Das Projekt "SP2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Ziel des Subprojektes ist die Charakterisierung des Einflusses verschiedener Zwischenfruchtarten auf das Wurzelwachstum und den Ernährungs- und Gesundheitszustand der Folgefrucht Mais in einer Langzeitrotation. Dabei liegt ein Hauptaugenmerk auf der Beschreibung der N-Aufnahme der Zwischenfrucht und des folgenden N-Übertrages auf die Hauptfrucht. Außerdem soll untersucht werden, inwieweit Zwischenfruchtarten das (Wurzel-)Wachstum der Folgefrucht biologisch (durch deren Wurzelbiomassenverteilung) und chemisch (durch Abgabe von Wurzelexsudaten) beeinflussen können.
Das Projekt "SP 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Bodenkunde durchgeführt. Vorhabensziel: Die Nutzung von Zwischenfruchtfolgen verfolgt das Ziel, die Bodenfruchtbarkeit durch eine Überführung von bodenbürtigen Nährstoffen in pflanzenverfügbarere Formen zu verbessern, wobei die genutzten Konzepte/Artmischungen bisher eher auf Erfahrungswerten denn auf dem Verständnis bodenintrinsischer Prozesse gründen. SP03 hat daher zum Ziel, die durch Zwischenfruchtnutzung erbrachte Veränderung der Bodenparameter wie z.B. die Qualität der organischen Bodensubstanz und Aggregatstabilität zu quantifizieren, die involvierten Nährstoff- und Kohlenstoffflüsse, gerade auch in Bezug auf die durch eine erhöhte Biodiversität bedingte stärkere Etablierung von symbiotischen Netzwerken und deren vermutete bessere Nutzungskapazität der einzelnen Nährstoffpools im Boden, zu messen, zu verstehen, und daraus nutzbare Konzepte für eine nachhaltige und ressourcenschonende Landwirtschaft abzuleiten. Arbeitsplanung: Entlang der verschiedenen Zwischenfruchtrotationen werden i) die Kohlenstoffflüsse in den Boden entlang der trophischen Ketten mittels 13C-Markierung bestimmt, ii) die Aufnahme von Nährstoffen aus verschieden schwer erschließbaren Quellen, z.T. auch mittels Markierungsexperimenten (15N) nachverfolgt, iii) diese biogeochemischen Flüsse mit der ober- und unterirdischen Biodiversität in Hinblick auf eine vermutete Steuerung durch diese analysiert, und schließlich iv) die daraus resultierenden Bodenparameterveränderung hinsichtlich Fruchtbarkeit und Stabilität bewertet.
Das Bewertungssystem BALCOSIS ist als modularer, multimetrischer Index aufgebaut. Es bewertet ausschließlich die Vegetationskomponenten der äußeren, offenen Küstengewässer der Ostsee. Auf Grund der dort herrschenden vielfältigen Substratverhältnisse kombiniert es die Bewertung von Weich- und Hartbodenvegetation. BALCOSIS deckt die repräsentativen mehrjährigen Vegetationsformen der offenen deutschen Ostseeküste ab: Seegraswiesen (Weichboden) Brauntang = Fucus -Bestände (Hartboden) Rotalgenbestände (Hartboden). Innerhalb dieser Biotoptypen/Vegetationsformen steht eine unterschiedliche Anzahl an Einzelparametern für die Bewertung zur Verfügung. Insgesamt besteht BALCOSIS aus sieben Einzelparametern. Diese Bewertungsparameter spiegeln die Auswirkungen der Eutrophierung auf die einzelnen Vegetationskomponenten (Veränderung der Tiefengrenzen, Zunahme opportunistischer, eutrophierungstoleranter Arten und Verlust mehrjähriger, eutrophierungssensitiver Arten) innerhalb der einzelnen Biotoptypen wider. Für jeden der sieben Bewertungsparameter wurde eine fünfstufige Klassifizierung erarbeitet. Dadurch kann jeder Parameter separat und unabhängig voneinander bewertet und ein ökologischer Zustand zugewiesen werden. Entsprechend wird die Bewertung nachfolgend erst für jeden Einzelparameter/Teilindex dargestellt und im Anschluss daran die Gesamtbewertung beschrieben. Zostera marina und der Brauntang Fucus haben im Vergleich zu mehrjährigen Rotalgen hohe Lichtansprüche, so dass die vertikale Verbreitung natürlicherweise auf das obere Sublitoral (< 10 m) beschränkt ist. Durch die Eutrophierung verschlechterte sich das Lichtklima. Dies hat wiederum eine Verschiebung der unteren Tiefengrenze der Makroalgen und Angiospermen zur Folge, da die Lichtmenge an ihrer ursprünglichen Tiefengrenze nicht mehr ausreicht um genügend Biomasse für dauerhafte (dichte) Bestände aufzubauen. Die Tiefengrenzen sind deshalb zentrale Bewertungsparameter. Bewertet wird nur die Tiefe des jeweiligen Vegetationsbestandes mit mindestens 10 % Bedeckung, da Einzelpflanzen zum einen nicht für eine dauerhafte Ansiedlung sprechen und zum anderen methodisch nur unter großem Aufwand erfassbar sind. Aus den pegelkorrigierten Tiefengrenzen wird die bewertungsrelvante Tiefengrenze als Mittelwert (MW) dieser Werte bestimmt (Tab. 2). Sollten nicht fünf Grenzwerte vorliegen (z. B. weil die Bestände vor Ort zu klein waren und so ein Transekt kein Seegras bzw. Fucus spp. aufwies), wird der Mittelwert aus der reduzierten Anzahl an Werten gebildet. Ein einzelnes Transekt ohne Seegras- bzw. Fucus spp.-Vorkommen geht also NICHT mit 0,0 m in die Mittelwertbildung ein. Nur wenn an einer Bewertungsstation Fucus - oder Seegrasvorkommen historisch beschrieben sind, die Tiefengrenzenkartierung aber für alle fünf Transekte keine Vorkommen über 10 % Bestandsdichte ermitteln kann, wird der Parameter mit 0,0 m und einem EQR von 0 bewertet. Durch Anwendung des 5-stufigen Bewertungssystems können die berechneten Mittelwerte einer ökologischen Zustandsklasse zugeordnet werden (Tab. 1). Tab. 1 Fünfstufiges Bewertungsschema der Bewertungsfaktoren Tiefengrenze von Zostera und Fucus . Ökologischer Zustand Tiefengrenze Zostera marina / Fucus spp. sehr gut Referenzwert: 9,4 m ≥ 8,5 m gut 7,0 – 8,5 m mäßig 4,5 – 7,0 m unbefriedigend 0,5 – 4,5 m schlecht < 0,5 m Tab. 2: Beispiel für die Berechnung und Bewertung der Tiefengrenze. Von den durch die Eutrophierung erhöhten Nährstoffkonzentrationen im Wasser können Arten mit einem höheren Oberflächen/Volumen-Verhältnis und hohen Nährstoff-Aufnahmeraten stärker profitieren (Nährstoff-Opportunisten) als Arten, die sich durch den Aufbau von Reservestoffen bzw. die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Sediment an Lebensumstände mit Nährstoffdefizit angepasst haben. Als Zeichen der Eutrophierung wird deshalb auch das explosionsartige Wachstum von feinfädigen Algen angesehen, die mehrjährige Vegetation wie Seegras und Rotalgen überwachsen, es zu Boden drücken und von der Lichtzufuhr abschneiden. Arten, die zu explosionsartigem Wachstum neigen, unterscheiden sich dabei kaum zwischen den einzelnen Biotopen, so dass auf nach Biotop getrennte Artenlisten für opportunistische Algen verzichtet wird. Da Nährstoffopportunismus bisher nur von wenigen Algenarten experimentell bestätigt wurde und für einige Arten auch widersprüchliche Laborergebnisse vorliegen, werden in einem konservativen Ansatz neben bekannten Eutrophierungszeigern (z.B. Pylaiella littoralis , Ulva ) auch spezifische Neophyten (z.B. Gracillaria vermiculophylla ) sowie charakteristische epiphytische Algen (z.B. Aglaothamnion/Callithamnion ) aufgeführt, für die keine eindeutigen Nachweise für Opportunismus vorliegen (Tab. 3). Tab. 3: Nährstoff-Opportunisten. Großgruppen Nährstoff-Opportunisten Grünalgen (Chlorophyceae) Chaetomorpha Cladophora Spongomorpha Ulva Braunalgen (Phaeophyceae) Ectocarpus Pylaiella littoralis Rotalgen (Rhodophyceae) Aglaothamnion Brongniartella byssoides Callithamnion corymbosum Ceramium Dasya baillouviana Polysiphonia fibrillosa Polysiphonia fucoides Polysiphonia stricta Spermothamnion repens Bei fünf beprobten Sammelrahmen pro Station liegen bis zu fünf Ergebnislisten mit artspezifischen Trockengewichten vor. Berechnet wird der Biomasseanteil der Opportunisten. Dazu muss deren Biomasse erst für jede Probe aufsummiert werden, bevor ihr prozentualer Anteil pro Probe bestimmt wird. Im Anschluss wird aus diesen maximal fünf Biomasseanteilen der Mittelwert bestimmt (Tab. 5). Durch Anwendung der 5-stufigen Bewertungssysteme können die berechneten Mittelwerte einer ökologischen Zustandsklasse zugeordnet werden (Tab. 4). Tab. 4: Fünfstufiges Bewertungsschema der Bewertungsfaktoren Biomasseanteile Opportunisten für das Seegras- und das Rotalgenbiotop. Ökologischer Zustand Biomasseanteil opportunistischer Algen sehr gut Referenzwert: 0,5 % ≤ 1 % gut 1 - 10 % mäßig 10 - 30 % unbefriedigend 30 -75 % schlecht > 75 % Tab. 5: Beispiel für die Berechnung und Bewertung der Biomasseanteile. Ist an einer Station der Makrophytenbestand so gering (< 10 %), dass nur eine Sammelprobe oder gar keine Makrophyten beprobt werden konnten, wird die Parameterbewertung auf schlecht mit EQR 0 gesetzt. Nicht nur die Reduktion der Verbreitungstiefe ist aus den letzten Jahrzehnten für Fucus dokumentiert. Es wurde auch insgesamt ein Abundanzrückgang im oberen Sublitoral der Ostsee festgestellt, der dazu führte, dass die Brauntange der Gattung Fucus an vielen Küstenabschnitten nicht mehr die absolut dominante Komponente des Makrophytenbestandes im oberen Sublitoral darstellen. Dabei wurde ebenfalls die Eutrophierung als Hauptfaktor für den Rückgang benannt und die Zunahme an Epiphyten als eine Auswirkung mit angeführt. Deshalb war auch für Fucus der Biomasseanteil von Opportunisten als möglicher Bewertungsfaktor angedacht. Allerdings erreichen die großwüchsigen Brauntange auf Grund ihrer Morphologie im Vergleich zu anderen Algen sehr hohe Trockengewichte. Selbst bei komplett mit Epiphyten überwachsenen Fucus -Thalli liegt deren Trockengewicht grundsätzlich so deutlich über dem der übrigen Algenvegetation, dass für den Biomasseanteil keine geeignete fünfstufige Bewertung aufgebaut werden konnte. Deshalb wird zur Bewertung des Abundanzrückgangs von Fucus ( Fucus serratus und Fucus vesiculosus ) dessen Bedeckungsdominanz (in Prozent) im Vergleich zur übrigen Vegetation bewertet. Der Wert der Bedeckung bezieht sich auf das zur Verfügung stehende Siedlungssubstrat (Hartboden = Blöcke, Steine, Mergel). Bei fünf beprobten Sammelrahmen pro Station liegen bis zu fünf Bedeckungswerte für Fucus spp. vor. Zur Berechnung der Dominanz werden die Bedeckungswerte von Fucus serratus und F. vesiculosus jedes Sammelrahmens aufsummiert und mit der Hartsubstratbedeckung (Blöcke, Steine) aus jedem Rahmen verrechnet (Bedeckung Fucus spp. ÷ Bedeckung Hartboden × 100). Anschließend wird der Mittelwert aus diesen fünf (substratspezifischen) Fucus -Bedeckungen gebildet. Die Brauntange können neben Blöcken und Steinen auch auf Kies, Mergel oder Miesmuscheln wachsen, so dass sich bei der Berechnung Werte > 100% substratspezifischer Bedeckung ergeben können, solche Werte gehen per Definition mit 100 % Bedeckung in die Mittelwertberechnung ein (Tab. 7). Durch Anwendung des 5-stufigen Bewertungssystems kann der berechnete Mittelwert einer ökologischen Zustandsklasse zugeordnet werden (Tab. 6). Tab. 6: Fünfstufiges Bewertungsschema des Bewertungsfaktors Dominanz. Ökologischer Zustand Dominanz von Fucus spp sehr gut Referenzwert: 80 % ≥ 72 % gut 64 – 72 % mäßig 40 – 64 % unbefriedigend 8 – 70 % schlecht < 8 % Tab. 7: Beispiel für die Berechnung und Bewertung der Dominanz. Ist an einer Station der Makrophytenbestand so gering (< 10 %), dass nur eine Sammelprobe oder gar keine Makrophyten beprobt werden konnten, wird die Parameterbewertung auf schlecht mit EQR = 0 gesetzt. Neben der Zunahme an opportunistischen Algen sind die Verdrängung und der Verlust langsam wachsender, meist mehrjähriger Vegetation als weiteres Zeichen der Eutrophierung dokumentiert. Im Vergleich zum Seegras- oder Fucus -Biotop ist die Artenzahl im Rotalgenbiotop höher, so dass eine Bewertung auf Basis der Diversität ermöglicht wird. Bewertet wird das Fehlen repräsentativer, für die Vegetationsstruktur bedeutsamer Arten bzw. Artengruppen des Hartsubstratphytals mittlerer Tiefenbereiche (5-8 m). Bei den aufgeführten Arten handelt es sich durchweg um historisch stetig dokumentierte Rot- und Braunalgenarten aus diesen Tiefen. Die Referenzartenliste enthält keine Arten, die historisch vereinzelt dokumentiert wurden, da methodisch die Erfassung solch seltener Arten (und damit des gesamten Arteninventars) sehr arbeitsaufwendig und kostenintensiv ist. Auf Grund der deutlichen Salzgehaltsunterschiede entlang der deutschen Ostseeküste muss westlich und östlich der Darßer Schwelle mit unterschiedlichen Referenzartenlisten gearbeitet werden. Allerdings ist auf Grund der natürlichen Artenreduktion östlich der Darßer Schwelle die Anwendung des Bewertungsparameters durch die sehr kurze Artenliste für einen fünfstufigen Bewertungsansatz grenzwertig. Arten, die in Tab. 8 durch einen Schrägstrich getrennt sind, werden nicht separat gezählt, sondern gelten als eine Einheit. Fehlt also z. B. Fucus serratus an einer Station, Fucus vesiculosus ist jedoch vorhanden, so wird dies nicht als Reduktion bewertet. Anders ist es dagegen, wenn beide Arten fehlen (Tab. 8). Tab. 8: Referenzartenlisten. Großgruppen Westlich der Darßer Schwelle Östlich der Darßer Schwelle Braunalgen (Phaeophyceae) Chorda filum/Halosiphon tomentosum Chorda filum/Halosiphon tomentosum Fucus serratus/Fucus vesiculosus Fucus serratus/Fucus vesiculosus Laminaria digitata/Saccharina latissima Saccharina latissima Rotalgen (Rhodophyceae) Ahnfeltia plicata Ahnfeltia plicata Coccotylus truncatus/Phyllophora pseudoceranoides Coccotylus truncatus/Phyllophora pseudoceranoides Cystoclonium purpureum Delesseria sanguinea Furcellaria lumbricalis Furcellaria lumbricalis Membranoptera alata Phycodrys rubens Rhodomela confervoides Rhodomela confervoides 11 Arten/Artengruppen 7 Arten/Artengruppen Als Basis für die Bewertung des Artenspektrums werden neben den Biomasseproben auch die Bedeckungsabschätzungen im Sammelrahmen und die Transektbeschreibung verwendet. Die Arten, die zu den repräsentativen Arten gehören, werden in der Auswertedatei des Tiefenbereichs markiert und gezählt, wobei Arten, die in allen drei Datenerhebungen auftauchen nur einfach gezählt werden. Berechnet wird, wie viele Arten der Referenzartenliste an der Station fehlen (als Anteil in Prozent) (Tab. 10). Durch Anwendung des 5-stufigen Bewertungssystems kann der berechnete Wert einer ökologischen Zustandsklasse zugeordnet werden (Tab. 9). Tab. 9: Fünfstufiges Bewertungsschema des Bewertungsfaktors Artenreduktion. Ökologischer Zustand Artenreduktion Westlich der Darßer Schwelle Östlich der Darßer Schwelle sehr gut Referenzwert = Grenzwert: alle Arten = 11 Arten vorhanden Referenzwert = Grenzwert: alle Arten = 7 Arten vorhanden gut 9 – 10 Arten 6 Arten mäßig 6 – 8 Arten 4 – 5 Arten unbefriedigend 1 – 5 Arten 1 – 3 Arten schlecht 0 Arten 0 Arten Tab. 10: Beispiel für die Berechnung und Bewertung der Artenreduktion. Die Art Furcellaria lumbricalis ist eine charakteristische mehrjährige Rotalgenart der Ostsee. Anders als die meisten anderen mehrjährigen Rotalgen ist sie nicht nur in der westlichen Ostsee verbreitet, sondern kommt auch in der zentralen Ostsee bis nach Estland und den Süden Finnlands vor. Historisch wird die Art als stetiger Bestandteil der Hartbodenvegetation zwischen 3 bzw. 5 und 20 m angegeben. Da Furcellaria deutlich kleinwüchsiger als Seegras oder Fucus spp. ist und häufig komplett von Epiphyten überwachsen wird, ist die Tiefengrenze methodisch nur durch aufwendige Taucharbeit bestimmbar. Außerdem fehlen entlang der deutschen Ostseeküste in den meisten Wasserkörpern Hartsubstrate, die den gesamten Tiefenbereich von Furcellaria abdecken. Da für diese Art auch ein mengenmäßiger Rückgang dokumentiert ist, wurde nicht die Tiefenverteilung als Bewertungsparameter herangezogen, sondern der Biomasseanteil der Art (in Prozent). Historische Angaben zur Biomasse von Furcellaria lumbricalis sind sehr unspezifisch, so dass sich der Referenzwert im Wesentlichen an Daten der 1950er Jahre aus der westlichen Ostsee orientiert. Östlich der Darßer Schwelle ist Furcellaria lumbricalis die einzige bestandsbildende mehrjährige Rotalge, weshalb die Biomasseanteile aufgrund fehlender Konkurrenz dort deutlich höher, bei nahezu 100 % anzusetzen sind. Entsprechend wurde für Bestände westlich und östlich der Darßer Schwelle unterschiedliche Referenzwerte und Klassengrenzen für das fünfstufige Bewertungssystem festgelegt. Bei fünf beprobten Sammelrahmen pro Station liegen bis zu fünf Ergebnislisten mit artspezifischen Trockengewichten vor. Berechnet wird der Biomasseanteil von Furcellaria lumbricalis an der Gesamtbiomasse, der direkt für jede Probe bestimmt werden kann. Im Anschluss wird aus diesen maximal fünf Biomasseanteilen der Mittelwert bestimmt. Die Berechnung entspricht der der opportunistischen Algen und wird deshalb nicht noch einmal beispielhaft aufgeführt. Durch Anwendung der 5-stufigen Bewertungssysteme können die berechneten Mittelwerte einer ökologischen Zustandsklasse zugeordnet werden (Tab. 11). Tab. 11: Fünfstufiges Bewertungsschema des Bewertungsfaktors Biomasseanteile von Furcellaria lumbricalis . Ökologischer Zustand Biomasseanteil von Furcellaria lumbricalis Westlich der Darßer Schwelle Östlich der Darßer Schwelle sehr gut Referenzwert: 40 % ≥36 % Referenzwert: 95 % ≥85 % gut 32 -36 % 76 - 85 % mäßig 20 - 32 % 47 - 76 % unbefriedigend 4 - 20 % 9 - 74 % schlecht < 4 % < 9 % Zur Bildung des Endwertes des BALCOSIS -Systems müssen die sieben Einzelparameter miteinander verrechnet werden. Da die Einzelparameter unterschiedliche Messgrößen bewerten (Biomasseanteile, Artenzahl, Tiefengrenzen) und unterschiedliche Klassengrenzen und Wertebereiche abdecken, müssen sie, bevor eine Verrechnung miteinander möglich ist, einheitlich auf ein Intervall von 0-1 normiert werden. Die Klassengrenzen für die Einzelparameter und die berechneten Bewertungsergebnisse werden dabei auf feste, vordefinierte Intervalle transformiert (Tab. 12). Tab. 12: Bewertungsklassen der Ecological Quality Ratio (EQR) nach WRRL. Klasse EQR-Wert sehr gut > 0,8 – 1 gut > 0,6 – 0,8 mäßig > 0,4 – 0,6 unbefriedigend > 0,2 – 0,4 schlecht 0 – 0,2 Die so berechneten normierten Einzelwerte gehen alle in die Endbewertung ein, jedoch mit einer unterschiedlichen Gewichtung. Da für die Zostera -Tiefengrenze eine bessere wissenschaftliche Datenlage vorliegt, geht diese mit einer zweifachen Gewichtung in das Endergebnis ein. Die Gesamtbewertung ergibt sich durch Bildung des Mittelwertes aus den gewichteten Einzelwerten (maximal acht Werte). Dieser Wert stellt gleichzeitig den EQR (Ecological Quality Ratio) dar, der nach Vorgabe der Landesämter mit drei Stellen nach dem Komma anzugeben ist. Sollten bestimmte Bewertungsparameter nicht erfasst worden sein (weil sie z. B. natürlicherweise nicht im Wasserkörper vorkommen), so ändert sich nichts am Gewichtungsverfahren. Der Mittelwert wird in diesem Fall aus einer entsprechend reduzierten Werteliste gebildet (Tab. 13). Tab. 13: Darstellung der Bewertungsroutine zur jährlichen Wasserkörperbewertung.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saatzucht Streng-Engelen GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Minderung von Lachgas- und Nitratverlusten sowie die Steigerung der Stickstoff (N)-Effizienz beim Anbau von Winterweizen können durch Kombination einer stabilisierten, verlustarmen N-Düngung mit züchterisch verbesserten Sorten bzw. Linien erreicht werden. Da das Wurzelsystems für die Nährstoffaufnahme von größter Bedeutung ist, hat sich das F&E-Vorhaben 'NeatWheat' dabei zum Ziel gesetzt, die N-Nutzungseffizienz durch Erfassung der genetischen Variabilität und Nutzung vorteilhafter physiologischer und morphologischer Wurzelmerkmale zu verbessern.
Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wolfsburger Entwässerungsbetriebe AöR (WEB) durchgeführt. Im Projekt Hypowave wird erstmals ein hydroponisches System zur Pflanzenproduktion untersucht, das mit aufbereitetem kommunalen Abwasser betrieben wird und ohne ein Substrat zur Verankerung der Pflanze auskommt. Ziel ist es, ausgehend von einer Pilotanlage auf der Kläranlage in Wolfsburg-Hattorf ein hydroponisches System zu entwickeln, bei dem eine optimale Nährstoffaufnahme der Pflanzen gewährleistet ist. Gleichzeitig soll die Aufnahme von organischen Spurenstoffen, Schwermetallen oder pathogenen Keimen durch die Pflanzen ausgeschlossen werden. Das WEB Teilvorhaben konzentriert sich auf die Schnittstelle zwischen Forschung und Praxis. Die WEB stellt das Abwasser der Kläranlage Wolfsburg-Hattorf für die Hypowave-Pilot- anlage zur Verfügung und sichert und begleitet den Betrieb und die Überwachung der Anlage. Die WEB besitzt langjährige Erfahrungen bei der Wiederverwendung von Abwasser zur Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen. Zusammen mit der TU Braunschweig, der Universität Hohenheim, dem ISOE aus Frankfurt und weiteren Partnern wird das Potential hydroponischer Systeme zur Wiederverwendung von Abwasser in der Region abgeschätzt und die Vermarktungschancen derartiger Systeme werden evaluiert.
Das Projekt "SP3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Bodenkunde durchgeführt. Ziel des Subprojektes 3 ist die Stoffflussaufklärung in Zwischenfruchtanwendungen in Langzeitrotation unter Berücksichtigung der funktionellen Gruppen im Bodenmikrobiom inklusive Mykorrhiza. SP3 verbindet dabei ein Monitoring der Kohlenstoff- und Nährstoffflüsse entlang des Kontinuums Pflanze-Boden- Mikrobiota mit dem Einsatz stabiler Isotope als Tracer (13C, 15N) für u.a. Umsatzkinetikberechnungen oder die Auflösung der Verteilungsmuster bei unterschiedlichen Zwischenfruchtmischungsdiversitäten. Die hieraus resultierende präzise Bilanzierung bei gleichzeitiger hoher zeitlicher Auflösung des Nährstoff- und Energietransfers zwischen ober- und unterirdischen Lebensgemeinschaften ermöglicht dabei einen zukünftig prozessoptimierten und nachhaltigen Zwischenfruchtanbau.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH, Institut für Bodenökologie (IBOE) durchgeführt. IZiel des Vorhabens ist es, ein neues Modell zur Simulation von Agro-Forst-Systemen zu entwickeln und zur Erarbeitung von verbesserten nachhaltigen Landnutzungsstrategien anzuwenden. Neben der Ertragsprognose liegt der Schwerpunkt der Modellentwicklung auf den Interaktionen von Bewirtschaftungsmaßnahmen mit dem Wasser, C- und N-Haushalt sowie mit den Bodenprozessen. Durch Modellanwendung werden Maßnahmen zur nachhaltigen Landnutzung unter veränderten Klimabedingungen identifiziert und bewertet. Das Vorhaben umfasst 5 Arbeitsschritte (WP1-5). Im ersten Schritt WP1 wird auf Einzelpflanzen-Ebene abhängig vom Lichteinfall der Wasser- und Stofffluss in Boden und Pflanze modelliert (z.B. 'hydraulic lift') um Kennwerte für die Bestandes-Ebene zu ermitteln. WP2 entwickelt das Agro-forstmodell aufbauend auf etablierten Bestandes-Wachstumsmodellen für Bäume, Grasland und Ackerfrüchte. Im WP3 wird ein Modell für den C- und N-Umsatz im Boden entwickelt und parametrisiert, das speziell den Übergangsbereich zwischen Baumstreifen und Acker berücksichtigt. Das neue Agroforstmodell wird im WP4 durch Vergleich mit den experimentellen Daten bzw. Modellergebnissen aus anderen Teilprojekten (TPs) des Projektkonsortiums SIGNAL bis auf Einzelprozessebene (z.B. Wurzel-Boden Interaktion) hin überprüft. Im letzten Schritt WP5 werden Szenarien für Bewirtschaftungsstrategien erarbeitet, simuliert und hinsichtlich ökologischer und ökonomischer Aspekte bewertet, sowie Handlungsempfehlungen abgeleitet.
Das Projekt "Effect of nutrient ratios on harmful phytoplankton and their toxin production" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Ernährungswissenschaften durchgeführt. General Information: The goals of the NUTOX project are: (1) to clarify if the present dominance of non-siliceous harmful algal species is due to the high NP to Si-ratios found in European coastal waters (2) to understand how the ratios between N and P affect toxin production in some of the most harmful phytoplankton species found in European waters. Occurrence of toxic blooms in coastal waters is related to a biotic and biotic factors that controls the structure and the growth of the phytoplankton community. One of the major a biotic factors controlling phytoplankton growth is nutrient availability with respect to concentrations and ratios. Thus, to assess the capability of potentially toxic species to bloom in coastal waters, attention will be focused on factors leading to (i) their dominance in the phytoplankton communities, and (ii) to their toxin production. Nutrient ratios influence not only algal succession in natural communities but also the production of toxin by certain phytoplankton species. However, the influence depends on which type of nutrient is limit ant or deficient relative to others for the algal need. In most European marine waters the ratios between nitrogen (N) and phosphorus (P) in relation to silica (Si) have increased due to the high input from N and P from human activities. At the same time toxic algal blooms of non-silica requiring species, such as prymnesiophytes, dinoflagellates and blue-green algae have increased. We will investigate if there is a connection between high NP:Si-ratios and selection towards toxic species by exposing the natural phytoplankton communities contained in mesocosms to a gradient of N:P:Si ratios (in the inflowing medium). In this way we will be able to see if a specific toxic species will out compete the diatoms. In these experiments we will use a combination of new standardized and advanced methods. In an attempt to couple the nutrient cell status to toxicity, the cell toxin content will be determined by HPLC after cell-sorting a few thousands of the desired cells with the help of a flow cytometer. This will be the first time that the nuclear microprobe will be used for the study of the elemental composition of a single phytoplankton cell growing among thousands of other species in nature. These 2 experimental approaches have never been applied yet in phytoplankton ecology in order to get information on the connection between intracellular nutrient composition and toxin production in toxic phytoplankton species occurring in nature. The regulation of toxin production is not only due to genetical inheritance but also due to the cellular chemical composition (the latter being regulated by the medium the algae is growing in). The effect of N:P ratios on the cellular chemical composition and toxin production will be compared in different toxic species... Prime Contractor: University of Kalmar, Aquatic Ecology Department, Institutionen för Naturvetenskap; Kalmar; Sweden.
Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Abwasserverband Braunschweig durchgeführt. In HypoWave wird erstmals ein hydroponisches System zur Pflanzenproduktion untersucht, das mit speziell für den Einsatz in diesem System aufbereitetem kommunalem Abwasser betrieben wird und ohne ein Substrat zur Verankerung der Pflanze auskommt. Ziel ist es, ausgehend von einer Pilotierung in Wolfsburg und unter Berücksichtigung der nötigen Governance ein hydroponisches System zu entwickeln, bei dem eine optimale Nährstoffaufnahme der Pflanzen bei gleichzeitiger Minimierung von Schadstoffen wie Schwermetallen, organischen Spurenstoffen oder pathogenen Keimen im Produkt gewährleistet ist. Zugleich erlaubt dieses System durch die Wiederverwendung eine Verbesserung der Wasserverfügbarkeit. Mittels Fallstudien und einer Wirkungsabschätzung wird untersucht, wie sich die Anforderungen verschiedener Standorte unterscheiden und wo sich Einsatzmöglichkeiten und Marktsegmente für das hydroponische System abzeichnen. Das AVB-Teilvorhaben konzentriert sich auf die Schnittstelle zwischen Forschung und Praxis. AVB besitzt langjähriges Wissen im Bereich der Abwasserverwertung in der Landwirtschaft. Dieses Wissen stellt er in Form von Beratung und Unterstützung zur Verfügung. AVB begleitet die Pilotierung und übernimmt die Schwermetallanalytik. Zudem liefert AVB Stoffströme für das Nährstoffmanagement (AP2): AVB baut eine Nährstoffrückgewinnungsanlage (MAP-Fällung & Ammonium-Strippung) zur Entfrachtung des Zentrates aus der Schlammentwässerung; auch wird in einer neu errichteten Schule Urin separiert. Zusätzlich bringt AVB sein Wissen und seine Kontakte in den Stakeholderdialog und die Ergebnisverwertung ein.
Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BIOTEC Biologische Naturverpackungen GmbH & Co. KG durchgeführt. In HypoWave wird erstmals ein hydroponisches System zur Pflanzenproduktion untersucht, das mit speziell für den Einsatz in diesem System aufbereitetem kommunalem Abwasser betrieben wird und ohne ein Substrat zur Verankerung der Pflanze auskommt. Ziel ist es, ausgehend von einer Pilotierung in Wolfsburg und unter Berücksichtigung der nötigen Governance ein hydroponisches System zu entwickeln, bei dem eine optimale Nährstoffaufnahme der Pflanzen bei gleichzeitiger Minimierung von Schadstoffen wie Schwermetallen, organischen Spurenstoffen oder pathogenen Keimen im Produkt gewährleistet ist. Zugleich erlaubt dieses System durch die Wiederverwendung eine Verbesserung der Wasserverfügbarkeit. Mittels Fallstudien und einer Wirkungsabschätzung wird untersucht, wie sich die Anforderungen verschiedener Standorte unterscheiden und wo sich Einsatzmöglichkeiten und Marktsegmente für das hydroponische System abzeichnen. Im BIOTEC-Teilvorhaben nimmt die Pilotierung einen zentralen Stellenwert ein. BIOTEC kann auf fundiertes Anwendungswissen im Bereich der Folienentwicklung mit hohen Anteilen biobasierter Rohstoffe zurückgreifen. Diese Kenntnis bringt es in die Entwicklung einer Folie zur Abtrennung von Spross- und Wurzelraum im hydroponischen System ein. Die Folie soll gleichzeitig den Pflanzen als Trägermaterial dienen, so dass auf die nicht nachhaltige Steinwolle verzichtet werden kann. BIOTEC erprobt die Folie in der Pilotierung und prüft mit ISWW die Kompostierbarkeit. Zudem beteiligt sich BIOTEC in der Ergebnisverwertung (und auf Anfrage auch in den Fallstudien (AP5) und Wirkungsabschätzung (AP6)) in der Marktbereitung des Konzepts und Abschätzung der Einsatzmöglichkeiten der entwickelten Technik.