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Transformation of organic carbon in the terrestrial-aquatic interface

The overarching goal of our proposal is to understand the regulation of organic carbon (OC) transfor-mation across terrestrial-aquatic interfaces from soil, to lotic and lentic waters, with emphasis on ephemeral streams. These systems considerably expand the terrestrial-aquatic interface and are thus potential sites for intensive OC-transformation. Despite the different environmental conditions of ter-restrial, semi-aquatic and aquatic sites, likely major factors for the transformation of OC at all sites are the quality of the organic matter, the supply with oxygen and nutrients and the water regime. We will target the effects of (1) OC quality and priming, (2) stream sediment properties that control the advective supply of hyporheic sediments with oxygen and nutrients, and (3) the water regime. The responses of sediment associated metabolic activities, C turn-over, C-flow in the microbial food web, and the combined transformations of terrestrial and aquatic OC will be quantified and characterized in complementary laboratory and field experiments. Analogous mesocosm experiments in terrestrial soil, ephemeral and perennial streams and pond shore will be conducted in the experimental Chicken Creek catchment. This research site is ideal due to a wide but well-defined terrestrial-aquatic transition zone and due to low background concentrations of labile organic carbon. The studies will benefit from new methodologies and techniques, including development of hyporheic flow path tubes and comparative assessment of soil and stream sediment respiration with methods from soil and aquatic sciences. We will combine tracer techniques to assess advective supply of sediments, respiration measurements, greenhouse gas flux measurements, isotope labeling, and isotope natural abundance studies. Our studies will contribute to the understanding of OC mineralization and thus CO2 emissions across terrestrial and aquatic systems. A deeper knowledge of OC-transformation in the terrestrial-aquatic interface is of high relevance for the modelling of carbon flow through landscapes and for the understanding of the global C cycle.

Grundwassermessstelle APP_GWMN_87

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_87 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper N8 : Südholstein. Es liegen insgesamt 21754 Messwerte vor. Es liegen außerdem 2 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

Grundwassermessstelle APP_GWMN_665

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_665 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper N8 : Südholstein. Es liegen insgesamt 22716 Messwerte vor. Es liegen außerdem 8 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

Grundwassermessstelle APP_GWMN_646

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_646 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper EL15 : Bille - Altmoränengeest Süd. Es liegen insgesamt 31046 Messwerte vor. Es liegen außerdem 30 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

Grundwassermessstelle APP_GWMN_300

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_300 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper EI14 : Eider/Treene - Geest. Es liegen insgesamt 43975 Messwerte vor. Es liegen außerdem 47 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

Grundwassermessstelle APP_GWMN_310

Dieser Datensatz beschreibt die Grundwassermessstelle APP_GWMN_310 in Schleswig-Holstein. Die Messstelle liegt im Grundwasserkörper ST15 : Trave - Nordwest. Es liegen insgesamt 37725 Messwerte vor. Es liegen außerdem 4 Probenentnahmen vor (siehe Resourcen).

Untersuchungen zu einem möglichen N-Feedbackmechanismus der Regulation der sym-biontischen N2-Fixierung bei Leguminosen

Der Mechanismus der Regulation der symbiontischen N2-Fixierung auf Ganzpflanzenebene ist unklar. Ein Verständnis dieses Prozesses könnte eine wesentliche Schubwirkung haben, etwa für züchterische Anstrengungen, Sorten mit während der Hülsenfüllung länger andauernder N2-Fixierung zu erzeugen. Es existiert eine Vielzahl mit unterschiedlichsten methodischen Ansätzen erzielter Hinweise dafür, dass eine N-Feedbackwirkung ein wesentliches Bindeglied der Regulation der N2-Fixierung auf Ganzpflanzenebene darstellt. Diese Hinweise sind jedoch nur indirekter Natur und die genaue Funktionsweise einer solchen N-Feedbackwirkung ist nicht geklärt. Eine Hypothese sieht einen Zusammenhang mit der Sauerstoffdiffusion ins Knöllchen, wobei die experimentell gewonnen Daten zur Stützung dieser Hypothese in einzelnen Punkten unsicher erscheinen. Darüber hinaus gibt es unterschiedliche Angaben in welchem Organ der Pflanze eine N-Anreicherung für eine N-Feedbackwirkung erfolgen muss und welche Verbindungen dabei eine Rolle spielen. Das vorliegende Projekt nimmt sich dieser offenen Fragen an. Ziel ist es, ein vertieftes Verständnis der N-Feedbackregulation der N2-Fixierung bei Leguminosen zu gewinnen. Als experimentelle Grundlage dient dabei die bei einigen Leguminosenarten während der Hülsenfüllung zu beobachtende N-Feedbackwirkung infolge der Mobilisierung von N aus während dieser Zeit absterbenden alten (tief inserierten) Blättern. Die detaillierte Untersuchung dieses Phänomens soll klären 1) welche N-haltig(en) Verbindung(en) dabei eine Rolle spielen, 2) wann und wo sie für eine Wirkung akkumulieren müssen und welche Rolle dabei neu fixierter N und die Geschwindigkeit seines Abtransportes aus den Knöllchen spielt, 3) ob die Wirkung über die Sauerstoffpermeabilität der Knöllchen vermittelt wird und schließlich 4) ob der Mechanismus bei unterschiedlichen Leguminosenarten vergleichbar ist.

Biobasierte funktionelle Fasergussverpackungen aus regional anfallenden landwirtschaftlichen Reststoffen, Teilvorhaben: Reststoffanalyse und Prozessentwicklung zur mechanischen Aufbereitung der Agrarreststoffe als Faserstoff- und Barrierematrix

Entwicklung eines innovativen Adsorptionsmittels auf Kohlenstoffbasis zur Reinigung wasserstoffhaltiger Gase als ein Baustein der Wasserstoffwirtschaft, Teilvorhaben DBI: Technischer Nachweis der Funktionsfähigkeit sowie verfahrenstechnische Optimierung der Performance der Aktivkohlen

Bioabfälle

<p>Im Jahr 2023 stieg die Menge an Bioabfällen. Auch die Menge der Bioabfälle aus Haushalten (Biotonne) stieg leicht. Seit dem Jahr 2022 werden mehr Bioabfälle in Anlagen mit Vergärungsstufe behandelt als in reinen Kompostierungsanlagen. Bioabfälle aus Haushalten wurden 2023 zu 55 % in Anlagen mit Vergärungsstufe behandelt. Damit stieg die Menge an Biogas, das aus Bioabfällen gewonnen wird an.</p><p>Bioabfälle: Gute Qualität ist Voraussetzung für eine hochwertige Verwertung</p><p>Die getrennte Erfassung von Bioabfällen ist eine wesentliche Voraussetzung für die Wiederverwertung von organischen Substanzen und Nährstoffen. Nur aus sauber getrennten und fremdstoffarmen Bioabfällen lassen sich hochwertige Komposte und Gärreste herstellen, die für eine landwirtschaftliche oder gärtnerische Nutzung geeignet sind. Zu diesen Abfällen zählen Bioabfälle aus Haushalten und Gewerbe, Garten- und Parkabfälle sowie Speiseabfälle, Abfälle aus der Lebensmittelverarbeitung und Abfälle aus der Landwirtschaft (siehe Abb. „Zusammensetzung der an biologischen Behandlungsanlagen angelieferten biogenen Abfälle“). Auch Klärschlämme, die in Klärschlammkompostierungsanlagen behandelt werden, werden in der Abfallstatistik zu den biologischen Abfällen gezählt. Klärschlämme gehören jedoch nicht zu den Bioabfällen gemäß Bioabfallverordnung, ihre Verwertung unterliegt der Klärschlammverordnung. Ebenso wird der Teil der in Deutschland anfallenden Mengen an Gülle und Mist, der in Bioabfallbehandlungsanlagen mitbehandelt wird, laut Abfallstatistik zu den biologischen Abfällen gezählt. Zu beachten ist, dass der Großteil der landwirtschaftlichen Rückstände jedoch nicht in der Abfallstatistik auftaucht, da er nicht in Abfallbehandlungsanlagen behandelt, sondern in der Landwirtschaft direkt verwertet wird.</p><p>Sammlung von Bioabfall</p><p>In Deutschland begann im Jahr 1985 die getrennte Sammlung biogener Abfälle aus Haushalten. Die gesammelten Abfälle werden zu Bioabfallbehandlungsanlagen transportiert, wo sie kompostiert (mit Sauerstoff = aerob) oder vergoren (ohne Sauerstoff = anaerob) werden.</p><p>Von 1990 bis 2002 ist die Menge der behandelten biogenen Abfälle nach Angaben des Statistischen Bundesamtes stark angestiegen (siehe Abb. „An biologischen Behandlungsanlagen angelieferte biogene Abfälle“). Danach wuchs die gesammelte Menge nur noch langsam weiter an. Im Jahr 2023 wurden in Deutschland etwa 16,01 Millionen Tonnen (Mio. t) biogene Abfälle biologisch behandelt. Ohne die Klärschlammkompostierung und die Abfälle die in sonstigen biologischen Behandlungsanlagen behandelt wurden, blieben im Jahr 2023 14,43 Mio. t echte Bioabfälle.</p><p>Von diesen Bioabfällen wurden 6,63 Mio. t in reinen Kompostierungsanlagen behandelt. 7,8 Mio. t, also etwa 54 % der gesamten Bioabfälle wurden laut Statistik in Vergärungsanlagen oder kombinierten Kompostierungs- und Vergärungsanlagen behandelt. Seit dem Jahr 2022 werden mehr Bioabfälle in Anlagen mit Vergärungsstufe behandelt als in reinen Kompostierungsanlagen (siehe Abb. „Eingesetzte Bioabfälle in Kompostierungs- und Vergärungsanlagen“). Die Bioabfälle aus Haushalten (Biotonne) wurden 2023 nach Angaben des Statistischen Bundesamtes zu 55 % in Anlagen mit Vergärungsstufe behandelt.</p><p>Aus den gesammelten Bioabfällen wurden rund</p><p>erzeugt und an Nutzer abgegeben (<a href="https://www.destatis.de/DE/Themen/Gesellschaft-Umwelt/Umwelt/Abfallwirtschaft/_inhalt.html">Statistisches Bundesamt 2025</a>). Die Entwicklung der abgegebenen Kompost- und Gärrestmengen ist in Abbildung „Abgesetzte Komposte und Gärreste“ dargestellt.</p><p>Verwertungswege für Bioabfälle</p><p>Wie Bioabfall am sinnvollsten zu verwerten ist, hängt von dessen Zusammensetzung ab. Bei der Verwertung lässt sich unterscheiden:</p><p>Etwa die Hälfte der Bioabfälle aus Haushalten wird derzeit noch kompostiert, wobei die enthaltene Energie nicht genutzt werden kann. Ziel ist es daher, den Anteil der Vergärung mit Biogasgewinnung bei den geeigneten Bioabfällen in Zukunft zu erhöhen. Dies gilt insbesondere für Bioabfälle aus Haushalten (Biotonne), bei denen noch große Potenziale für eine Vergärung bestehen.</p><p>Nutzung der Gärreste und des Komposts</p><p>Die Landwirtschaft profitiert von der Verwertung biogener Abfälle. Nach Aussage der Bundesgütegemeinschaft Kompost (BGK) werden fast alle Gärreste als Dünger genutzt. Landwirtschaftliche Betriebe verwendeten im Jahr 2024 zudem rund 55 % allen Komposts. Durch den Einsatz von Gärresten und Kompost wird in der Landwirtschaft vor allem Kunstdünger ersetzt. Eine ausführliche Beschreibung der Eigenschaften von Komposten und Gärresten sowie der Vorteile und Schwierigkeiten bei deren Anwendung in der Landwirtschaft findet sich in dem Positionspapier <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/bioabfallkomposte-gaerreste-in-der-landwirtschaft">„Bioabfallkomposte und -gärreste in der Landwirtschaft“</a>. Durch den Einsatz von Kompost im Gartenbau und in Privatgärten kann dort unter anderem Torf ersetzt werden (siehe Abb. „Absatzbereiche für gütegesicherte Komposte 2024“). Auch in Blumenerden und Pflanzsubstraten kann Torf zum Teil durch Kompost ersetzt werden.</p><p>Qualitätsanforderungen für Kompost und Gärreste </p><p>Der Gesetzgeber regelt seit 1998 in der Bioabfallverordnung <a href="http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/bioabfv/gesamt.pdf">(BioAbfV)</a>, unter welchen Bedingungen Kompost und Gärreste aus Bioabfällen Böden verwertet werden dürfen. Die Bioabfallverordnung enthält Grenzwerte für die höchstens zulässigen Schwermetallgehalte bei der Verwertung von Bioabfällen: Es gibt zwei Kategorien von Grenzwerten (siehe Tab. „Grenzwerte für Schwermetalle in Bioabfällen“):</p><p>Neben den Schwermetallgrenzwerten werden in der Bioabfallverordnung auch Anforderungen an die Hygiene der erzeugten Komposte und Gärreste gestellt.</p><p>Seit Bestehen der Bioabfallverordnung hat sich die Qualität der erzeugten Produkte deutlich verbessert. Gärreste und Kompost wiesen in den Jahren 1999 bis 2002 höhere durchschnittliche Nährstoffgehalte auf sowie weniger Blei, Quecksilber und Cadmium als noch Anfang der 90er Jahre. Das zeigt eine vom Umweltbundesamt initiierte Untersuchung, bei der Daten der Bundesgütegemeinschaft Kompost (BGK) ausgewertet wurden (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/neubewertung-von-kompostqualitaeten">Reinhold 2004</a>). Bis heute sind sowohl Schadstoff- als auch Fremdstoffgehalte weiter zurückgegangen (siehe Tab. „Entwicklung der Kompostqualität“).</p><p>Ein weiteres wichtiges Qualitätskriterium für Komposte und Gärreste aus Bioabfällen ist ihr Gehalt an Fremdstoffen und insbesondere an Kunststoffen. Sowohl auf dem Acker als auch in Blumenerde sind Folienschnipsel oder Glasscherben nicht erwünscht. Die Wirkung von sichtbaren Kunststoffpartikel und von nicht sichtbaren Mikropartikeln auf das Bodenleben und auf Pflanzen wird derzeit noch untersucht. Insbesondere wegen ihrer sehr langen Haltbarkeit in der Umwelt gilt es jedoch den Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt zu minimieren. Der Anteil an Fremdstoffen in Komposten und Gärresten wird in der Bioabfallverordnung begrenzt. Dabei wird seit 2017 unterschieden in verformbare Kunststoffe (Folienbestandteile), die auf 0,1 Massenprozent in der Trockensubstanz begrenzt sind und alle anderen Fremdstoffe (Hartkunststoff, Glas, Metall etc.), für die ein Grenzwert von 0,4 Massenprozent in der Trockensubstanz gilt. Die durchschnittlichen Gehalte an Kunststoffen und Fremdstoffen insgesamt in gütegesicherten Komposten und Gärresten zeigt die Tabelle „Fremd- und Kunststoffgehalte in Komposten und Gärresten“. Datengrundlage für die Berechnung der Werte sind Analyseergebnisse aus der RAL-Gütesicherung.</p>

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