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Forest vegetation development in the Bavarian Forest National Park following the 1983 windfall event

In the Bavarian Forest National Park a brief, but intense storm event on 1 August 1983 created large windfall areas. The windfall ecosystems within the protection zone of the park were left develop without interference; outside this zone windfall areas were cleared of dead wood but not afforested. A set of permanent plots (transect design with 10 to 10 m plots) was established in 1988 in spruce forests of wet and cool valley bottoms in order to document vegetation development. Resampling shall take place every five years; up to now it was done in 1993 and 1998. On cleared areas an initial raspberry (Rubus idaeus) shrub community was followed by pioneer birch (Betula pubescens, B. pendula) woodland, a sequence well known from managed forest stands. In contrast to this, these two stages were restricted to root plates of fallen trees in uncleared windfalls; here shade-tolerant tree species of the terminal forest stages established rather quickly from saplings that had already been present in the preceeding forest stand. Soil surface disturbances are identified to be causal to the management pathway of forest development, wereas the untouched pathway is caused by relatively low disturbance levels. The simulation model FORSKA-M is used to analyse different options of further stand development with a simulation time period of one hundred years.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Biological soil crust algae in the polar regions - biodiversity, genetic diversity and ecosystem resilience under global change scenarios

Terrestrial green algae and cyanobacteria are typical and abundant components of biological soil crusts in the Polar Regions. These communities form water-stable aggregates that have important ecological roles in primary production, nitrogen fixation, nutrient cycling, water retention and stabilization of soils. Although available data on green algae and cyanobacteria are generally very limited for the Arctic and Antarctica, their functional importance as ecosystem developers in nutrient poor environments is regarded as high. Therefore, the main goal of the interdisciplinary project is, for the first time, a precise evaluation of their 1.) Biodiversity as well as of 2.) The infra-specific genetic diversity, 3.) ecophysiological performance and 4.) transcriptomics of the most abundant taxa in biological soil crusts isolated from the Antarctic Peninsula and Arctic Svalbard. Biodiversity will be investigated using a classical culture approach in combination with molecular-taxonomical methods as well as with metagenomics. The infra-specific genetic diversity of the most abundant green algae and cyanobacteria will be studied using fingerprinting techniques, and a range of selected populations characterized in relation to their physiological plasticity. Temperature and water availability, two key environmental factors for terrestrial organisms, are currently changing in Polar Regions due to global warming, and hence their effect on growth and photosynthesis response patterns will be comparatively investigated. The data will indicate whether and how global change influence population structure and ecological performance of key organisms in polar soil crusts, and help to make predictions on the future significance of the ecological functions of these pioneer communities. Such a multiphasic approach has never been applied before to soil algae and cyanobacteria in both Polar Regions, and hence represents one of the key innovations of this proposal.

Nährstoff-Sicherung mittels Pioniervegetation als Teil eines Katastrophenmanagements

Im Zuge des Klimawandels ist von einer zunehmenden Häufigkeit extremer Wetterlagen auszugehen (Tebaldi et al., 2006), die die Waldökosysteme beeinflussen und große Kahlflächen verursachen können. Sowohl Kalamitätsflächen (z. B. durch Feuer, Sturmwurf, Borkenkäfer) im Kalkalpin als auch auf sehr nährstoffarmen Standorten im Flachland und in den Mittelgebirgen sind durch die Veränderung des bodennahen Klimas und des anfänglich weitgehenden Fehlens von Bodenvegetation enormen Nährstoffverlusten durch Mineralisierung des Humus sowie durch Erosion ausgesetzt. Dies wirkt sich negativ auf Standortseigenschaften aus, wie z.B. die Wasserspeicherfähigkeit und damit im Hochgebirge auch auf die Schutzwaldeigenschaften (Hochwasserschutz, Erosionsschutz). Zusätzlich behindert im Gebirge eine rasche Vergrasung dieser Flächen die Etablierung und Entwicklung sowohl der natürlichen als auch der künstlich eingebrachten Verjüngung sehr stark. Vergrasung und Nährstoffmangel sind ebenfalls große Probleme auf Schutzwaldsanierungsflächen, deren Schutzfunktion nur mit großen Schwierigkeiten und hohem Kostenaufwand wieder hergestellt werden kann. Es werden zum einen dringend Methoden und Verfahren benötigt, die dazu beitragen können, auf sensiblen Standorten die anfänglichen Humus- und damit Nährstoffverluste auf Katastrophenflächen zu minimieren. Zum anderen besteht auf vielen Schutzwaldsanierungsflächen das Problem, überhaupt wieder eine Bestockung zu etablieren. In beiden Problemfeldern könnte die Ansamung von krautigen und Gehölzpflanzen mit Pioniercharakter ein hilfreicher Baustein auf dem Weg zur erfolgreichen Wiederbewaldung der betroffenen Standorte sein. Bislang erfuhren die Pionierpflanzen diesbezüglich jedoch wenig Beachtung, so dass das beantragte Forschungsprojekt versucht hier eine Wissenslücke zu schließen.

Steigerung von Flächenproduktivität und Wertschöpfung in Buchenwäldern, Teilvorhaben 1: Datenerhebung in Praxisbetrieben und Bewertung der betrieblichen Leistungen

Im Projekt 'ProduktivitätsPLUS' werden die Effekte waldbaulicher Zeitmischungen mit schnellwachsenden Baumarten in Buchenrein- und -mischbeständen hinsichtlich Produktivität und Wertschöpfung untersucht. Die Ergebnisse werden praxisrelevant bereitgestellt. Ziel des Projektes ist eine fundierte Analyse der Effekte waldbaulicher Zeitmischungen auf die Rohstoffversorgung mit Holz und die Einkommenssituation der Forstbetriebe. Die Untersuchung berücksichtigt dabei verschiedene Ziele und Rahmenbedingungen: Die Wahrung des nachhaltigen Standort-Potenzials, Beachtung naturschutzfachlicher Restriktionen sowie Verbesserung der Klimaschutzleistungen. Fragestellungen, die das von der Forstlichen Versuchsanstalt Baden-Württemberg und UNI-QUE forestry and land use bearbeitete Projekt beantwortet, sind: - Wie können strukturreiche Mischwaldbestände aus Laub- und Nadelholz durch erfolgreiche Etablierung von Zeitmischungen mit z. B. Douglasie oder Vorwaldbaumarten in Buchenbeständen etabliert werden? - Wie kann das Rohholzangebotes durch erfolgreich etablierte Zeitmischungen in Buchenbeständen gesichert bzw. optimiert werden? - Welche ökonomischen Effekte haben waldbauliche Zeitmischungen für Forstbetriebe? - Wie kann eine Sicherung der Flächenproduktivität auch bei wachsender Laubwaldzunahme durch standortsdifferenzierte, waldbauliche Behandlungsvarianten für zeitliche Mischungen aus Laub- und Nadelholz gewährleistet werden? Durch Zusammenarbeit mit sechs Forstbetrieben werden waldbauliche Daten und Erfahrungen zur Umsetzung von Zeitmischungen analysiert, Optionen zur erfolgreichen Weiterentwicklung abgeleitet und die Ergebnisse im Jahr 2018 deutschlandweit zur Verfügung gestellt. Die deutschlandweite Aussagefähigkeit zu den Effekten von Zeitmischungen in Buchenbeständen z. B. mit Douglasie, Küstentanne oder Vorwaldbaumarten wird durch aktuelle Daten der Bundeswaldinventur III sichergestellt. Arbeitspakete sind: AP 1. Forstbetriebsanalyse; AP 2. Simulationen von Modellbestandstypen; AP 3. Ertragsleistung Modellbestandstypen; AP 4. Prognose Ergebnisse für Deutschland; AP 5. Wertschöpfungseffekte, FFH-Relevanz, Klimaschutzwirksamkeit; AP 6. Praxistransfer und Projektmanagement

Anlage und Nutzung von Baumplantagen in der Republik Tatarstan - Erosionsschutz sowie Holzproduktion für die regionale Holzwerkstoff- und Zellstoffindustrie

PioWood: Nutzung von schnell wachsenden Pionierbaumarten auf Waldflächen zur Erhöhung des Biomasseaufkommens im Schwachholzsektor

In Folge der Sturmwürfe der vergangenen Jahrzehnte bestehen in vielen Bundesländern große Flächen von natürlich entstandenen Vorwäldern aus Pionierbaumarten, deren Holzpotenziale bisher nicht oder nicht systematisch genutzt werden. Gesamtziel der Untersuchung ist es daher, waldbauliche Behandlungsmöglichkeiten unter Berücksichtigung der derzeit technischen Ernteanforderungen für Pionierbaumbestände zu entwickeln, um einerseits Schwachholz zu gewinnen und anderseits die langfristigen waldbaulichen Ziele für den eigentlichen Hauptbestand zu erreichen. Für die Untersuchungen werden möglichst repräsentative und weit verbreitete Bestandessituationen ausgewählt. Die Interaktionen zwischen Pionierbäumen und den Bäumen des Folgebestandes werden hinsichtlich Wuchs- und Qualitätseinbußen quantifiziert. Die wichtigsten erntetechnischen Schlüsselfaktoren werden benannt und ökonomisch quantifiziert. Anschließend erfolgt die technischen Anforderungen an die Bestandesstrukturen definiert und auf die Anfordernisse bei der Jungbestandspflege übertragen. Die erwünschten pionierbaumreichen Waldbestände werden als Zielbestandstypen unter Berücksichtigung der wachstumskundlichen und erntetechnischen Befunde beschrieben. Optimierte Behandlungsstrategien für die Jungwuchspflege zur besseren Bestandesstrukturierung werden entwickelt.

Bewertung des Einflusses des Braunkohlebergbaus auf die Umwelt im Raum Sokolov, Tschechische Republik, mit hyperspektralen Flugzeugscannerdaten

In einem gemeinsamen Projektzwischen dem Geologischen Dienst der Tschechischen Republik, der Karlsuniversität Prag sowie dem Bureau de recherches géologiques et minières -BRGM, Orlean, Frankreich, und der Martin-Luther-Universität Halle werden in der Tschechischen Republik erstmals die innovativen Methoden der hyperspektralen Fernerkundung angewendet undregionalspezifisch weiter entwickelt. Die Arbeiten erfolgen im Braunkohlenbergbaugebiet von Sokolov. Ziel ist die Detektion von Absorptionsbanden der Eisenoxidverbindungen und von Schweremetallbelastungen in unterschiedlich strukturierten Tagebauen. Auf der Basis von spektralen Feld- und Labormessungen werden die Endmember der Sedimente mit ihren spezifischen geochemischen Parametern und der Pioniervegetation bestimmt. Nachfolgend erfolgt die Weiterentwicklung der linearen und nichtlinearen Unmixingmethoden. Darauf aufbauend werden die Algorithmen und Ergebnisse der punkthaften Messungen für die Anwendung auf die Daten desabbildenden hyperspektralen Sensors Hymap weiterentwickelt. Als Ergebnis werden Karten der Mineralverteilung sowie der Verbreitung von Pioniervegetation erstellt

Energie-Vorwälder - Alternative Bewirtschaftungsformen zur Steigerung der energetisch nutzbaren Biomasse im Wald durch Integration von schnellwachsenden Baumarten

Die Nutzung von Holz als Quelle erneuerbarer Energie erlangt angesichts knapper werdenden, fossilen Ressourcen zunehmende Bedeutung. Durch die Integration von schnellwachsenden Baumarten als Energievorwald in die waldbauliche Bewirtschaftungsstrategie auf Wiederaufforstungsflächen besteht die Möglichkeit, die Ertragspotenziale im Vergleich zu Waldbeständen aus herkömmlichen Wiederaufforstungen bzw. Verjüngungen zu erhöhen und die Mehrproduktion an Dendrobiomasse einer energetischen Nutzung zuzuführen. In Baden-Württemberg wie auch in anderen Bundesländern ist davon auszugehen, dass in den kommenden Jahren allein schon bei fichtendominierten Waldbeständen große Kahlflächen durch Stürme oder Borkenkäferkalamitäten entstehen. Daraus ergibt sich für zukünftige waldbauliche Strategien, dass sie sich bei der Nutzung dieser Flächen verstärkt mit Möglichkeiten einer kurzfristigen Energieholzbereitstellung befassen sollten. Zusätzlich zu den genannten Vorteilen einer schnelleren und höheren Produktion von Dendrobiomasse sowie einer Reduktion von CO2 Emissionen durch Substitution fossiler Brennstoffe hat diese Anbauform weitere positive ökologische Aspekte wie z. B. eine Verringerung der Anbaurisiken und ein verbesserter Bodenschutz. Für eine optimale Ausnutzung dieser Vorteile müssen allerdings die erheblichen Wissensdefizite, welche bei dieser neuen Anbauform noch bestehen, für einen Einsatz in der Praxis verringert werden. Ziel des Vorhabens ist es daher umweltverträgliche und nachhaltige Waldbausysteme zu entwickeln, die an die spezifischen ökologischen und betrieblichen Bedingungen und Anforderungen der Waldbesitzer bestmöglich angepasst sind. Dazu werden in den drei wichtigsten Forschungsbereichen, Pflanzenzüchtung, waldbauliche Anbauverfahren und Ergebnisimplementierung über drei Jahre hinweg die erforderlichen Grundlagen erarbeitet. Als Ergebnisse stehen den Waldbesitzern und Praktikern Anbauempfehlungen mit Demonstrationsflächen zur Verfügung, die ihnen den Einstieg in den Anbau von Energievorwäldern möglich machen.

PhenoSpec

Aufbau einer extensiven Ganzjahresstandweide mit Robustrassen zur Erhaltung und Entwicklung von FFH-Lebensraumtypen im Natura 2000-Gebiet 'Mittlere Oranienbaumer Heide'

Bei dem Natura 2000-Gebiet 'Mittlere Oranienbaumer Heide' (DE 4240-301; F168/S32) handelt es sich um ein 2.024 ha großes Gebiet, welches durch das großflächige Vorkommen von FFH-relevanten Lebensraumtypen gekennzeichnet ist. Dazu zählen v.a. Trockene europäische Heiden und Basenreiche Sandrasen, mit geringerem Flächenanteil auch Silbergraspionierfluren und Heiden auf Binnendünen. Im zentralen Bereich dieses Gebietes soll zur langfristigen Offenhaltung sukzessive eine extensive Ganzjahresstandweide mit Heckrindern und Konikpferden eingerichtet werden. Mit der extensiven Ganzjahresstandweide soll der günstige Erhaltungszustand verschiedener Lebensraumtypen des Anhangs I der FFH-Richtlinie (4030, 2310, 6120, 2330) sowie von Habitaten für zahlreiche Arten des Anhangs I der Vogelschutzrichtlinie langfristig durch nachhaltige und standortangepasste Nutzungsstrategien gewährleistet werden. Im Vordergrund steht die Zurückdrängung einer rasch voranschreitenden Verbuschung mit Birke, Kiefer und Aspe, die Schwächung von konkurrenzstarken Stauden (v.a. in den basenreichen Sandrasen) sowie die Verhinderung einer Überalterung der Besenheide. Gleichzeitig sollen dynamische Prozesse initiiert werden ohne einseitig die Initial- und Pionierstadien zu fördern. Im Zentrum des Beweidungskonzeptes steht der Erhalt einer halboffenen Weidelandschaft nach naturschutzfachlichen Maßgaben und nicht eine auf Gewinn orientierte Haltung von Weidetieren. Im Rahmen des Projektes wurde einerseits die Beschaffung von Wildpferden (Koniks) gefördert. Andererseits wurde der Bau eines festen Fangstandes aus Holzelementen unterstützt, um auf diese Weise das Fangen der Tiere, u.a. zur Erfüllung der veterinärrechtlichen Rahmenbedingungen zu gewährleisten. Das Projekt wurde gefördert durch den Europäischen Landwirtschaftsfonds für die Entwicklung des ländlichen Raums.

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