Das Mikroklima des Auflagehumus temperater Waelder soll charakterisiert und Effekte auf die Oekologie von Bodentieren und die Dekomposition toter organischer Substanz untersucht werden. Ausgangshypothese ist die Annahme, dass Humusprofile eine Vielzahl von Mikrohabitaten fuer Bodentiere bieten, die sich primaer in ihren mikroklimatischen Eigenschaften unterscheiden. Da Bodentiere generell empfindlich gegenueber geringer Feuchtigkeit und hohen Temperaturen sind, ist ihre Habitatwahl vermutlich haeufig von mikroklimatischen Bedingungen bestimmt. Erste Ergebnisse zeigen, dass diese Bedingungen von der Dauerhaftigkeit und der raeumlichen Struktur der Humusprofilen abhaengen, die damit Determinanten von raeumlicher Verteilung, Funktion und Leistung der Lebensgemeinschaften waeren.
Die Chancen und Risiken der moeglicherweise vermehrten Anwendung von Mikroorganismen zur Bekaempfung von Pflanzenkrankheiten sollen untersucht werden (Schwerpunkt bodenbuertige Krankheiten). Es wird ein Ueberblick ueber die Zulassungsbedingungen in der BRD gegeben und ueber international in der Entwicklung befindliche oder zugelassene Agenzien. Was kann die moderne Biotechnologie zur Erreichung der in diesem Bereich formulierten Ziele beitragen? Welche Risiken bezueglich des Einsatzes von Mikroorganismen werden diskutiert und wie wird mit dem vorhandenen Wissen und mit Wissensluecken umgegangen?
Das zum 31.12.1983 ausgelaufene Vorhaben (10301224) hat u.a. deutlich gemacht, dass zuzueglich zu den vorliegenden Ergebnissen noch einige Fragen geklaert werden muessen, um der Aufgabenstellung gerecht werden zu koennen. Hierbei handelt es sich um die notwendigen Erkenntnisse zu folgenden Anstrichen: - Fuehrt langfristige Duengung (Fluessigmist) zu einer P-Anreicherung im oberflaechennahen Grundwasser und zur Eutrophierung von Oberflaechengewaessern? - Wie entwickeln sich die N-Auswaschungsraten bei langfristiger Anwendung hoher Fluessigmistgaben? - Wie verringert sich der Nitrataustrag bei relativ fruehem Zwischenfruchtanbau? - Koennen die bei hohen Cu-Gehalten im Boden festgestellten Ertragsdepressionen bestaetigt werden? - Lassen sich diese weiter differenzieren? - Auswirkungen auf Futter- und Nahrungsmittelqualitaet (Nitrat)?
Ziel des Vorhabens ist die Verarbeitung von speziellen Pappel- und Aspensorten aus Kurzumtriebsplantagen zu Hochausbeute-Faserstoffen (Holzstoff) für gestrichene Papiere. Dieser neue Holzstoff soll zunehmend importierten Sulfatzellstoff ersetzen. Der Einsatz von Pappelholz soll dabei in Ergänzung zum bisherigen Holzsortiment erfolgen. Die vorgesehene neue Verfahrenstechnik APTMP (Alkaline Peroxid Thermal Mechanical Pulp) weist Vorteile gegenüber den herkömmlichen TMP- und CTMP-Verfahren auf. Sie ist abwasserarm betreibbar (d.h. nahezu geschlossener Wasserkreislauf) und erfordert einen deutlich geringeren Energieeinsatz. Der erzeugte Holzstoff zeichnet sich nach vorliegenden ersten Erfahrungen durch hohe Festigkeit und hohe Weiße sowie eine gute Entwässerbarkeit aus. Dies ermöglicht eine Energiereduzierung an der Papiermaschine. Im Rahmen des Projektes sollten zur Klärung pflanzenbaulich-produktionstechnischer Fragestellungen in Hessen, Sachsen und Niedersachsen eine Ackerfläche von insgesamt ca. 100 ha mit verschieden Pappelarten bepflanzt werden. Es sollten dabei verschiedene Anbaumethoden und Pflanzverbände geprüft werden. Zudem waren ökologische und ökonomische Untersuchungen vorgesehen. Vom PTI waren Untersuchungen zu morphologischen und chemisch-physikalischen Eigenschaften der Pappelarten vorzunehmen. Daneben warenTechnikumsmahl- und Aufschlußversuche vorgesehen, um die Eignung der Pappelsorten zur Holzstoffherstellung nach dem APTMP-Verfahren zu prüfen. StoraEnso übernahm aus Eigenmitteln die Projektierung einer Großanlage und die Aufbereitung der Pappeln sowie die Herstellung von Holzstoff im großtechnischen Maßstab. Parallel hierzu sollte eine Optimierung von Anbau- und Erntetechnik für Hochertragspappelsorten vorgenommen werden. Um hinreichende Stammdurchmesser zu erzielen, soll ein ca. 10-jähriger Umtrieb der Pappelplantagen erfolgen.
In der Fortsetzung der Projektphase I wird in der Projektphase II die flexible Extensivierung in zwei Ansaetzen geprueft. In einem grossflaechig angelegten Anbausystemversuch werden die Auswirkungen einer ordnungsgemaessen, sowie einer integrierten Bewirtschaftung mit und ohne wendender Bodenbearbeitung untersucht. Die Anbausysteme sind als Rapsfruchtfolgen konzipiert - alle pflanzenbaulich relevanten Groessen wie Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Duengung, Pflanzenschutz werden zur umweltgerechten Konzeption der Integrierten Systeme genutzt. Auch in der Gestaltung der Agrarlandschaft wird mit unbewirtschafteten Randstreifen eingegriffen. Die Auswirkungen auf den Boden und die Umsetzungsprozesse im Boden, die Stoffertraege, die Flora und Fauna der Aecker, die Faehigkeit der Systeme zur natuerlichen Regulation von Schaedlingen werden untersucht. Ausserdem werden die Systeme betriebswirtschaftlich analysiert.
In mehrjaehrigen Gefaessversuchen mit Kiefern und Ebereschen wird der Frage nachgegangen, ob Mischkontaminationen mit PCB bzw. PAK einerseits und Schwermetallen andererseits zu Kombinationseffekten hinsichtlich des Verbleibs und des Abbaus der Schadstoffe in Boden und Pflanzen sowie hinsichtlich des Pflanzenwachstums fuehren. Insgesamt werden 25 Kontaminationsvarianten verwendet. Bei der Dotierung der Boeden wurden die erwuenschten Belastungskonzentrationen und eine gute Homogenitaet der zu untersuchenden Schadstoffe erreicht. Die Ueberpruefung der Alterung von zugesetzten BaP und PCB 52 zeigte unveraenderte Konzentrationen. Bei den aus dem Rieselfeld stammenden, mehrfach kontaminierten (nativen) Boeden und bei Schwermetalldotierungen wurden mit Hilfe von Saugkerzen und der Unterdruckmethode Bodenloesungen gewonnen. Ihre Schwermetallgehalte bewegen sich in den Bereichen die im Hinblick auf die speziellen Bodeneigenschaften erwartet werden. Die Luft in direkter Naehe der PCB 52-Gefaesse zeigte erhoehte Konzentrationen dieses Stoffes. was auf eine leichte Verfluechtigung hindeutet. Die Bonitur der Pflanzenentwicklung hat gezeigt, das Ebereschen (Sorbus aucuparia) im Vergleich zur Kontrolle gleich gut auf solchen Boeden wachsen, die mit organischen Stoffen und mit Cadmium dotiert wurden. Bei Kupferdotierungen reagiert Sorbus mit Wachstumshemmungen. Kiefern (Pinus sylvestris) zeigen eine gute Entwicklung auf mit organischen Schadstoffen und mit Kupfer dotierten Boeden, aber eine Verringerung des Wachstums auf cadmiumdotierten Boeden. Pflanzen, welche auf Boeden mit einer doppelten Dotierung (organische Schadstoffe und Schwermetalle) wachsen, zeigen ein besseres Wachstum als solche, die auf nur mit Schwermetallen dotierten Boeden wachsen. Auf nativen Boeden war das Pflanzenwachstum vermindert, ein Teil der eingepflanzten Ebereschen starb ab (vermutlich wegen einer Wurzelschaedigung). Die Verduennung von kontaminierten nativen Boeden (1:1) hat zu einem verbesserten Wachstum gefuehrt. Bei der ersten Ernte wurden die Pflanzengewichte bestimmt. Die Ergebnisse bestaetigen die Bonitierungsbeobachtungen.
Im Baar-Schwarzwald nimmt u.a. auf Oberem Buntsandstein der Anteil der Brombeeren in den Waeldern seit einigen Jahren deutlich zu. Durch Standorts- und Humusformenkartierung sollte die Beteiligung bodenoekologischer Parameter am Vorkommen der Brombeere ermittelt werden. Des weiteren wurde der Einfluss des Bestandes und der eingeschaetzten Lichtverhaeltnisse aufgenommen und mit den bodenoekologischen Parametern verschnitten. Ergebnisse: Tannen-dominierte Bestandesteile haben im Gegensatz zu Fichten-gepraegten Bestaenden eine positive Beeinflussung der Humusform trotz Ueberlagerungen durch Kalkungsmassnahmen. Das Substrat hat auf der Versuchsflaeche nur untergeordnete Bedeutung fuer das Vorkommen der Brombeere. Die Humusform scheint grosse Bedeutung fuer das Brombeer-Vorkommen zu haben. Brombeeren treten haeufiger und mit hoeheren Deckungsgraden bei guenstigen Humusformen auf. Keine Aussagen konnten bei dieser Statuserhebung ueber die Ansamungsbedingungen oder Samenbanken der Brombeere gemacht werden. Die dynamische Entwicklung der Brombeeren sowie die Veraenderung des Oberbodenzustandes muss daher auf mittel- bis langfristigen Beobachtungsfeldern aufgenommen werden.
Im Verbund von Bio- und Geoökologie, Informatik und Ökonomie sollen an den Beispielen des Kraichgaus und des Westallgäuer Hügellands ökonomisch-ökologische Regionalmodelle erarbeitet werden, die unter Nutzung von Anpassungsspielräumen der landwirtschaftlichen Betriebe den Erfordernissen von Boden- und Gewässerschutz, Arten- und Biotopschutz und einer wirtschaftlichen Landnutzung gleichermaßen Rechnung tragen. Die verschiedenen Arbeitsbereiche werden verbunden über ein geographisches Informationssystem, das auf der Grundlage einer Landschaftsanalyse eine Belastungsanalyse im Hinblick auf Nitrat, Phosphat und Schadstoffe und die durch Erosion verursachten Ansammlungen solcher Stoffe in der Landschaft erfasst. In Orientierung an den bislang diskutierten Umweltqualitätszielen sollen dann anhand von unterschiedlichen Szenarien Wirkungsweisen agrarpolitischer Instrumente wie Extensivierung, Flächenstilllegung, Ökosteuern und Umstellung auf ökologischen Landbau ermittelt und die Anpassungsspielräume von landwirtschaftlichen Betrieben untersucht werden. Der Vergleich beider Landschaften soll speziell die Übertragbarkeit von Regelungsmodellen prüfen. Der Schlussbericht und zahlreiche Publikationen liegen vor.
Die 'Formulierung' biologisch wirksamer Substanzen besteht im wesentlichen aus dem Wirkstoff und geeigneten Hilfsstoffen/Traegerstoffen in etwa gleicher Groessenordnung, um sie erfolgreich einsetzen zu koennen. In den Jahren 1982/83 wurden in der Bundesrepublik Deutschland ca. 30.000 t Pflanzenbehandlungsmittel-Wirkstoffe angewendet, d.h. es wurden Formulierungshilfsstoffe, deren Wirkungsweise im Boden bisher kaum bekannt ist, flaechenhaft verteilt. Im Teilprojekt I (Literaturauswertung und Sachstandsdarstellung) wird aufgezeigt, welcher Kenntnisstand ueber Formulierungshilfsstoffe z.Zt. hinsichtlich der Abschaetzung der Mobilisierung toxischer Stoffe in Boeden sowie der Langzeitwirkungen, Auswirkungen auf die mikrobielle Aktivitaet, Mineralisationsrate und Grundwasserbelastung besteht. Auf dieser Basis soll seitens des Auftraggebers entschieden werden, ob und in welchem Umfang ein Teilprojekt II durchgefuehrt werden soll.
In einem Eichenaltbestand auf mittlerem Buntsandstein in der Rhoen wurden die Auswirkungen einer Dolomit- und Gesteinsmehlduengung auf bodenmorphologische und bodenchemische Eigenschaften bestimmt. Auf der Grundlage einer detaillierten Feinkartierung der organischen Auflagen und des mineralischen Oberbodens wurde die Humusform ermittelt, die Horizonte und Subhorizonte ausgeschieden und differenziert beprobt. An den Proben erfolgte im Labor die Bestimmung der Bodenreaktion, der Gesamtgehalte und der wasserloeslichen Anteile des organischen Kohlenstoffs und Stickstoffs. Dolomitische Kalkung und Gesteinsmehlduengung minderten 6 Jahre nach Versuchsbeginn in den organischen Auflagen die Bodenaziditaet, waehrend sich die pH-Werte im Mineralboden nicht aenderte. Nach Basenzufuhr aenderte sich die Humusform von ausgangs rohhumusartigem bis typischem Moder hin zu einem feinhumusreichen typischen bis muellartigem Moder; damit verbunden war ein C- und N-Schwund in den organischen Auflagen. Signifikante Unterschiede in den Wirkungen zwischen dolomitischem Kalk und Gesteinsmehl waren nicht festzustellen.
