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Erarbeitung einer röntgendensitometrisch multivariaten Analysenmethode für die Datierung von Holz der Baumart Fichte (Picea abies (L.) Karst.)

An historisch wertvollen Gebäuden und Denkmälern sind häufig dendrochronologische Altersbestimmungen an hölzernen Baugruppen notwendig, um eine exakte zeitliche Einordnung und fachgerechte Sanierung zu ermöglichen. Grundlage der herkömmlichen dendrochronologischen Datierung sind Messreihen der Jahrringbreite. Mit diesem holzanatomischen Merkmal können in der Regel bisher nur Proben mit mehr als 50 Jahrringen zeitlich exakt eingeordnet werden. Wichtige Informationen zu kleineren Objekten können somit der Erforschung der Kunst- und Siedlungsgeschichte verloren gehen. In diesem Forschungsvorhaben soll deshalb am Lehrstuhl Forstnutzung der TU Dresden in Tharandt insbesondere in Zusammenarbeit mit der Eidgenössischen Forschungsanstalt Birmensdorf, dem Landesamt für Denkmalpflege Sachsen, der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft Hamburg und dem DAI Berlin eine röntgendensitometrische Datierungsmethode entwickelt werden, die auf der Grundlage einer multivariate Zeitreihenanalyse jahrringärmerer Holzstücke der Bauforschung und Archäologie neue Daten zur Verfügung stellen kann. Die Methode basiert auf einer multivariaten Analyse röntgendensitometrischer Daten von Rohdichteprofilen. Die Datierung von Fichtenholzproben mit einer multivariaten Standardkurve, bestehend aus Zeitreihen verschiedener Rohdichtemerkmale, als neue wissenschaftliche Methode würde durch die komplexe Erfassung der intraannuellen Xylemcharakteristika eine effizientere dendrochronologische Auswertung ermöglichen.

Einfluss von Temperatur, Wasserhaushalt, Strahlung und Stoffeintraegen auf das Durchmesserwachstum von Fichten im Erzgebirge und Untersuchungen ueber Struktur und Dynamik des Wachtums von Mischbestaenden; TV im Verbundprojekt 'Waldumbau Erzgebirge', Primaere und sekundaere Veraenderungen im Holz immissionsgeschaedigter Fichten des Erzgebirges

Das Forschungvorhaben ist Bestandteil des Forschungsverbundprojektes 'Oekologischer Waldbau Erzgebirge'. Extrem hohe SO2-Immission gepaart mit standoertlichen Besonderheiten haben zur Entwaldung eines Teils des Osterzgebirges gefuehrt. Unter diesen Bedingungen gebildetes Holz soll mikroskopisch, submikroskopisch sowie physikalisch auf moegliche primaere oder sekundaere Veraenderungen hin untersucht werden.

Untersuchungen ueber die Auswirkungen des 'Waldsterbens' auf die Honigtautracht der Bienen

Der Einfluss der Waldschaeden auf die fuer die Wirtschaftlichkeit der mitteleuropaeischen Imkerei wichtigen Honigtauerzeuger soll untersucht werden. Eine laufende Auszaehlung der Populationsdichte der honigtauerzeugenden Insekten (Coccidae, Aphidae) und eine Erhebung des Baumzustandes werden durchgefuehrt. Von Honigtauerzeugern der Gattung Physokermes (Coccidae) liegen bereits seit 1974 baumindividuelle Besatzdichteschaetzungen vor. Ergebnisse liegen bisher nur ueber die untersuchten Zusammenhaenge Physokermes sp. : Wirtspflanze Picea abies und ueber die bienenwirtschaftliche Bedeutung dieser Untersuchung vor. In der laufenden Vegetationsperiode werden Zustandserhebungen der Versuchsbaeume durchgefuehrt, um erste statistische Analysen der Zusammenhaenge erstellen zu koennen.

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.

Folgeprojekt zu 'Biodiversity in alpine forest ecosystems': Auswertung von Experimenten

Das Projekt untersucht die Biodiversität alpiner Waldökosysteme im Hinblick auf die genetische Diversität sowohl innerhalb als auch zwischen den fünf Hauptbaumarten (Abies alba, Larix decidua, Picea abies, Pinus cembra, Pinus mugo). Die Baumarten werden entlang von 15 Höhentransekten aus dem gesamten Alpenraum studiert, welche jeweils vom Talboden bis zur Baumgrenze angelegt wurden. Das Eigenprojekt ist ein Folgeprojekt eines EU-Projektes zur weiteren Beobachtung der bestehenden Versuchsflächen.

Auswirkungen unterschiedlichen waldbaulichen Vorgehens auf die Holzqualitaet von Fichten

Ziel ist es, herauszufinden, wie sich die derzeit in vielen Bundeslaendern realisierte Umwandlung von Fichten-Reinbestaenden in laubholzreiche Mischbestaende auf die Holzqualitaet von Fichte auswirkt. Besonderer Forschungsschwerpunkt wird auf die Trocknungsqualitaet gelegt.

Biogenic VOC emissions and photochemistry in the boreal regions of Europe (BIPHOREP)

Objectives: Quantification of emission rates of C5 to C10 hydrocarbons from typical Boreal tree species. - Measurements of environmental and plant physiological parameters possibly controlling the source strength of VOC from vegetation. - Development of a chemical mechanism for the degradation of biogenic volatile organic compounds (BVOC) emitted by plants in the boreal regions of Europe. - Intercomparison of canopy emission rates calculated by enclosure techniques and/or Gradient-/REA-technique. - Parameterisation of C5 to C10 hydrocarbon emission rates from typical Boreal ecosystems on the basis of key environmental and plant physiological parameters. - Application and test of new chemical mechanisms using measurements from the BIPHOREP field campaigns. Main Results Obtained: Pallas Field Experiment: In July/August 1996 3 boreal tree species: (1) Norway spruce (Picea abies L. (Karst.) ssp. obovata) (2) Scots pine (Pinus sylvestris L.), and (3) Downy birch (Betula pubescens Ehrh.) were investigated with respect to VOC emission pattern and the influence of environmental and plant physiological parameters on the source strength of VOC. The following plant physiological parameters were calculated: net photosynthesis A, leaf conductance for water vapour gH20 , transpiration E, and CO2 mixing ratio inside the leaf ci. The following environmental parameters were recorded: photosynthetic active radiation PAR, leaf temperature Tleaf, CO2 mixing ratio outside the leaf ce, leaf to air water vapour pressure deficit DW. In total 22 diurnal cycles during different weather situations typical for the boreal summer were recorded. On warm and sunny days leaf temperatures of up to 35 Grad C and PAR values of up to 1400 MikroE were observed. During that time the sum of monoterpenes emitted by a Norway spruce twig mounted to 300 pmol m-2 total leaf area s-1. Main isoprenoid compounds in the VOC emission pattern were (alpha-pinene, beta-pinene/sabinene and isoprene. Maximum values of the single compounds reached ca. 100 pmol m-2 s-1. Other Monoterpenes such as myrcene, (3-carene, limonene and two unidentified substances were emitted in significant lower amounts by spruce twigs. The sum of monoterpene emission rates for pine twigs were comparable to those of spruce twigs under similar weather conditions. However, only traces of isoprene were emitted by pine twigs (lower 40 pmol m-2 s-1). Birch is a very low emitter of isoprenoids with emission rates lower 20 pmol m-2 s-1. In general the emission rates are correlated to temperature and light. A control of the emission through stomatal movement or a correlation to net photosynthesis is not obvious.

FP4-ENV 2C, Biogenic Volatile Organic Compound Emission Modelling for European Forest Canopies (VOCAMOD)

It is well known that biogenic volatile organic compounds (BVOC), especially chemically reactive compounds such as isoprene, monoterpenes and sesquiterpenes, are triggering tropospheric chemistry during the vegetation period. To derive effective control strategies for surface ozone in Europe, there is a pressing need to provide realistic BVOC emission scenarios for continental areas for estimating the contribution of BVOC to tropospheric chemistry and the potential changes in the emission behaviour due to climate and land use/land cover changes. On the basis of the work done within the CEC projects 'Biogenic Emissions in the Mediterranean Area' (BEMA) and 'Biogenic VOC Emissions and Photochemistry in the Boreal Regions of Europe' (BIPHOREP), a number of experiments are available adressing the BVOC emission from characteristic European forest ecosystems. The present project benefits from the existing data bases. It adresses the problem of the development and intercomparison of integrated canopy models to predict the emission of BVOCs and the effects of environmental controls (light, temperature etc) and chemistry. Improved canopy models at the patch scale are needed to provide useful input data to mesoscale models of tropospheric chemistry at adequate scales intime and space. Activities: Emission factors, emission algorithms, and future climate scenario. 1) To update emission factor and emission algorithms for European tree species with special emphasis on boreal and middle European vegetation. 2) To make the updated emission factors and emission algorithms for Picea abies, Pinus sylvestris and Quercus pubecens available for implementing in canopy models. 3) To make data available with respect of the influence of drought stress of the seasonal cycle of isoprene and aldehyde emission from Quercus pubescens. 4) To investigate and quantify the influence of elevated COdeep2 and elevated nitrogen input on the emission of isoprenoids from European Spruce/Beech canopies. BVOC chemistry module: 1) To define relevant chemistry degradation pathways for reactive BVOC, eg linalool. 2) To implement new mechanisms for BVOC in the 'Regional Atmospheric Chemistry Mechanism (RCAM). In the module the relevance of a chemical reaction for the canopy modelling is determined by the chemical time scale of the reaction in comparison to the residence time of trace gases inside the canopy. This residence time is determined by meteorological parameters inside the canopy, especially by the mean wind speed and the turbulence intensity. Canopy modelling: 1) To develop a parameterisation scheme for NOdeepx soil emissions from a Citrus plantation on the basis of field data from BEMA. 2) Co-ordinate the sensitivity and evaluation studies of the different canopy models. As input data sets, results will be used from the literature and from ongoing activities performed in part within BIPHOREP (Pinus sylvestris; Hartheimer Wald, Hartheim, Germany; Picea abie

Das Zusammenwirken von Ozon und Trockenheit bei der Entstehung von Waldschaeden

Ziel dieser Arbeit war es, das Zusammenwirken von Ozon und Trockenheit und dessen Wirkungen auf den CO2- und H2O-Gaswechsel an Fichte im Freiland zu untersuchen. Hier insbesondere die Wirkung auf das Spaltenregelvermoegen, den Kohlenstoff und Wasserhaushalt. Als Ergebnis laesst sich festhalten, dass es eine Wirkung von Ozon sowohl auf Spaltenregelvermoegen, wie Wasserhaushalt gibt, die sich bei dem Auftreten von Trockenheit verstaerkt. Durch den gestoerten Wasserhaushalt kommt es zu Beeintraechtigungen des Kohlenstoffhaushalts. Die beobachteten Schaeden waren jedoch ausschliesslich latenter Natur. Rein aeusserlich sichtbare Veraenderungen konnte nicht beobachtet werden. Die beobachteten Veraenderungen im Wasserhaushalt koennen jedoch unter bestimmten Klimabedingungen zu einer verstaerkten Anfaelligkeit gegenueber Trockenstress fuehren. So koennten manche Trockenschaeden auf Ozon zurueckgefuehrt werden.

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.

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