil and stream sediment respiration with methods from soil and aquatic sciences. We will combine tracer techniques to assess advective supply of sediments, respiration measurements, greenhouse gas flux measurements, isotope labeling, and isotope natural abundance studies. Our studies will contribute to the understanding of OC mineralization and thus CO2 emissions across terrestrial and aquatic systems. A deeper knowledge of OC-transformation in the terrestrial-aquatic interface is of high relevance for the modelling of carbon flow through landscapes and for the understanding of the global C cycle.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Ökosystemskalige CO2-Messungen im Boden und Modellierung der CO2-Flüsse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Bodensystemforschung, Standort Leipzig durchgeführt. Die Auswirkung von Kohlenstoffsenken und -quellen in Wäldern auf die globale Kohlenstoffbilanz ist unsicher, u.a. weil die Bodenatmung nicht zuverlässig bestimmt werden kann. Ein neues, auf gasselektiven Membranschläuchen basierendes Verfahren ermöglicht eine linienförmige CO2-Messung auf der Ökosystemskala. Dieses Verfahren soll in drei Waldböden getestet und zum mehrjährigen Monitoring qualifiziert werden. Tiefenabhängig über die Ökosystemskala gemittelte CO2 Konzentrationen sollen mit gleichzeitig gemessenen lokale CO2-Konzentrationen verglichen werden. Ein Respirationsmodell wird entwickelt, kalibriert und validiert und die auf unterschiedlichen Skalen prozessbasiert aus den Konzentrationen ermittelten CO2-Flüsse werden in den Kontext zu oberirdischen Messungen von CO2-Flüssen und Konzentrationen gestellt und analysiert.
Das Projekt "Prozessbasierte Quantifizierung von CO2-Flüssen verschieden strukturierter Waldökosysteme in unterschiedlichen Raumskalen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesbetrieb Forst Brandenburg, Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde durchgeführt. Wälder spielen in ihrer Funktion als Kohlenstoffsenke im globalen Kohlenstoffhaushalt eine wichtige Rolle. Die Kohlenstoffbilanzierung in Wäldern bezüglich der Bruttoprimärproduktion, der Nettoökosystemproduktion sowie der Respiration einschließlich der Bestimmung der Kohlenstoffflüsse im Boden bzw. aus dem Boden, zwischen Boden und Bestandsoberfläche und über dem Kronendach ist jedoch noch immer mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Im beantragten Projekt sollen CO2-Konzentrations- und Flussmessungen auf verschiedenen Skalen (vertikal, horizontal und zeitlich; punkt- und linienhaft) in unterschiedlich strukturierten Ökosystemen (Kiefernwald, Mischwald und einer gehölzfreien Fläche) an einem etablierten Monitoringstandort (Level II) im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin in Brandenburg durchgeführt werden. Die Level-II-Fläche Kienhorst bietet eine ausgezeichnete Datenlage und -qualität, die für die Referenzierung, Strukturierung und Anbindung der im Projekt erhobenen Daten geeignet ist und die Grundlage für die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Standorts- und Bestandsverhältnisse liefert. Wichtige Rückschlüsse für die Bilanzierung der sehr heterogenen Kohlenstoffumsätze in Waldböden werden dabei durch den Vergleich dieser unterschiedlich skaligen Messungen erwartet. Eine neu entwickelte Liniensensorik soll dabei vergleichend unter verschiedenen Standortbedingungen getestet und angewendet werden. Die integrative Auswertung der Messungen basierend auf unterschiedlichen Messkonzepten und der Teilflüsse versprechen neben den Kalibrierungs- und Validierungsmöglichkeiten für die Methoden zur Punkt- und Linienmessung der Bodenrespiration in Kombination mit der Eddy-Kovarianz-Methode Fortschritte in der Abschätzung des CO2 -Austauschs mit der Atmosphäre. Ein Erkenntnisgewinn hinsichtlich verschiedener Kohlenstoffpools und Flüsse in Kiefernforsten sowie die Einschätzung der Eignung von CO2-Messungen als Indikatorlieferant für Umsatzprozesse wird dabei angest (Text abgebrochen)
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 81 |
| Wissenschaft | 1 |
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| Boden | 81 |
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