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Chitosan as a wood preservative, the wood technology aspect

The natural durability of pine, spruce, beech and birch is low to medium. To use these species outdoors, a modification of the wood needs to be applied. Up to now, copper, chromium, and arsenic (CCA), and other copper-containing agents have been used for impregnation of wood. These preservatives have a good antifungal effect, but are under environmental discussion. This PhD study focuses on applying chitosan (a derivate from shellfish shell, squid pens ++) as an antifungal agent in pine (Pinus sylvestris), spruce (Picea abies), beech (Fagus sylvatica) and birch (Betula verrucosa/pubescens). Chitosan is an environmentally friendly natural polymer that is nowadays used for different purposes (weight reducing agent, waste water purification, absorbent for heavy metal removal and in medicine. The parameters that will be investigated in this PhD study are: 1. The ability of penetration of chitosan with different chain lengths and different degrees of acetylation in wood. 2. The fixation-process of chitosan to wood, which cross linking agents between chitosan and wood, should be used to prevent leaching. 3. Measuring of the changes in the physical/mechanical properties of wood after impregnation with chitosan. 4. The fire retardant ability. 5. To refine the use of chitosan treated wood in combination with other procedures.

Spannungen im Buchenholz - Ursachen und Auswirkungen

Die Buche ist eine Baumart mit vielen guenstigen und wertvollen Eigenschaften fuer das Oekosystem Wald. Ein Problem bei der Vermarktung von Buchenholz stellen die oft auftretenden Spannungen im Holz dar. Fragestellungen: Lassen sich standortlich-waldbauliche Ursachen fuer das Auftreten von Spannungen im Buchenholz finden und wie kann das Auftreten von Spannungen zB durch waldbauliche Massnahmen verhindert werden? Anhand welcher Merkmale koennen Spannungen im Holz bereits am stehenden Baum erkannt werden? Weist spannungsreiches Holz geaenderte Holzstrukturen auf? Welche Bearbeitungsmethoden koennen die inneren Spannungen in ihren Auswirkungen reduzieren? Hypothesen: Durch die Ausbildung einer gleichmaessigen Krone kann das Auftreten von Spannungen im Holzkoerper reduziert werden. In kurzschaeftigen Buchen treten geringere Spannungen auf, als in langschaeftigen.

Einfluss von Trockenstress auf die Photosyntheseaktivitaet verschiedener Oekotypen der Buche (Fagus sylvatica)

Ziel des Vorhabens ist es, an Buchen im Conventwald, die Trockenstress ausgesetzt werden, die Photosynthesekapazitaet und deren Stoerung im Zuge der Vegetationsperiode zu erfassen. Dies erfolgt parallel zu anderen Arbeitsgruppen, die den N-Stoffwechsel der Buche und den N-Haushalt sowie die mikrobielle N-Umsetzung im Boden untersuchen. Hierbei werden Photosynthese-relevante, physiologische Parameter vergleichend erfasst, um ein moeglichst vollstaendiges Bild ueber die Stressempfindlichkeit verschiedener Oekotypen der Buche zu erhalten. Botanik II, Karlsruhe wird speziell Nettophotosynthese, Atmung, Transpiration, stomataere Leitfaehigkeit, 'water use efficiency' (WUE), bestimmen. Soweit erforderlich, werden die Chlorophyllfluoreszenzparameter (Fv/Fm, Fv/Fo), und insbesondere die Gehalte an Chlorophyllen bei Sonnen- und Schattenblaettern untersucht. Damit sollen die fuer die Pflanze lebenswichtigen Funktionen der Photosynthese, Atmung und Wasserabgabe bestimmt werden. Neben natuerlicher Variation (Tages- und Jahresgaenge) soll die Stressanpassung der Buchen definiert werden, um Empfehlungen fuer den Anbau bestimmter Buchenoekotypen unter den sich aendernden Umweltbedingungen zu erarbeiten.

Auswertung der Waldzustanddaten von 1986 bis 1995

Mitte der achtziger Jahre wurde in Europa ein System zum Monitoring des Waldzustands aufgebaut. Hintergrund war die starke Verschlechterung des Waldzustandes zu Beginn der achtziger Jahre in verschiedenen europaeischen Staaten als mutmassliche Folge der Luftverschmutzung. Im Laufe der zurueckliegenden Dekade wurden in mehr als 30 Staaten 25170 permanente Monitoringplots eingerichtet, davon ca. 5400 auf einem transnationalen Gitternetz von 16 x 16 km. Bei der Einrichtung jedes transnationalen Plots wurden u.a. die geographische Lage und die Hoehe ueber dem Meeresspiegel zur Standortcharakterisierung erfasst. Auf den Plots werden in jaehrlichen Intervallen die Kronenverlichtung sowie Blatt-/Nadelverfaerbungen von ca. 24 Baeumen erhoben. In den letzten Jahren wurden auf den Plots zusaetzlich Boden- und Blatt-/Nadelanalysen durchgefuehrt. Durch dieses Monitoringsystem liegen mittlerweile umfangreiche Datensaetze ueber den Waldzustand in Europa vor. Die Datensaetze bildeten die Grundlage fuer ein Forschungsvorhaben, das in den Jahren 1996 und 1997 von 8 europaeischen Forschungsinstituten durchgefuehrt wurde. Fuer das Forschungsvorhaben wurden zum einen die Qualitaet der erhobenen Daten bewertet und zum anderen die Entwicklung des Kronenzustands von sieben weitverbreiteten Baumarten in Europa (Picea abies, Pinus sylvestris, P. maritima, Fagus sylvatica, Quercus robur, Q. petraea und Q. ilex) untersucht. Weiterhin wurde geprueft, inwieweit der Kronenzustand durch die erhobenen Standortfaktoren erklaerbar ist. Fuer die Plots wurden Daten ueber Trockenstress und Luftverschmutzung modelliert. Schliesslich wurde der Zusammenhang zwischen Kronenzustand einerseits und Trockenstress sowie Luftverschmutzung andererseits untersucht.

Sonderforschungsbereich (SFB) 607: Wachstum oder Parasitenabwehr? Wettbewerb um Ressourcen in Nutzpflanzen aus Land- und Forstwirtschaft, B4: Kronenkonkurrenz von Buchen- und Fichtenbaeumen eines 40-60-jaehrigen Mischestandes unter standoertlichem und experimentell veraendertem O3-Regimes

Im Versuchsbestand der Forstwissenschaftlichen Fakultaet der LMU im Kranzberger Forst bei Freising wird das Konkurrenzverhalten 60-jaehriger Buchen und 40-jaehriger Fichten im Kronenraum untersucht. Konkurrenzverhalten wird analysiert als Aspekt der Stoffallokation hinsichtlich der Effizienzen der Raumbesetzung (Ressourceninvestition pro Volumeneinheit auf Ast- und Kronenebene), der Ressourcenaufnahme (Stoffgewinn pro Ressourceninvestition) und der Unterhaltskosten (Transpiration, Atmung pro Stoffgewinn). Aufgrund der primaeren Interaktion mit der Blattphysiologie und hieraus resultierender Auswirkungen auf die gesamte Pflanze stellt Ozon - zusammen mit der Lichtverteilung im Bestand - einen treibenden Faktor der Stoffallokation und -regulation auf Kronen- und Baumebene dar. In Teilen des Bestandskronenraumes wird daher die herrschende O3-Konzentration mittels 'free-air' Begasung (d.h. ohne Verwendung von Kuevetten) im taeglichen und saisonalen Verlauf um den Faktor 2 erhoeht (maximal auf ca. 150 ppb O3; O3-Begasung und Monitoring durch Partnergruppe Fabian). Die Hypothese wird geprueft, dass die Buche auf das erhoehte O3-Regime in ihrem Konkurrenzverhalten empfindlicher reagiert als die hinsichtlich des Ressourcenumsatzes konservativere Fichte. Aus den O3-begasten und unbeeinflussten Bestandsbereichen wurden jeweils 5 Buchen und Fichten (insgesamt 20 Individuen), in jedem dieser Baeume je ein Sonnen- und Schattenast ausgewaehlt (40 'Intensivaeste'), wodurch die kroneninternen Extrema struktureller und physiologischer Differenzierung erfasst sind. Die Aste sind in je 2 distale und proximale Quadranten unterteilt. Je Quadrant werden Phaenologle und Allometrie sowie begleitend Blaugaswechsel (Photosynthese, Transpiration, stom. Leitfaehigkeit, Chlorophyllfluoreszenz), Lichtgenuss und die Licht-/CO2-Abhaengigkeitsfunktionen der Photosynthese nicht-destruktiv erfasst. An den proximalen Hauptachsen werden Xylemfluss und Atmung (sowie Radialzuwachs durch Partnergruppe Pretzsch) verfolgt. Aus den Gaswechsel- und Strukturdaten werden mit Modellen Netto-C-Gewinne, Atmung und Wasserverbrauch der Aeste bestimmt, mit den kronenallometrischen und -klimatischen Erfassungen auf Kronenebene hochgerechnet und in Bezug gesetzt mit Xylemfluss-, Atmungs- und Zuwachsmessungen in den 20 Baumstaemmen. Somit werden C-Bilanz und Wasserverbrauch auf Baumebene ermittelt. Darueberhinaus untersucht die Arbeitsgruppe Schopf an unterschiedlich behandeltem Blattmaterial die Frasspraeferenz phytophager Insekten. Die Erfassungen erlauben - zusammen mit den Analysen von Inhaltsstoffen sowie des Feinwurzelumsatzes (jeweils durch weitere Partnergruppen, s.u.) - die Diagnose erfolgter Allokationsmuster und bilden die Basis zur Beurteilung der oben genannten Effizienzen des Konkurrenzverhaltens. Die Effizienzen werden in Bezug gesetzt zu denen der Phytotron-Bu/Fi-Mischpflanzen mit jungen Holzpflanzen (SFB 607/TP5) und Gruenlandsysteme und fliessen in die Modellierungskonzepte . . . (g

Wasseraufnahme und hydraulische Eigenschaften von Wurzeln verschiedener heimischer Baumarten

Fragestellungen: 1) Unterscheidet sich die hydraulische Leitfaehigkeit der Wurzeln heimischer Baumarten (ua Buche, Traubeneiche, Haengebirke)? 2) Welche Beitraege liefern oberflaechennahe und tiefstreichende Wurzeln eines Baumes zur Wasseraufnahme? 3) Welchen Einfluss haben Subinisierungsgrad der Feinwurzeln und die relative Wurzelspitzen- und Mykorrhizenhaeufigkeit auf die Wurzelleitfaehigkeit? 4) Wie veraendert sich die Wasseraufnahme einer Wurzel bei Austrocknung des Bodens?

Zur oekologischen Amplitude der Buche (Fagus sylvatica) hinsichtlich Klimafaktoren

Fuer das Wachstum der Waelder - einschliesslich der Baumartenverteilung - in Mitteleuropa ist von entscheidender Bedeutung, inwieweit die heute vorherrschenden Baumarten in der Lage sind, angesichts veraenderter Klimabedingungen - insbesondere in Hinblick auf eine ausreichende Stoffproduktion - konkurrenzfaehig zu bleiben. Um diese Fragen zu beantworten, muss der Kenntnisstand ueber die oekophysiologische Spannbreite der Hauptbaumarten in Mitteleuropa hinsichtlich der erwarteten Klimaveraenderungen verbessert werden. Dies gilt sowohl fuer die Spannbreite von Populationen im Zentrum des Verbreitungsgebietes, als auch fuer solche, die an den Grenzen des Verbreitungsgebietes der jeweiligen Baumart wachsen. Am Institut fuer Weltforstwirtschaft der Bundesforschungsanstalt fuer Forst- und Holzwirtschaft wird in Zusammenarbeit mit dem Institut fuer Forstgenetik und Forstpflanzenzuechtung im Rahmen des Forschungsschwerpunktes 'Klimaveraenderung und Waldoekosysteme' die Bedeutung des ansteigenden CO2-Gehaltes fuer das Wachstum und die Stoffproduktion von Buchenjungpflanzen (Fagus sylvatica) unterschiedlicher Provenienz bearbeitet. Das Vorhaben untersucht die Wechselwirkungen zwischen erhoehter CO2-Konzentration, Naehrstoffversorgung und unterschiedlichem Lichtgenuss auf anatomisch/morphologische und oekophysiologische Parameter. Das wesentliche Ziel des Vorhabens ist die Erforschung der physiologischen Anpassungsfaehigkeit und der evolutionaeren Angepasstheit von verschiedenen Herkuenften einer der wichtigsten Baumarten Mitteleuropas, um Schlussfolgerungen insbesondere fuer das Verjuengungsverhalten unter kuenftig veraenderten Klimabedingungen ziehen zu koennen.

Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A2: Entwicklung eines 3-D-Mischbestandesmodelles des N-abhaengigen CO2- und Wasseraustausches von Buchenmischbestaenden in Nordbayern

Ziel des Antrages ist es, fuer Buchenmischwaelder Nordbayerns ein vorhandenes, prozessbasiertes Modell des Lichtklimas, der Photosynthese und der Transpiration durch die Integration des Faktors Stickstoffnutzungseffizienz der Photosynthese und durch die Beruecksichtigung der 3-D Stickstoffverteilung im Kronenraum zu erweitern. Die Modellierung umfasst die in Nordbayern am haeufigsten vertretenen Buchenmischbestandtypen, deren forstliche Bedeutung in den naechsten Jahrzehnten noch zunehmen wird: Buchenwaelder mit Eichenbeimischung auf trocken-warmen Standorten (Steigerwald) und Buchen-Fichten Mosaikbestaende in den klimatisch kuehleren und humideren Wuchsgebieten wie dem Fichtelgebirge. Die vorgeschlagenen Untersuchungen verwenden dabei Buchenreinbestaende als Referenz fuer die Modellentwicklung und -validierung. Entwicklung und Anwendung des Modells erfolgen in enger Zusammenarbeit mit den Projekten A1 (Gasaustausch in Mischwaeldern) und C1 (Erfassung des Wasserverbrauches bewirtschafteter Waldbestaende).Der oekophysiologische Teil des Projekts umfasst Messungen von Blattgaswechsel in situ, die mit transportablen Messgeraeten und einer vorhandenen Hebebuehne durchgefuehrt werden. Diese Arbeiten konzentrieren sich auf die Ermittlung der Lichtabhaengigkeit des Blattgaswechsels in Verbindung mit der Bestimmung der Blattstrukturen, sowie des - und Chlorophyllgehaltes als Basis fuer die korrekte Parametrisierung eines Blattgaswechselmodells (siehe Niinemets und Tenhunen 1997).

Der Einfluss von Ammoniak und Ozon auf die Stresssensitivitaet von Waldbaeumen

In dem vorliegenden Projekt soll der Einfluss einer Belastung mit Ammoniak und Ozon (einzeln und in Kombination) auf Fagus sylvatica L und Pinus sylvestris L untersucht werden. Die Baeume werden sowohl in Klimakammern unter definierten Bedingungen als auch zu verschiedenen Jahreszeiten in Open-top-chambers den Schadstoffen ausgesetzt. Die Belastung mit unterschiedlichen Ammoniakkonzentrationen erlaubt Aussagen ueber die Dosisabhaengigkeit der Wirkung und gibt Hilfestellungen fuer die Festlegung von Grenzwerten. Einen Schwerpunkt der Arbeit stellen Untersuchungen zur durch die Schadstoffe veraenderten Resistenz der Pflanzen gegenueber anderen Stressoren dar. Waehrend der Belastung werden Wachstumsparameter dokumentiert und Gaswechselmessungen durchgefuehrt. Zur Erklaerung der makroskopisch sichtbaren Effekte dienen umfangreiche physiologische und biochemische Untersuchungen.

Physiologische und morphologische Plastizitaet der Rotbuche unter verschiedenartigen edaphischen und klimatischen Randbedingungen

Dieses Vorhaben untersucht die Biomassen-Vorraete, die Produktion sowie den Wasserverbrauch von vier strukturell vergleichbaren Rotbuchenbestaenden auf unterschiedlichem geologischen Ausgangssubstrat entlang eines Niederschlags-Gradienten in Nordwest- und Mitteldeutschland. Dabei soll die Veraenderlichkeit wichtiger Kenngroessen des C-Haushalts und des Wasserumsatzes der Buche in Abhaengigkeit von variierenden Standortfaktoren erkannt werden, um die Anpassungsfaehigkeit der Buche im Hinblick auf klimatische Aenderungen ('global Change') beurteilen zu koennen.

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