Das Projekt "Der Einfluss von Weidetierexkrementen auf die Kohlenstoff- und Stickstoffflüsse im Boden unter Grünland - ermittelt durch 13C und 15N in situ-Markierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Institut für Bodenkunde durchgeführt. Die Stickstoff- und Kohlenstoffdynamik im Boden unter beweidetem Grünland wird stark durch die Ausbringung von Exkrementen beeinflusst. Während der Beweidung werden 75 bis 90 Prozent des aufgenommenen Stickstoffs durch das Weidetier wieder ausgeschieden. Je nach Bewirtschaftungsintensität, Dauer der Vegetationsperiode und Weidesystem werden während der Beweidung in einem Jahr 40 bis 50 Prozent der Grünlandfläche durch Exkremente bedeckt. Diese Fläche ist durch einen hohen Nährstoffstatus und hohe Umsatzraten der organischen Substanz gekennzeichnet. Die Akkumulation leicht mineralisierbarer organischer Substanzen und Stickstoffausträge mit dem Sickerwasser unterliegen daher unter beweidetem Grünland einer starken räumlichen und zeitlichen Heterogenität. Im Forschungsvorhaben wird der Einfluss von Exkrementen auf die Dynamik der organischen Bodensubstanz und den daraus resultierenden Stickstoffverlusten und der Änderung der Kohlenstoffspeicherung im Boden unter beweidetem Grünland untersucht. In einem Freilandversuch wird unter einem praxisüblichen Weidemanagement durch häufige Schnittnutzung bei Weidereife und einer definierten Ausbringung von 15N markiertem Urin und Kot mit unterschiedlicher 13C-Signatur eine Beweidung simuliert. Ziel ist es, die Umsetzung von exkrement- und bodenbürtigem Stickstoff und Kohlenstoff über die Verschiebung des Delta 13C-Verhältnisses und die 15N-Anreicherung in verschiedenen Bodenfraktionen zu ermitteln. Dazu wird die Anreicherung von 15N in der Bodenlösung (NO3, NH4 und DON), die mittels Lysimeter gewonnen wird, und die Delta 15N und Delta 13C-Signatur im Oberboden als auch in der mikrobiellen Biomasse ermittelt. Der Anteil exkrementbürtigen Stickstoffs in den Pflanzen wird durch 15N-Messungen der oberirdischen erntbaren Biomasse, der Stoppeln und der Wurzeln bestimmt.
Das Projekt "Zyklische Redoxreaktionen organischer Kohlenstoffverbindungen in Binnengewässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Das vorliegende Forschungsprojekt zielt auf die Verknüpfung zweier, bisher als unabhängig angesehener, aquatischer Transport- und Transformationsprozesse:(a) In tiefen Gewässern können sich Wasserkörper unterschiedlicher Dichte stabil übereinander schichten. Die dort ablaufenden Umsatzprozesse werden so räumlich entkoppelt und es kommt zur Bildung einer aquatischen Grenzzone. Bei deren Durchtritt können sich physikochemische Parameter, wie etwa die Sauerstoffverfügbarkeit, abrupt ändern.(b) Die Verfügbarkeit des Elektronen-Akzeptors Sauerstoff entscheidet über die Reaktionspfade, auf denen aquatische Mikroorganismen Energie gewinnen. Unter Ausschluss von Sauerstoff können sie gelöstes organisches Material als alternativen Elektronen-Akzeptor nutzen. Die Elektronen werden von redox-aktiven Verbindungen innerhalb des organischen Materials (Quinone) aufgenommen die daraufhin antioxidativ, also empfindlich auf Änderungen der Sauerstoffverfügbarkeit reagieren. Die hohe räumliche- und zeitliche Dynamik aquatischer Grenzzonen in Binnengewässern haben zur Folge, dass antioxidatives organisches Material vom sauerstoffarmen in sauerstoffreiche Wasserkörper transportiert werden kann. Die dort rasch ablaufende Re Oxidation macht gelöstes organisches Material daher zu einem vollständig regenerierbaren Elektronenakzeptorsystem. Mikrobielle Konsortien, die ihre Energiegewinnung an diesen zyklisch regenerierten organischen Elektronenakzeptor koppeln, könnten einen entscheidenden Beitrag zum Kohlenstoffumsatz in aquatischen Grenzzonen leisten. Mikroorganismen beeinflussen maßgeblich, zu welchem Anteil umgesetztes organisches Material als Kohlendioxid oder als Methan in die Atmosphäre entweicht oder stattdessen dem Kohlenstoffkreislauf durch Sedimentation entzogen wird. Da Grenzzonen durch überproportional hohe Reaktionsraten und Biodiversität gekennzeichnet sind, ist die Kenntnis der dort ablaufenden Material- und Energieflüsse von großer Bedeutung für das grundlegende Verständnis des Kohlenstoffumsatzes in Binnengewässern. Die Binnenseen der borealen Zone haben großen Anteil an den globalen Süßwasservorräten und sind durch zukünftig steigende Frachten terrestrischen organischen Kohlenstoffs gefährdet. Das beantragte Forschungsprojekt hat daher zum Ziel, durch Prozessstudien auf verschiedenen Skalen und mechanistische Modellierung einen wichtigen Beitrag zu einem besseren Verständnis der Rolle organischen Materials als Elektronendonor und -akzeptor in diesen dynamischen Ökosystemen zu leisten.
Das Projekt "Miscanthus 'Giganteus' als Industrierohstoff und für die thermische Nutzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Die Bereitstellung von Industrierohstoffen und Energie in der Form von Wärme und elektrischen Strom aus Einjahres-, zweijährigen und ausdauernden Pflanzen stellt in allen industrialisierten Ländern und auch in Österreich mittel- und langfristig eine bedeutende Alternative zum Verbrauch fossiler Resourcen dar. Miscanthus Giganteus, eine ausdauernde Pflanze, benötigt eine stark vom Standort abhängige ein- bis zweijährige Etablierungsphase. Die Ernte des Aufwuchses ist erst ab dem zweiten Vegetationsjahr wirtschaftlich. Nach bisherigen Ergebnissen und Erwartungen ist eine ca. 20jährige Nutzungsdauer möglich. Die Feldversuche an fünf bezüglich Klima und Bodenform (Bodentyp und Art) unterschiedlichen Standorten ergaben von 1989 bis 2001 jährlich Trockensubstanzerträge von 17500 bis 24000 kg/ha. Die Ertragsschwankungen zwischen den Jahren sind relativ niedrig, standortbezogen zwischen 2000 und 4000 kg/ha. Zwischen den einzelnen Standorten gibt es bedeutende Ertragsunterschiede. Jährlich hohe Erträge werden an den Standorten ILZ (Steiermark) und in ST. FLORIAN (Oberösterreich) bei durchschnittlichen Jahresniederschlagsmengen zwischen 700 und 900 mm erzielt. Durch die geringeren Niederschläge bedingt ist das Ertragsniveau in MICHELNDORF, MARKGRAFNEUSIEDL, GROSS ENZERSDORF und STEINBRUNN niedriger. Bei Bewässerung in einer Menge von 100 bis 150 mm (Juli bis September) steigt der Biomasseertrag um ca. 2000 bis 5000 kg/ha an. Das Ertragsmaximum wird Ende November - Anfang Dezember erreicht. Bis zum üblichen Erntetermin Ende Februar - Mitte März fällt der Ertrag aufgrund des Blattfalles und Abbrechen der dünnen Stängel und Triebspitzen ab. Der Wassergehalt im Erntegut liegt bei einer Ernte Ende November - Anfang Dezember über 50 Prozent, er fällt je nach mittlerem Stängeldurchmesser und Winter-Witterungsverlauf bis Ende Februar auf 30 bis ca. 42 Prozent ab. Eine Stickstoffdüngermenge über 60 kg N/ha führt nur selten zu steigenden Erträgen. Gülle als Dünger erreicht wegen der meist dichten Blattmulchauflage nur eine geringe Düngerwirkung. Die wesentlichen Qualitätskriterien bei einer thermisch energetischen bzw. stofflichen Nutzung sind konstant. Der Aschegehalt im Erntegut weist ab dem dritten Aufwuchsjahr Werte zwischen 3,2 und 5,0 Prozent auf. Auch der N- Gehalt im Erntegut bleibt ab dem Dritten Aufwuchsjahr beinahe konstant und liegt zwischen 0,3 und 0,42 Prozent. Den größten Anteil der Miscanthusasche bilden Siliciumoxyd (ca. 40 bis 50 5) und K2O (12 bis 20 Prozent). Miscanthuserntegut ist bei entsprechender Technologie ein Rohstoff für die Zellulosegewinnung. Der Gehalt ab dem dritten Aufwuchsjahr liegt bei ca. 47,5 Prozent und ist nur geringfügig niedriger als im Laub- oder Nadelholz.