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Großflächige Untersuchungen zum Wurzelzustand und zu Feinwurzelpathogenen an Hochlagenfichten des Bayerischen Waldes mit Symptomen der 'akuten Nadelvergilbung'

Die Auswertung vieler, im Rahmen der Waldschadensforschung erzielten Ergebnisse machen deutlich, dass die Erkrankung der Fichten in den Hochlagen unserer Mittelgebirge sich nicht primär auf einen großflächigen Eintrag von Luftschadstoffen zurückführen lässt. Das Ausbreitungsmuster und der Verlauf der Nadelerkrankung auf diesen sauren Mittelgebirgsböden deutet auf Störungen im Bereich des Wurzelsystems hin, die zur Einschränkung der Mg-Aufnahme führen und dadurch die Symptome an Nadeln auslösen. Bei den Untersuchungen soll wie folgt vorgegangen werden: Nach der Aufnahme von vier Krankheitszentren im Bereich des FA Neureichenau, Bay. Wald, werden jeweils acht gesunde und acht kranke Fichten, innerhalb der ausgewählten Zentren markiert. An diesen Fichten werden vergleichende Wurzelzustandserhebungen durchgeführt. Die anfallenden Boden- und Wurzelproben werden auf Wurzelpathogene hin untersucht. Besonderes Augenmerk gilt dabei Vertretern der Gattungen Phytophthora und Pythium. Die isolierten Pathogene werden beschrieben und sollen mit Hilfe morphologischer Kenngrößen und ausgearbeiteter PCR-Methoden identifiziert werden. Isolate der am häufigsten auftretenden Arten, bzw. Gruppen werden für Infektionsversuche mit Fichten verwendet, um Informationen über ihre Aggressivität zu erhalten. Im Zentrum des beantragten Projektes steht die Frage, ob Wurzelschäden, möglicherweise verursacht durch verschiedene Wurzelpathogene, für die Mangelversorgung von Fichten auf sauren Standorten des Bayerischen Waldes verantwortlich gemacht werden können.

Untersuchungen mit oben offenen Experimentierkammern zur Auswirkung bestimmter Luftschadstoffe auf Gesundheitszustand und Wachtstum von Forstpflanzen

Seit Beginn der 80er Jahre wird in der Ursachenforschung der Waldschaeden bestimmten Luftschadstoffen eine entscheidende Rolle beigemessen. Aus diesem Grund wurde von der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Wuerttemberg ein Pilotprojekt begonnen. Ziel dieses Vorprojektes war die Entwicklung und Erprobung einer Grosskammer zur Untersuchung von Filterwirkung, Wintertauglichkeit und Kammerklima. Solche 'oben offenen Experimentierkammern' bieten die Moeglichkeit, Luftschadstoffe der Umgebungsluft auszuschliessen. Aus den Kontrollen mit den jeweiligen Freiluftbaeumen lassen sich dann Rueckschluesse auf die Auswirkungen der verschiedenen Schadstoffe ziehen. Dieses Pilotprojekt wurde im Muenstertal im Suedschwarzwald in 850 m ue NN durchgefuehrt. Die praktische Erprobung waehrend zweier Betriebsjahre zeigte einen weitgehend stoerungsfreien Kammerbetrieb. Die hoelzerne Konstruktion und die Folienbespannung widerstanden allen Belastungen durch Wind und Schnee. Lueftungs- und Filterungssystem arbeiteten befriedigend. Im Gegensatz zum technischen Kammerbetrieb bleiben die qualitativen Kammerbedingungen hinter den Erfordernissen zurueck. Eine wesentliche Abweichung von den Freilandbedingungen stellten die fehlenden Nebel- und Tauereignisse dar. Aus immissionsoekologischer Sicht entfielen hierdurch Depositionen, die fuer das aktuelle Schadensphaenomen der montanen Nadelvergilbung von besonderer Bedeutung sein koennten. Die nahezu lueckenlosen Messreihen der Klimawerte belegten ferner, dass die grundlegende Forderung nach einem freilandaehnlichen Kammerklima in den getesteten Kammern nur bedingt erfuellt werden konnte. Dies traf insbesondere fuer Luft- und Bodentemperaturen, fuer die relative Luftfeuchtigkeit und die Strahlungsverhaeltnisse zu. Aufgrund der beobachteten Klimaeffekte sowie des Fehlens wesentlicher immissionsoekologischer Feuchtefaktoren lassen die Testpflanzen sowohl kurz- als auch langfristig Wuchs- und Symptomreaktionen erwarten, die nicht mit denen des Freilandes vergleichbar sind. Unter diesen Bedingungen ist nur der Vergleich von Kammer zu Kammer statthaft. Die Durchfuehrung spezieller Kurzzeitexperimente (zB waehrend einer Vegetationsperiode) mit den Behandlungsvarianten Rein- und Umgebungsluft scheiterte an der relativ geringen Luftschadstoffbelastung des Projektstandortes. Gegen Langzeit-Experimente sprachen die nicht vergleichbaren Wachstumgsbedingungen innerhalb und ausserhalb der Kammern. Um uebertragbare Kammerergebnisse zu erzielen, muessten kostenintensive Optimierungsmassnahmen vorgenommen werden. Vorrangige Verbesserungen waeren im Bereich der Lichtbedingungen und der Temperaturreduktion angezeigt. Die Steuerungsgruppe kam zu dem abschliessenden Ergebnis, dass das Projekt im Vorprojektstadium abgeschlossen und am Standort 'Muenstertal' nicht in ein langfristiges Abschlussprojekt uebergeleitet werden sollte.

Wirkungsweise Chlorosen-induzierender (bleichender) Herbizide bei hoeheren Pflanzen

Eine Reihe von Herbiziden von unterschiedlicher chemischer Konstitution verhindert bei hoeheren Pflanzen die Chloroplastenentwicklung und Chlorophyllbildung und fuehrt zum Ausbleichen (Chlorose) der Blaetter, wenn das Herbizid in einem jungen Entwicklungsstadium einwirken kann. Unsere Untersuchungen gingen der Frage nach, welche biochemischen Schritte der Chloroplastenentwicklung bzw. der Chlorophyllsynthese durch die Herbizide blockiert oder geschaedigt werden und ob die verschiedenen Chlorosen-induzierenden Herbizide unterschiedliche oder gleiche Primaerwirkungen aufweisen. Unter der Einwirkung der Herbizide wird das Chlorophyll, das durchaus noch gebildet werden kann, im Licht photooxidativ zerstoert. Die gegenwaertigen Untersuchungen sollen die biochemischen und physiologischen Zusammenhaenge bei der photooxidativen Zerstoerung des Chlorophylls in Gegenwart der Herbizide aufklaeren helfen. Das Projekt soll damit einerseits zum Verstaendnis der Wirkungsweise der untersuchten Herbizide, zum anderen aber auch zum Verstaendnis der Mechanismen beitragen, die unter normalen physiologischen Bedingungen das Chlorophyll vor photooxydativer Zerstoerung schuetzen und stabilisieren.

Determination et provenance des degats abiotiques sur les vegetaux (FRA)

Buts: determination et quantification des degats abiotiques, expertise dans des cas de pollutions graves en vue d'indemnisation. En pratique, il n'est pas rare de trouver des plantes endommagees (chloroses, necroses, etc.) ou de constater des baisses de rendement dans des cultures; faits qui ni sont imputables ni a des parasites, ni a des maladies, ni a des carences ou a des erreurs de traitement. Une pollution atmospherique ou edaphique peut etre la cause. Les degats sur les vegetaux peuvent etre d'origine biotique ou abiotique, le resultat est souvent le meme. Il s'agira en premier lieu de reconnaitre un certain nombre de parasites et maladies typiques s'attaquant aux grandes cultures, aux cultures fruitieres et maraicheres, puis d'etablir des contacts avec certaines des firmes agrochimiques possedant une experience et des competences reconnues. En cas de pollution atmospherique ou edaphique, apres determination du ou des polluants, il s'agira d'une part, de conseiller l'agriculteur quant aux mesures a prendre (consommabilite ou destruction des plantes touchees) et d'autre part, d'etablir les responsabilites et d'evaluer les pertes qu'encourt l'agriculteur. Des essais avec des bioindicateurs ou des biotests et des analyses de l'air ou du sol peuvent etre effectues en cas de doute sur la provenance des degats constates. (FRA)

Züchtung von Rebunterlagen mit hoher Reblausfestigkeit und Anpassung an Trockenheit und Kalk-Chlorose

Eine hohe Resistenz gegen Bodenpathogene, gute Standortanpassung und Veredlungsaffinität sind die entscheidenden Merkmale von Unterlagen. Bei der Pathogenresistenz ist bei Reben die Widerstandsfähigkeit gegen die Reblaus Daktulosphaira vitifoiae essentiell, da die europäische Kulturrebe Vitis vinifera L über keinerlei Resistenzen verfügt und nur an wenigen Standorten ein wurzelechter Anbau möglich ist. Klimaveränderungen erfordern neue Unterlagen mit hoher Reblausfestigkeit und besserer Standortanpassung. Aufgrund der derzeitigen Szenarien werden sowohl Trockenresistenz als auch Toleranz gegen hohe Kalkgehalte insbesondere in Verbindung mit hohem Bodenwassergehalte zukünftig von Bedeutung sein. Hierfür werden entsprechende Kreuzungen vorgenommen, die Sämlinge aufgezogen, auf ihre Reblausfestigkeit getestet und anschießend Prüfungen der Wurzelungs- und Veredlungsfähigkeit vorgenommen. Anschließend wird die Witterungs- und Bodenanpassung der Zuchtstämme insbesondere auf Trocken- und Kalkstandorten untersucht. Ziel ist die Entwicklung verschiedener Unteralgen, die eine vollständige Reblausresistenz mit hohen Trockenheits- und/oder Kalktoleranz kombinieren.

Identifikation der Ursache von Pflanzenschäden im biologischen Anbau von Topfkräutern sowie Erarbeitung von wirksamen Vermeidungsstrategien und Gegenmaßnahmen, Teilvorhaben 1: Identifikation von Biotopfkräutersubstraten mit phytotoxischem Potential

Identifikation der Ursache von Pflanzenschäden im biologischen Anbau von Topfkräutern sowie Erarbeitung von wirksamen Vermeidungsstrategien und Gegenmaßnahmen, Teilvorhaben 2: Entwicklung von Analyseverfahren für die Qualitätsüberwachung

Waldzustandserhebung

Der Vitalitätszustand des Waldes wird jährlich im Rahmen der Waldzustandserhebung (WZE) erfasst. Hierbei dient der Kronenzustand als Weiser für die Vitalität von Waldbäumen. Die WZE wird in den alten Bundesländern seit 1984 und in den neuen Bundesländern seit 1990 durchgeführt. Seit dem 01.01.2014 erfolgt sie auf Basis der Bundesverordnung ForUmV, welche im Bundeswaldgesetz verankert ist (§41a Absatz 6BWaldG). Die bundesweite Erhebung erfolgt jeweils im Juli und August auf einem systematischen 16 km x 16 km Stichprobennetz (Level-I-Netz) an ca. 10.000 Bäumen und ermöglicht auf Bundesebene repräsentative Ergebnisse für die wichtigsten Baumarten. Seitens der Bundesländer wurde die Stichprobendichte nach Bedarf verdichtet, um auch auf Landesebene und für einzelne Regionen Aussagen treffen zu können. Die Geländeaufnahmen und eine erste Prüfung der Daten erfolgen durch die Bundesländer. Die Erhebungsdaten des 16 km-Netzes werden an das Thünen-Institut für Waldökosysteme übergeben, in der nationalen Datenbank zusammengeführt, geprüft und ausgewertet. Jährliche Ergebnisse werden im Rahmen der Berichtspflicht an das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gemeldet, welches den nationalen Waldzustandsbericht veröffentlicht. Außerdem werden diese Daten im Rahmen des europäischen Waldmonitorings jährlich an das Programme Coordinating Centre (PCC) von ICP Forests geliefert. Zielgruppe Kommunen, Bundesländer, Bundesverwaltung, Landwirtschaft, Forschung und Lehre, Allgemeinheit, Industrie, Umwelt- und Sozialverbände Wissenschaftlicher Hintergrund Das Vorgehen bei der Waldzustandserhebung besteht aus einer visuellen Einschätzung des äußerlich erkennbaren Gesundheits- bzw. Schädigungszustands der einzelnen Bäume. Hierbei ist der Kernparameter die Kronenverlichtung, welche anhand des Nadel-bzw. Blattverlustes im Verhältnis zu einem Referenzbaum in 5%-Stufen eingeschätzt wird. Daneben werden weitere Merkmale aufgenommen, die Hinweise zur Vitalität der Bäume und zu den Ursachen von Kronenverlichtungen geben können. Dazu gehört z.B. die Intensität der Fruktifikation, Vergilbung von Blätter oder Nadeln, Insekten- und Pilzbefall sowie Stamm- und Kronenverletzungen. Die Datenerhebung erfolgt auf Grundlage eines international abgestimmten Handbuches. Um eine methodisch vergleichbare Datenerfassung im Rahmen der WZE zu gewährleisten werden zusätzlich Maßnahmen der Qualitätssicherung und -kontrolle durchgeführt. Ein wichtiger Bestandteil ist der jährlich stattfindende nationale Abstimmungskurs der Landesinventurleiter. Im Nachgang dazu analysiert das Thünen-Institut für Waldökosysteme die Ergebnisse der Abstimmungskurse und verfasst einen Bericht, der den Beteiligten zur Verfügung gestellt wird. Eichhorn J, Roskams P, Ferretti M, Mues V, Szepesi A & Durrant D (2010): Visual assessment of crown condition and damaging agents. In UNECE (ed.), Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests (pp. 49). Hamburg, Germany: UNECE, ICP Forests Programme Co-ordinating Centre. Meining S, Bauer A, Dammann I, Gawehn P, Schröck HW & Wendland J (2007). Waldbäume - Bilderserien zur Einschätzung von Kronenverlichtungen bei Waldbäumen (pp. 128). Kassel, Germany: Verlag M FASTE. Wellbrock et al. (2014): Deutsche Anleitung zur Kronenzustandserhebung. in prep.

Untersuchung der Thylakoidmembran (P-700 und Cytochrom F), der PEP-Carboxylase und der Phytohormone Abscisinsäure und Indol-3-Essigsäure bei Fichten in Open-Top-Kammern

Haeufig gehen den sichtbaren Schaedigungssymptomen wie Nadelvergilbung und/oder Nadelverlust bereits Veraenderungen in den Nadeln auf zellulaerer oder biochemisch-physiologischer Ebene voraus. Ziel des Forschungsprojektes war es daher, ueber den Gehalt der Redoxkomponenten P-700 und Cytochrom f Aufschluss ueber Schaeden im Bereich der Photosynthesemembranen zu erhalten und durch den Nachweis einer Steigerung bestimmter Enzymaktivitaeten (PEP-Carboxylase) Rueckschluesse auf umweltbedingte Stresssymptome zu ziehen. Um Veraenderungen unter verschiedenen Umweltbedingungen erfassen zu koennen, wurden je vier symptomfreie Fichten in Open-Top-Kammern mit gereinigter Luft und Umgebungsluft und vier im Freiland stehende Kontrollbaeume miteinander verglichen. Durch Bestimmung des Chlorophyllgehaltes, der Redoxkomponenten P-700 und Cytochrom f, der Enzymaktivitaet der Phosphoenolpyruvat-Carboxylase sowie des Gehaltes an loeslichen Proteinen sollten frueh auftretende stoffwechselpysiologische Veraenderungen erfasst werden. In den Untersuchungen konnten zwei Effekte nachgewiesen werden: 1. Unterschiede, die durch verschiedene Schadbelastungen auftreten; 2. Unterschiede, die durch verschiedene Lichtintensitaeten bedingt sind. Die Verringerung der P-700- und Cytochrom f-Konzentrationen in den zweijaehrigen Nadeln der Kammerfichten in Umgebungsluft verglichen mit den Kammerfichten in Reinluft lassen sich durch erhoehte Schadstoffeintraege erklaeren. Die erhoehten Cytochrom f-Konzentrationen und das geringere P-700/Cytochrom f-Verhaeltnis der Freilandbaeume verglichen mit den in Umgebungsluft stehenden Kammerbaeumen sind auf das in den Kammern reduzierte Lichtangebot zurueckzufuehren. Auf enzymatischer Ebene zeigte die PEPC-Aktivitaet der Kammervarianten je nach Nadelalter ein unterschiedliches Verhalten: bei den einjaehrigen Nadeln, d.h. den Nadeln, die erst kurze Zeit der Schadgasbelastung ausgesetzt waren, fanden sich keine eindeutigen Unterschiede in Abhaengigkeit von der Schadgasbelastung. Dagegen besassen die zweijaehrigen Nadeln der Kammerbaeume in schadgasreicher Umgebungsluft deutlich hoehere PEPC-Aktivitaeten als die Kammerbaeume in Reinluft. Das Enzym PEPC wird somit erst bei laenger andauernder Schadstoffeinwirkung auf die Nadeln beeinflusst. Wahrscheinlich kommt es erst bei laengerer Schadgasbelastung zu einer Veraenderung im Stoffwechsel, welche eine Erhoehung der PEPC-Aktivitaet zur Folge hat. Ein Vergleich der Kammerbaeume in Umgebungsluft mit den Freilandfichten zeigte hoehere PEPC-Aktivitaeten bei den Freilandfichten. Da fuer das Enzym PEPC erhoehte Aktivitaeten bei gesteigerter Lichtintensitaet gefunden wurden, ist die unterschiedliche Lichtintensitaet zwischen Kammerbaeumen und Freilandfichten als Ursache fuer den beobachteten Kammereffekt bei der PEPC-Aktivitaet in Erwaegung zu ziehen. Dies wuerde auch mit den erniedrigten P-700/Cyt f-Verhaeltnissen bei den Freilandfichten gegenueber den Kammerbaeumen in Umgebungsluft in Einklang stehen.

Schallschutzpflanzen - Optimierung der Abschirmwirkung von Hecken und Gehölzen

Hecken und Gehölze erfüllen in unserer Umwelt viele wichtige Funktionen: sie erzeugen Sauerstoff, filtern die Luft, dienen als Sicht- und Windschutz, bieten Lebensraum für Vögel und Insekten und dienen als strukturierende und abgrenzende Elemente. Für den städtebaulichen Schallschutz werden sie jedoch kaum genutzt, da in den maßgeblichen Planungsrichtlinien die Bewuchsdämpfung für alle Arten von Bewuchsflächen sehr niedrig angesetzt wird. Dabei wird übersehen, das die Angaben in den Richtlinien Mindestangaben darstellen, die in der Praxis häufig deutlich übertroffen werden können. Derzeit bestehen noch fast keine Kenntnisse über eine geeignete Gestaltung von Schallschutzhecken und deren Wirksamkeit. Auch über die akustischen Eigenschaften von Heckenpflanzen ist bislang nur sehr wenig bekannt. In dieser Studie wird untersucht, welche Pflanzen sich für Schallschutzzwecke aus akustischer Sicht besonders eignen, wie sie gepflanzt werden sollten, welche Abmessungen eine Hecke besitzen sollte und wie sich weitere Einflussfaktoren wie Bewuchsdichte, Blattfläche, Form und Dicke der Blätter, etc. auf die akustischen Eigenschaften auswirken. Die Untersuchungen erfolgen sowohl durch Messungen unter idealisierten Bedingungen im Labor als auch an realen Hecken im Freien. Weiterhin werden rechnerische Modelle eingesetzt, wobei das Ziel darin besteht, Dämpfungs- und Absorptionskoeffizienten zu bestimmen, die Schallschutzwirkung zu verbessern und verlässliche Bemessungsgrundlagen für die Städte- und Landschaftsplanung zu erarbeiten.

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