Das Projekt "The detritusphere as the biogeochemical interface for bacterial and fungal degradation of MCPA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre durchgeführt. The detritusphere is an excellent model to study microbial-physicochemical interactions during degradation of the herbicide MCPA. Whereas during the first phase of SPP 1315 we focused on bacterial and fungal abundance at the soil litter interface and carbon flow between different compartments, the second phase will be devoted to elucidating complex regulation mechanisms of MCPA degradation in the detritusphere: (1) At the cellular level, co-substrate availability and laccase abundance might be important regulators, (2) at the community level, bacteria harbouring different classes of tfdA genes might control degradation of MCPA and (3) at the microhabitat level, interaction between MCPA degraders and organo-mineral surfaces as well as transport processes might be important regulators. The concept of hierarchical regulation of MCPA degradation will be included into the modelling of small-scale microbial growth, MCPA transport and MCPA degradation near the soil-litter interface.
Das Projekt "Analysing climate change mitigation and adaptation strategies for sustainable rural land use and landscape developments in Austria (CC-ILA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Landschaftsentwicklung, Erholungs- und Naturschutzplanung (ILEN) durchgeführt. Changes in European agricultural landscapes have gained on intensification in the second half of the last century. Among others, they are driven by global change phenomena such as climate change, demographic change and migration, increasing global bio-energy demands and changing human diets as well as by trade liberalisation, technological progress, and leakage effects of land use policy interventions. Farmers usually respond to such changes by adapting production and land use systems to efficiently utilize and manage their farm resource endowments. However, this process often leads to adverse impacts on the diversity of agricultural landscapes and environmental qualities. EU policies have been formulated as a reaction to singular or sectoral problems (e.g. the Common Agricultural Policy, the Water Framework Directive, the Nitrates Directive, NATURA2000), which are usually differently implemented among member states by using a variety of legislative or incentive based instruments. Consequently, more coordination among policies is required to minimize the trade-offs between different land use policy targets (i.e. land conservation versus boosting biomass production), and between private (adaptive) and societal (mitigative) land use benefits. Mitigation and adaptation are often separately analysed due to the nature of the problem i.e. mitigation is often considered as public good versus adaptation as private or club good. However, it is necessary to consider both in assessing the mutual benefits of cost-effective land uses and farm mitigation and adaptation measures, which mainly depend on spatial heterogeneity of natural and farming conditions. Consequently, it is important to consider bio-physical, ecological, and economic relationships in assessing the mitigative (public) and adaptive (private) potentials and trade-offs of alternative land uses and farm management measures.In this project we implement a data-model-policy fusion concept, which shall guarantee cost-effective mitigation and adaptation of farms and sustainable landscape and biodiversity developments in the context of climate, market, and policy instrument changes. The concept is applied to two case-study landscapes in the Mostviertel region in Austria and contains an integrated spatially explicit modelling framework to simulate the land use changes at field, farm, and landscape level as well as cost-effective farm mitigation and adaptation portfolios. The land use changes are assessed with farm economic, biodiversity, abiotic, and landscape indicators including GIS-modelling and field observations. Biodiversity effects are central in the integrated assessment acknowledging the roles of landscape structure and land use intensity. Geo-referenced land uses and land use attributes are a major interface in the data-model-policy fusion concept. The results will help farmers and regional stakeholders to identify best management practices for climate change mitigation and adaptation i
Das Projekt "Changing ground water levels: the impact on an invasive species and native plant communities in a Mediterranean dune ecosystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Geowissenschaften, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Agrarökosystemforschung durchgeführt. The introduction of non-native species and its spread are recognized to be one of the major threats to biodiversity and ecosystem functioning. Climate change is expected to enhance ecosystem invasibility through changes in resource availability (e.g. water) and the risks of desertification in Mediterranean areas, however scientific studies are rare. This project will evaluate specific traits of a characteristic invader towards competition for limited resources and the consequent alteration of community functioning under decreasing ground water availability. We selected a protected Mediterranean costal dune system of high ecological value, where large-scale extraction of ground water provides excellent experimental conditions to study changes in the competitive balances among invasive and native species. We will analyse the effects i) at the seedling level to evaluate changes in plant establishment; ii) at the plant level to gain major insights on the spatial and temporal partitioning of water sources and regulating mechanisms of selected species and iii) at the community level to evaluate changes in water flow, competition and facilitation (e.g. hydraulic lift), community functioning, and changes in invasibility of the system. The aim is the identification of key processes controlling the competitive balances between invasive neophytes and native species and invasibility of semi-arid systems to contribute to a risk assessment under global change scenarios.
Das Projekt "Analysing climate change mitigation and adaptation strategies for sustainable rural land use and landscape developments in Austria (CC-ILA) - Analysing climate change mitigation and adaptation strategies for sustainable rural land use and landscape developments in Austria - Teilprojekt TS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Landschaftsentwicklung, Erholungs- und Naturschutzplanung (ILEN) durchgeführt. Changes in European agricultural landscapes have gained on intensification in the second half of the last century. Among others, they are driven by global change phenomena such as climate change, demographic change and migration, increasing global bio-energy demands and changing human diets as well as by trade liberalisation, technological progress, and leakage effects of land use policy interventions. Farmers usually respond to such changes by adapting production and land use systems to efficiently utilize and manage their farm resource endowments. However, this process often leads to adverse impacts on the diversity of agricultural landscapes and environmental qualities. EU policies have been formulated as a reaction to singular or sectoral problems (e.g. the Common Agricultural Policy, the Water Framework Directive, the Nitrates Directive, NATURA2000), which are usually differently implemented among member states by using a variety of legislative or incentive based instruments. Consequently, more coordination among policies is required to minimize the trade-offs between different land use policy targets (i.e. land conservation versus boosting biomass production), and between private (adaptive) and societal (mitigative) land use benefits. Mitigation and adaptation are often separately analysed due to the nature of the problem i.e. mitigation is often considered as public good versus adaptation as private or club good. However, it is necessary to consider both in assessing the mutual benefits of cost-effective land uses and farm mitigation and adaptation measures, which mainly depend on spatial heterogeneity of natural and farming conditions. Consequently, it is important to consider bio-physical, ecological, and economic relationships in assessing the mitigative (public) and adaptive (private) potentials and trade-offs of alternative land uses and farm management measures.In this project we implement a data-model-policy fusion concept, which shall guarantee cost-effective mitigation and adaptation of farms and sustainable landscape and biodiversity developments in the context of climate, market, and policy instrument changes. The concept is applied to two case-study landscapes in the Mostviertel region in Austria and contains an integrated spatially explicit modelling framework to simulate the land use changes at field, farm, and landscape level as well as cost-effective farm mitigation and adaptation portfolios. The land use changes are assessed with farm economic, biodiversity, abiotic, and landscape indicators including GIS-modelling and field observations. Biodiversity effects are central in the integrated assessment acknowledging the roles of landscape structure and land use intensity. Geo-referenced land uses and land use attributes are a major interface in the data-model-policy fusion concept. The results will help farmers and regional stakeholders to identify best management practices for climate change mitigation and adaptation i
Das Projekt "Nachweis von Kompostdüngung durch VOC-Emissionsmuster" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Die Anwendung von Kompost beeinflusst die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften von Böden positiv. Induzierte Veränderungen der mikrobiellen Gemeinschaften im Boden können das Pflanzenwachstum durch die Stimulierung wachstumsfördernder Bakterien, die Induktion von Suppressivität oder die Verbreitung von Pflanzenpathogenen beeinflussen. (...) Die Basis der geplanten Studie bietet ein einzigartiger Langzeitversuch, der im Jahr 1991 eingerichtet wurde, und in dem vier unterschiedliche Kompost- (aus Haushalts-Bioabfall, Grünschnitt, Stallmist und Klärschlamm) und Mineraldüngerzusätze verglichen werden. In einer vorhergehenden Untersuchung konnten wir erfolgreich demonstrieren, dass die unterschiedlichen Komposte Abdrücke auf struktureller (PCR-DGGE mit spezifischen Oligonukleotidprimern) und funktioneller Ebene (community level physiological profiling -CLPP) hinterlassen. Ein großer Nachteil dieser Methoden ist die Notwendigkeit von Extraktions- (PCR) bzw. Kultivierungsschritten (CLPP), was eine Verzerrung der Ergebnisse verursacht. Zahlreiche volatile organische Verbindungen (VOC) werden von Mikroorganismen als Nebenprodukte von verschiedenen Stoffwechselwegen des Sekundärmetabolismus, entweder als Abfallprodukte oder als Signalsubstanzen produziert. Einige VOCs sind charakteristisch für spezielle phylogenetische Gruppen oder sogar artspezifisch. In einem Vorversuch fanden wir mit Hilfe eines Protonentransferreaktions- Massenspektrometers (PTR-MS), dass verschiedene Komposte charakteristische und unterschiedliche Muster an VOCs emittieren. Deshalb erscheint dieser Ansatz vielversprechend um aus Bodenproben, unter Vermeidung von Extraktions- und Kultivierungsschritte, Rückschlüsse auf die Art der verwendeten Komposte ziehen zu können: ein Fortschritt von der Bodengenetik zur Bodenmetabolomik. Die erste Hypothese beinhaltet den Nachweis, Kompost behandelte Böden auf Grund von VOC Emissionsmustern von unbehandelten unterscheiden zu können. Die zweite und spezifischere Hypothese fordert die Unterscheidung der unterschiedlichen Komposte. In der dritten Hypothese postulieren wir, dass durch VOC Emissionsmuster die Böden auf gleiche Weise wie durch genotypische Analysen unterschieden werden können und daher die VOC Emission den Ablauf metabolischer Prozesse in der mikrobiellen Gemeinschaft zum Zeitpunkt der Probennahme reflektiert. Von sechs ausgewählten Behandlungsvarianten (Kontrolle, 80 kg N ha-1, vier verschiedene Komposte + N) werden Bodenproben genommen. Für die genotypische Charakterisierung der mikrobiellen Gemeinschaft werden Denaturierende Gradienten Gel Elektrophorese (DGGE) und CompoChip Microarrays (in unserem Labor entwickelt), basierend auf der PCR Amplifikation von 16S rDNA eingesetzt. Die VOC Messungen werden mittels online PTR-MS Technologie durchgeführt. Eine anschließende Co-inertia Analyse wird die Verbindung zwischen den Mustern mikrobieller Gemeinschaften und den VOC Emissionsmustern herstellen.
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.
