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Optimierung des Humusmanagements im Freilandgemüseanbau, Modell- und Demonstrationsvorhaben: Optimierung des Humusmanagements im Freilandgemüsebau (HumusFuerGemuese)

Kompensation saurer Eintraege mit verschiedenen Puffersubstanzen zur Minderung der Auswirkungen von Luftschadstoffeintraegen in Waldoekosystemen und zur Stabilisierung und Restauration versauerter Waldboeden, Vergleichender Kompensationsversuch mit verschiedenen Puffersubstanzen zur Minderung der Auswirkungen von Luftschadstoffeintraegen in Waldoekosystemen

Im Rahmen des vergleichenden Kompensationsversuches werden die oekosystemaren Auswirkungen von Bodenschutzkalkung und Bodenrestauration mittel- bis langfristig untersucht.Durch den experimentellen Versuchsansatz sollen fruehzeitig moegliche Entwicklungen und die Voraussetzungen fuer weitere Massnahmen abgeschaetzt werden. Es ist das Ziel dieser Untersuchungen, Empfehlungen fuer die Praxis hinsichtlich der derzeit im Handel befindlichen basischen Substanzen und ihrer Ausbringungsmodalitaeten zu erarbeiten. Zwischenergebnisse belegen, dass - saure Luftschadstoffdepositionen an der Waldbodenoberflaeche neutralisiert werden. Die Versauerung des tieferen Mineralbodens geht dagegen in den ersten 5 - 6 Jahren nicht zurueck. - Magnesiumkationen nach Reaktionen des kohlensauren Dolomits mit Saeuren in der Humusauflage geloest im Sickerwasser in den Wurzelraum fliessen. Bei gleichzeitiger Anreicherung des pflanzenverfuegbaren Magnesiumvorrats im Mineralboden wird auch die Magnesiumernaehrung der Baeume verbessert. - metallorganische Komplexe stabilisiert werden, womit das weitere Vordringen von Schwermetallen in tiefere Bodenbereiche wirksam unterbunden wird. Die biologische Aktivitaet im Auflagehumus und in organisch beeinflussten Bodenhorizonten gesteigert wird. dadurch werden einerseits die Naehrstoffkreislaeufe in den Mineralboden hinein erweitert (Uebergang des sog. kleinen Naehrstoffkreislaufes zum grossen Naehrstoffkreislauf'), andererseits besteht aber auch die Gefahr, dass bei hohen Stickstoffvorraeten und bei Waldoekosystemen, deren Stickstoffspeicherfaehigkeit ueberschritten ist. Nitrat im Sickerwasserstrom die Hydrosphaere belastet. Die Applikation leicht loeslicher Salzduenger ist mit erheblichen Risiken fuer das Oekosyste m und die Hydrosphaere verbunden. Aus Vorsorge zum Schulz des Bodens, aber auch des Grund- und Quellwassers darf die Ausbringung sulfatischer Duenger nur dann in Betracht komen, wenn von den standoertlichen Gegebenheiten und der lufthygienischen Vorbelastung her eine Fixierung des geduengten Sulfates noch wahrscheinlich ist. Ansonsten sind Duengemitteln, die nicht an leicht mobilisierbare Anionen starker Saeuren gebunden sind - dies sind Karbonate oder Silikate - , der Vorzug zu geben.

Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz im Unterboden

Das Wissen über die Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz in Böden der gemäßigten Breiten beschränkt sich bis auf wenige Ausnahmen auf die Oberböden (A-Horizonte und Auflagen). Hier finden sich die höchsten Konzentrationen der organischen Substanz. Jüngere Inventurarbeiten haben nun gezeigt, dass auch im Unterboden (B- und Cv-Horizonte) beträchtliche Mengen an organischer Substanz, allerdings in niedrigen Konzentrationen vorliegen. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, (1) die Menge der organischen Substanz im Unterboden zu erfassen, (2) ihre Zusammensetzung und Herkunft zu bestimmen und (3) ihre Umsetzbarkeit zu erfassen. Daraus sollen Rückschlüsse auf die Stabilisierungsmechanismen der organischen Substanz im Unterboden gezogen werden. Nach einer Inventur der Bodenprofile an den SPP-Standorten (C-Gehalte, 14C-Alter) erfolgt die Erfassung der Zusammensetzung der organischen Substanz mittels Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie. Die Zusammensetzung der Lipid-, Polysaccharid- und Ligninfraktion soll Hinweise auf die Herkunft der stabilisierten organischen Substanz differenziert nach oberirdischen, unterirdischen Pflanzenrückständen und mikrobiellen Resten geben. Abbauversuche unter kontrollierten Bedingungen im Labor und die Erfassung des 14C-Alters des freigesetzten CO2 sollen Aufschluß über die Umsetzbarkeit des 'jungen' und 'alten' C im Unterboden geben. Dabei werden jeweils die Profile über die gesamte Entwicklungstiefe betrachtet, um die Unterbodenhorizonte in Bezug zu den Oberböden und zu den Ergebnissen anderer AG im SPP zu setzen. Darauf aufbauend können dann in den nächsten Phasen des SPP die Eigenschaften der organischen Substanz im Unterboden und die Regulation der C-Umsetzungen im Unterboden untersucht werden.

Grundwasser

<p>Die größten Süßwasservorkommen weltweit liegen im Untergrund. Diese Grundwasservorkommen sind in vielen Regionen die wichtigste Quelle für die Wasserversorgung. Der Zustand des Grundwassers ist deshalb systematisch zu überwachen und der Eintrag von Schadstoffen so weit wie möglich zu verhindern.</p><p>Bedeutung und Gefährdung des Grundwassers</p><p>Grundwasser ist Teil des Wasserkreislaufs. Es stammt ganz überwiegend aus Regenwasser, das durch den Boden und den Untergrund bis in die Grundwasserleiter sickert. Oberflächennahe Grundwasservorkommen versorgen Pflanzen mit Wasser und bilden wertvolle Feuchtbiotope. Das Grundwasser tritt in Quellen zu Tage und speist Bäche und Flüsse. Gerade in den regenarmen Zeiten des Jahres stammt ein großer Teil des Wassers in unseren Flüssen aus dem Grundwasser. Qualität und Menge des Grundwassers beeinflussen damit auch die Oberflächengewässer. Rund 70 Prozent des Trinkwassers stammen aus Grundwasser, das damit die wichtigste Trinkwasserressource Deutschlands ist.</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ ist die zentrale Herausforderung für die Wasserwirtschaft heute und in Zukunft. Wasserverfügbarkeit für alle und jeden Zweck ist keine Selbstverständlichkeit mehr. Auch der Grundwasserstand unterliegt Schwankungen - je nach geologischen Verhältnissen, Nutzungsintensität und klimatischer Situation. Während der Trockenjahre 2018-2020 und 2022 ist der Grundwasserstand in vielen Regionen Deutschlands deutlich gesunken. Der Druck auf die Ressource Grundwasser wird in Zukunft weiter steigen, insbesondere wenn die landwirtschaftliche Bewässerung zunimmt und wasserintensive industrielle Nutzungen hinzukommen. Grundwasser galt in der Vergangenheit im Vergleich zu oberirdischen Gewässern als gut geschützt gegenüber anthropogenen Verunreinigungen. Doch Reinigungs- und Rückhaltevermögen der überlagernden Bodenschichten wurden überschätzt. Die systematische Überwachung der Grundwasserbeschaffenheit durch die Bundesländer hat gezeigt, dass der gute Zustand unseres Grundwassers vielerorts gefährdet ist. Es sind vor allem die diffusen Einträge von Stickstoff und Pestiziden aus der Landwirtschaft, die das Grundwasser belasten. Weitere Ursache für Verunreinigungen sind diffuse Einträge aus Industrie und Verkehr sowie aus punktuellen Quellen oder linienförmigen Belastungen wie zum Beispiel Altstandorte, Altablagerungen, Unfällen mit wassergefährdenden Stoffen oder undichten Abwasserkanälen.</p><p>Eine Sanierung des Grundwassers ist, wenn überhaupt, nur mit großem finanziellen und technischen Aufwand und in langen Zeiträumen möglich. Die konsequente Anwendung des Vorsorgeprinzips ist deshalb von ganz besonderer Bedeutung. Dazu gehört auch eine systematische, regelmäßige Überwachung des Grundwassers, für die in Deutschland die Länder zuständig sind. Dadurch lassen sich Gefährdungen des Grundwassers frühzeitig erkennen und geeignete Maßnahmen können rechtzeitig ergriffen werden. Aufgrund seiner herausragenden Bedeutung für die Trinkwasserversorgung und wichtigen ökologischen Funktionen ist ein flächendeckender Grundwasserschutz, wie im Wasserhaushaltsgesetz verankert, erforderlich.</p><p>Eine Gesamtübersicht über den Zustand des Grundwassers in Deutschland und seine Belastungen infolge menschlicher Nutzungen sowie Maßnahmen zum Schutz des Grundwassers finden Sie in der Broschüre „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/grundwasser-in-deutschland">Grundwasser in Deutschland</a>”. Eine Übersicht über die weltweite Grundwassersituation finden Sie (auf Englisch, Französisch und Italienisch) im Bericht der Vereinten Nationen: „<a href="https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000380721">The United Nations World Water Development Report 2022: Groundwater: Making the invisible visible</a>“.</p>

Bodenübersichtskarte der Bundesrepublik Deutschland 1:250.000

Die Bodenübersichtskarte 1:250.000 (BÜK250) als digitales Nachfolgeprodukt der Bodenübersichtskarte 1:200.000 (BÜK200) bildet eine detaillierte, bundesweit einheitliche und flächendeckende Informationsgrundlage für Länder übergreifende Aussagen zu Bodennutzung und Bodenschutz in Deutschland. Der vorliegende Grafikdatensatz in der Version 6.0 basiert im Wesentlichen auf der BÜK200, die von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Zusammenarbeit mit den Staatlichen Geologischen Diensten (SGD) der Bundesländer erarbeitet wurde. Er ist grafisch blattschnittfrei und beschreibt die Verbreitung und Vergesellschaftung der Böden anhand von insgesamt 2171 Legendeneinheiten. Die detaillierten bodenkundlichen Informationen sind separat in einer relationalen Datenbank abgelegt und können mit dem Grafikdatensatz der BÜK250 über das Datenfeld GEN_ID verbunden werden.

Vorkommen polycyclischer Aromaten in Regen-, Sickerwasser und Weizenproben

Das Vorkommen der polycyclischen Aromaten in der Umgebung des Menschen und in der Nahrung wurde zum Anlass genommen, eine orientierende Bilanzierung dieser Substanzen aufgrund quantitativer Bestimmungen aufzustellen. Ziel der Arbeit ist es, einen Analysengang zu entwickeln, der eine weitgehende quantitative Erfassung der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe in fast allen Medien gestattet. Die im Zeitraum von 20.3.1971 bis 14.10.1971 in Giessen gefallenen Niederschlaege wurden als Regenwasser gesammelt und der Gehalt an BP und BFA bestimmt. Jede Probe enthielt BP und BFA. Die hoechsten Werte fanden sich in den Monaten Maerz und Oktober mit 0,24 Myg bzw. 0,3 Myg BP/l und 2,9 Myg bzw. 3,1 Myg BFA/l. Die niedrigsten Werte (September) betragen 0,01 BP/l und 0,3 Myg BFA/l. Bei Bezug auf den Jahresdurchschnitt der Regenmenge von 619,2 l/qm ergibt sich eine auf das Jahr bezogene Kontamination mit 0,968 mg BP/qm und 10,836 mg BFA/qm. Der Gehalt des Regenwassers an BFA betraegt das 10-fache des BPs. Aehnliche Korrelationen fuer BP und BFA lassen sich auch fuer Sickerwasserproben, die von verschiedenen Boeden in einer Tiefe von 3-4 m gewonnen wurden, feststellen. In 1 l Sickerwasser finden sich 0,01-0,03 Myg BP und 0,08-0,6 Myg BFA. Diese Befunde weisen auf die grosse Diffusion der polycyclischen Aromaten in tiefe Bodenschichten, so dass die Kontamination des Trinkwassers ihre Erklaerung findet.

Untersuchungen ueber Ursachen und Formen der Resistenz von Apfelsorten und -unterlagen gegen Phytophthora cactorum und P. syringae (Kragenfaeule)

Anfaellige Apfelunterlagen sind nur zu schuetzen, wenn die Pilze bis in die tieferen Bodenschichten abgetoetet werden koennen. Hierzu muessten die Praeparate mit einem Injektor eingebracht werden. Beide Verfahren stellen eine erhebliche Belastung der Umwelt dar. Biologische Bekaempfungsmethoden haben sich bisher in der Praxis nicht bewaehrt. Es werden daher planmaessig das Apfelsortiment und die Unterlagen auf Resistenz gegen P. cactorum und P. syringae und deren Ursachen untersucht. Damit sollen Grundlagen fuer eine Resistenzzuechtung und fuer eine Bekaempfung durch Kulturmassnahmen, wie z.B. Einschaltung einer Zwischenveredelung mit einer resistenten Sorte erarbeitet werden. In die Untersuchungen sind auch Entwicklungen von Methoden zur Pruefung auf Resistenz einbezogen.

Microbial community structure and function in different habitats of subsoils and their role in nutrient mobilization and plant growth (MicroSub)

Whereas a lot of results about the role of microbial communities from topsoils for plant growth and - performance have been published in the last two decades, almost nothing is known about the role of microbes in nutrient mobilization in subsoil systems. Furthermore it is unclear if microbes living below 40 cm in soil can be influenced by agricultural management. Both questions should be addressed in the frame of this project. Therefore in the first phase of the project an overall characterization of microbial communities living in different habitats of subsoils should be characterized by high throughput sequencing. These results will give a first insight into microbes living in deeper soil layers and will form the basis for the development of molecular tools to measure abundance and diversity of microbes involved in nitrogen and phosphorus turnover in the field - as well as in the microcosm experiments. Analyzing samples from the field experiment should clarify temporal and spatial heterogeneity of microbial communities and their activities in subsoils. Furthermore the role of hotspots (drilosphere and rhizosphere) in driving microbial performance should be clarified. Mainly the question how nitrogen is metabolized in subsoils will be addressed. By labeling root exudates as well as earthworm excrements with 13C the role of different carbon amounts and quality in the rhizosphere and drilosphere of subsoils in stimulating microbial communities should be analyzed in the central microcosm experiment, by following the 13C label in the microflora. This approach will help to identify possible major factors steering bacteria fungi and archaea in deeper soil layers.

Projekt Waldkalkung

Zweck der Waldkalkungen ist, der zum Teil tief reichenden Versauerung der Waldböden entgegenzuwirken. Die fortschreitende Versauerung der Böden geht mit erheblichen Schädigungen des Ökosystems Wald einher. So werden mit sinkenden pH-Werten (Säuregradmesser) das giftige Aluminium und Schwermetalle ausgewaschen, die die Wurzeln der Bäume schädigen und ins Grundwasser verlagert werden. Auch Nährstoffe werden dem Boden entzogen und stehen damit den Pflanzen nicht mehr zur Verfügung. Durch die Kalkungsmaßnahmen werden die Waldböden sozusagen mit einer Schutzhülle aus Kalk bedeckt. Der Kalk soll die über die Niederschläge eingetragenen Säuremengen in den obersten Bodenschichten über einen gewissen Zeitabschnitt neutralisieren, um damit den Bodenzustand zu stabilisieren und ggfs. auch wieder zu verbessern. Die Kalkung dient zudem auch dem Grundwasser- und damit letztlich dem Trinkwasserschutz. Besonders kalkungsbedürftig sind die Waldflächen der Buntsandsteingebiete im Saarland, da deren Böden von Natur aus ein nur geringes Pufferungsvermögen gegenüber Säureeinträgen aufweisen. Den Kalkungsmaßnahmen vorausgegangen waren bodenchemische Analysen durch das Landesamt für Umwelt und Arbeitsschutz (LUA), um zuverlässige Aussagen über den Bodenzustand zu erhalten. Im Anschluss an die Kompensationskalkung wird es weitere Untersuchungen im Sinne einer Wirkungskontrolle geben. Von der Kalkung ausgeschlossen werden einerseits aus Naturschutzgründen sensible Flächen (z.B. Naturschutzgebiete, Naturwaldzellen u.ä.). Anderseits werden Verkehrsflächen und siedlungsnahe Flächen ausgeschlossen. Die Kompensationskalkung erfolgt ausschließlich in der vegetationsarmen Zeit, da nur dann sichergestellt ist, dass eine möglichst große Kalkmenge den Boden auch erreicht. Ausgebracht wird der Magnesiumkalk per Hubschrauber. Bei einer Menge von etwa 3 Tonnen pro Hektar können so pro Tag zwischen 60 und 75 Hektar Wald behandelt werden.

Auswirkung der landwirtschaftlichen Bodennutzung auf tiefere Bodenschichten sowie auf das Grund- und Trinkwasser

Mit diesem Untersuchungsprogramm sollen die Kenntnisse ueber das Verhalten und den Verbleib von Duenge- und Pflanzenschutzmittelwirkstoffen bzw. deren Abbauprodukten in tieferen Bodenschichten in Abhaengigkeit von der Bewirtschaftungsintensitaet erarbeitet werden.

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