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Naehrstoffmangelversuch auf 2 oekologisch differenzierten Standorten

Standort Rauischholzhausen - Parabraunerde: 28 Varianten nur mineralische Duengung + 28 Varianten mit Stallmistduengung zur Hackfrucht = 56 Varianten. Fruchtfolge: Zuckerrueben - Winterweizen - Wintergerste. Es werden folgende Parameter erfasst: Ertraege, Naehrstoffumsatz, Naehrstoffbilanz, Bodenuntersuchungen, Klimafaktoren. Der Versuch laeuft seit 1954, ab 1984 erfolgte eine Umstellung in der Naehrstoffkombination. Standort Gross-Gerau - Sandboden: 16 Varianten Mineralduengung. Fruchtfolge: Silomais - Wintergerste - Winterroggen. Es werden folgende Parameter erfasst: Ertraege, Naehrstoffumsatz, Naehrstoffbilanz, Bodenuntersuchungen, Klimafaktoren. Der Versuch laeuft seit 1954; ab 1984, nach 30 Jahren (= 10 Rotationen) Laufzeit, Umstellung in der Naehrstoffkombination und 8 Varianten mit Stallmistduengung zur Hackfrucht.

Erfassung der rezenten Flaechennutzung und Entwicklung territorialer Nutzungskonzepte der Landwirtschaft auf dem Gebiet der ehemaligen DDR

Ausgehend von den ueberdimensionierten Landnutzungsstrukturen auf dem Gebiet der ehemaligen DDR sollen Konzepte fuer eine oekologisch und oekonomisch sinnvolle neue Landnutzungsstruktur unter den besonderen Bedingungen in den neuen Bundeslaendern entwickelt werden. Hierzu werden zur Zeit anhand von Fallbeispielen ausgewaehlter LPG'en die variierenden Standortfaktoren (Mittelgebirgslagen, Sandboeden, Loessboeden) untersucht, um darauf aufbauend zweckmaessige Landnutzungsstrukturen zu entwickeln. Erfasst und dargestellt wird die rezente Flaechennutzung unter besonderer Beruecksichtigung schutzwuerdiger Natur- und Landschaftsbestandteile sowie die natuerlichen Standorteigenschaften im Hinblick auf Klima, Boden, Geologie, Wasserhaushalt etc. anhand von Gelaendeaufnahmen, Karten, Luftbildaufnahmen und Literaturauswertungen. Weitere Daten zur Agrarstruktur und der amtlichen Statistik fliessen in die Untersuchung ein. Im Anschluss an die Datenerhebung und Darstellung schliesst sich eine Bewertung der untersuchten Gebiete fuer verschiedene Nutzungsansprueche im Sinne einer Mehrfachnutzung an. Ausgehend von den Bewertungen sollen alternative, standortspezifische Flaechennutzungskonzeptionen entwickelt werden. Aus EDV-technischer Sicht wird zu diesem Projekt ein begleitendes DV-Instrumentarium und die entsprechende Analysemethodik fuer raumbezogene Daten auf der Basis geographischer Informationssysteme entwickelt. Hierzu zaehlt sowohl die digitale als auch die datenbankgestuetze Erfassung der vielfaeltigen Flaechen- und Rauminformationen. Zu diesem Zweck wird ein PC- gestuetztes Geographisches Informationssystem eingesetzt. Methoden der Datenanalyse und Datentransformationen sollen in einem weiteren Projektabschnitt zeigen, ob und inwieweit bestehende GIS in der Lage sind, den vielfaeltigen Auswertungs- und Abfragewuenschen gerecht zu werden. Hierzu zaehlt beispielsweise die quantitative Bestimmung von Konfliktpotentialen verschiedener Nutzungsansprueche, die Simulation alternativer Planungsvarianten oder die Optimierung der Flaechennutzung an ausgewaehlten Standorten (Freizeit, Erholung, Hecken, Feldgehoelze).

Langzeit-Effekte von Rottemist, Mineralduengung und biologisch-dynamischen Praeparaten auf Ertraege und organische Substanz im Boden

Ertragsbildung bei organischer oder mineralischer Duengung (gleiche Mengen Gesamt-Stickstoff) unter extremen Standortbedingungen (Sandboden, trocken-warmes Klima); Fruchtfolge: Rotklee, Sommer-Weizen, Kartoffeln, Winterroggen. Stickstoffdynamik und -bilanzierung. Langfristig stabiler Humusgehalt nur bei Rottemist-Duengung mit Anwendung biol-dyn Praeparate; in Boeden dieser Variante groesste mikrobielle Biomasse und hoechste Enzymaktivitaet.

Forschergruppe (FOR) 1806: The Forgotten Part of Carbon Cycling: Organic Matter Storage and Turnover in Subsoils (SUBSOM), Forschergruppe (FOR) 1806: The Forgotten Part of Carbon Cycling: Organic Matter Storage and Turnover in Subsoils (SUBSOM)

We are currently facing the urgent need to improve our understanding of carbon cycling in subsoils, because the organic carbon pool below 30 cm depth is considerably larger than that in the topsoil and a substantial part of the subsoil C pool appears to be much less recalcitrant than expected over the last decades. Therefore, small changes in environmental conditions could change not only carbon cycling in topsoils, but also in subsoils. While organic matter stabilization mechanisms and factors controlling its turnover are well understood in topsoils, the underlying mechanisms are not valid in subsoils due to depth dependent differences regarding (1) amounts and composition of C-pools and C-inputs, (2) aeration, moisture and temperature regimes, (3) relevance of specific soil organic carbon (SOC) stabilisation mechanisms and (4) spatial heterogeneity of physico-chemical and biological parameters. Due to very low C concentrations and high spatio-temporal variability of properties and processes, the investigation of subsoil phenomena and processes poses major methodological, instrumental and analytical challenges. This project will face these challenges with a transdisciplinary team of soil scientists applying innovative approaches and considering the magnitude, chemical and isotopic composition and 14C-content of all relevant C-flux components and C-fractions. Taking also the spatial and temporal variability into account, will allow us to understand the four-dimensional changes of C-cycling in this environment. The nine closely interlinked subprojects coordinated by the central project will combine field C-flux measurements with detailed analyses of subsoil properties and in-situ experiments at a central field site on a sandy soil near Hannover. The field measurements are supplemented by laboratory studies for the determination of factors controlling C stabilization and C turnover. Ultimately, the results generated by the subprojects and the data synthesized in the coordinating project will greatly enhance our knowledge and conceptual understanding of the processes and controlling factors of subsoil carbon turnover as a prerequisite for numerical modelling of C-dynamics in subsoils.

Benachteiligtes Gebiet

Ein Bestandteil des Digitalen Feldblockkatasters ist die Förderkulisse der benachteiligten Gebiete. Dabei handelt es sich insbesondere um Flächen, deren Ertragsfähigkeit natürlich stark begrenzt ist, wie das beispielsweise bei Sandböden der Fall sein kann. Die benachteiligten Gebiete wurden nach Vorgaben der Europäischen Union abgegrenzt. Damit derart problematische Landwirtschaftsflächen nicht brach fallen und weiter bewirtschaftet werden, gewährt das Land Brandenburg eine Beihilfe, die sogenannte Ausgleichszulage.

Einsatz einheimischer Pflanzen in der Landwirtschaft arider Gebiete

In der suedlichen Kalahari wird in Zusammenarbeit mit einem Farmer ein Wassersammelverfahren im Boden entwickelt und fuer den Anbau einheimischer Nutzpflanzen erprobt.

Nichtinvasive Detektion von Mikroplastikpartikeln im Boden - Analyse der Auswirkungen von Mikroplastik auf Bodenaggregate, Wurzeln und Infiltrationsverhalten

Weltweit werden Böden zunehmend mit Plastikmüll belastet. Der kontinuierliche Eintrag von Mikroplastik beeinflusst Lebensbedingungen von Pflanzen und Bodenorganismen. Bislang verstehen wir nur unzureichend, wie sich die Anwesenheit von Mikroplastik auf Struktur und Funktionsweise des Bodens auswirkt. Es ist unklar, wie stark die Rhizosphäre dadurch beeinflusst wird und welche Risiken sich daraus für die Pflanzen ergeben. Inzwischen gibt es verschiedene Analyseverfahren, um unterschiedliche Aspekte der Mikroplastikverschmutzung des Bodens zu untersuchen. Allerdings beinhalten diese Verfahren üblicherweise Prozessschritte, bei denen die Integrität der Probe zerstört wird, wodurch sich der Zusammenhang zwischen der Verteilung von Mikroplastik in der Probe und der Mikrostruktur und Hydraulik des Bodens nicht mehr erschließen lässt. Vor kurzem haben wir jedoch einen nicht-invasiven Ansatz entwickelt, mit dem Mikroplastik in sandigen Böden nachgewiesen werden kann. Mittels komplementärer Neutronen- und Röntgentomographie lassen sich Mikroplastikpartikeln im trockenen Boden detektieren und gleichzeitig die dreidimensionale Struktur der Bodenmatrix analysieren. In diesem Projekt wird die Methode getestet, optimiert und dann angewandt, um besser zu verstehen, wie Mikroplastik unterschiedlicher Größe und Form die Mikrostruktur und Eigenschaften des Bodens beeinflusst. Außerdem wird untersucht, ob in die Rhizosphäre eingelagertes Mikroplastik die Bedingungen für das Wurzelwachstum und die Wasseraufnahme verändert und welchen Einfluss Mikroplastik unterschiedlicher Größe und Form auf die Infiltration und Wasserbewegung im Boden hat. Zunächst wird die Auflösung der Methode optimiert, um auch sehr feine Strukturen, wie Mikroplastikfasern und Folienfragmente, detektieren zu können. Die Segmentierung der 3D Bilddaten wird durch die Berücksichtigung von Form-Deskriptoren sowie durch Maschinelles Lernen unterstützt, um Mikroplastikpartikeln von organischen Bodenbestandteilen zu unterscheiden. In einem Aggregationsexperiment mit wird für einen natürlichen Sandboden der Einfluss von Mikroplastikfasern auf die Bildung und Stabilität von Bodenaggregaten mittels hochauflösender Dual-mode Tomographie analysiert. Im nächsten Schritt wird die Rhizosphäre junger Mais- und Lupinenpflanzen untersucht, um potentielle Einflüsse verschieden geformter Mikroplastikpartikel auf lokale Strukturen der Bodenmatrix, Wurzeln und Wasserpfade zu ermitteln. Schließlich werden wir High-Speed Neutronentomographie einsetzen, um dynamischen 3D-Infiltrationsmuster in Bodensäulen mit und ohne Wurzelsysteme zu erfassen. Die Form und Geschwindigkeit der Wasserfront wird zeigen, ob und wie die Bodenbenetzbarkeit durch eingelagerte Mikroplastikpartikel beeinflusst wird. Das vorgeschlagene Projekt wird einzigartige neue Einblicke in die durch Mikroplastik modifizierte Struktur der Bodenmatrix geben, die für das mechanistische Verständnis der resultierenden Bodeneigenschaften gebraucht werden.

Interaktion zwischen den Reitbodeneigenschaften und der biomechanischen Beanspruchung von Pferd und Reiter

Begleitforschung und Erfolgskontrolle eines Praxis- und Demonstrationsversuches zur Erhöhung der Biodiversität im ökologischen Landbau unter verschiedenen Intensitätstufen

Biokohle

Zurzeit ist die 'Biokohle' in aller Munde, und diese wird als Wunderstoff zur Steigerung und Stabilisierung der Bodenqualität angesehen. Eigene Modellversuche mit drei verschiedenen Böden ergaben, dass die Kohlen, bis auf eine Hydro-Thermal-Kohle (HTC) aus Eichenästen, recht stabil im Boden sind und dass diese dazu beitragen können, den Kohlenstoff im Boden zu sequenzieren. Die vielfach geäußerte Vorstellung, dass eine Biokohleapplikation die spezifische Adsorption von Phosphat reduziert, konnten wir in unseren Untersuchungen nicht bestätigen. Auf drei Standorten wird die Wirkung von Biokohle aus Holzhackschnitzel-Siebresten auf einer Löss-Parabraunerde in Rauischholzhausen, einem Sandboden in Groß-Gerau und einem Alluvium in Gießen in Feldversuchen geprüft. Die Versuche begannen im Frühjahr 2012 bzw. im Herbst 2012. Es hat den Anschein, dass die Biokohle die N-Effizienz zu Silomais aus der Löss-Parabraunerde zu fördern scheint, da die Erträge in den Varianten mit Biokohle über denen ohne Biokohle lagen. Auf dem Sandboden und auch auf dem Alluvium förderet die Biokohleapplikation weder von 15 noch von 30 t/ha den Ertrag von Körnermais, Winterweizen oder Sommergerste. Die Wassernutzung wurde auf dem Sandboden nicht durch Biokohle gefördert. Verbessert wurde aber die Nitratretention durch Biokohle. Um diese Mechanismen von Biokohle besser zu verstehen, untersucht Christian Koch in seiner von der Deutschen Bundesstiftung-Umwelt (DBU) geförderten Promotion, inwieweit durch verschiedene Herstellungstemperaturen die Eigenschaften von Biokohlen aus Fichtenrestholz, Landschaftspflegeheu und Nusshäutchen von Haselnuss beeinflusst werden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Karbonisierungstemperatur die Sorption von Huminsäuren beeinflusst. Dagegen haben die Karbonisierungstemperaturen keinen Einfluss auf die von uns durchgeführten Versuche zur Nitratretention und Kationenaustauschkapazität (= Bariumsorption).

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