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Messung und Modellierung der N2O- und N2-Bildung durch Denitrifikation in der Drainzone zur standortspezifischen Abschätzung des Nitratabbaus in der ungesättigten Sickerwasserzone unterhalb des Wurzelraumes

Das Ziel dieses Verbundvorhabens ist die quantitative Bestimmung der Minderung von Nitrateinträgen in das Grundwasser durch den Abbau von Nitrat zu N2O und N2 durch Denitrifikation in der Drainzone. Dazu wird die Denitrifikation in Proben aus der Drainzone in Abhängigkeit wichtiger Bodeneigenschaften gemessen und ein Modell entwickelt und parametrisiert. Dazu werden typische Standorte in Deutschland mit unterschiedlich mächtigen Drainzonen untersucht. Die modellhafte Beschreibung wird auch eine standortspezifische Bewertung des Nitratabbaus ermöglichen. Damit wird das Verbundvorhaben unsere Kenntnisse über den Nitratabbau und die N2O und N2 Produktion im Unterboden, speziell aus der Drainzone erweitern und damit die Grundlage zu einem Landmanagement legen, das die Umsätze von Nitrat in dieser Zone berücksichtigt.

Entwicklung des Eintrages von Nitrat, Nitrit und Ammonium unter sandigen landwirtschaftlichen Nutzflächen - Langzeitstudie Landkreis Gifhorn

Im Projekt erfolgt eine Langzeitbeobachtung des Eintrages von Nitrat, Nitrit und Ammonium in das sich unter landwirtschaftlichen Nutzflächen befindliche Grundwasser. Dazu werden im Landkreis Gifhorn seit 1989 ausgewählte Beregnungsbrunnen beprobt. Diese Erhebungen werden ergänzt durch eine Auswertung der beim Gesundheitsamt des Landkreises Gifhorn vorliegenden Daten zur Trinkwasserüberwachung. Herangezogen werden auch die Grundwasser-Überwachungsdaten aus den im Landkreis Gifhorn verbreitet anzutreffenden Trinkwasserschutzgebieten. Mit dem Projekt soll insbesondere der Fragestellung nachgegangen werden, in wieweit bei Böden mit hohem Nährstoffauswaschungspotential Stickstoffeinträge langfristig in immer tiefere Grundwasserbereiche verlagert werden. Da aus tieferen Grundwasserleitern in der Regel auch die öffentliche Trinkwasserversorgung gespeist wird, ist diese Fragestellung von besonderer Relevanz. Wegen des Vorhandenseins vielfach sandiger Böden in Kombination mit verbreitet intensiver Landwirtschaft und mit einer i.d.R. auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen gegebenen Grundwasserneubildung, kann im Landkreis Gifhorn von einem insgesamt hohem Nährstoffauswaschungspotential ausgegangen werden. Das Untersuchungsgebiet Landkreis Gifhorn eignet sich daher gut als 'worst case'.

Messung und Modellierung der N2O- und N2-Bildung durch Denitrifikation in der Drainzone zur standortspezifischen Abschätzung des Nitratabbaus in der ungesättigten Sickerwasserzone unterhalb des Wurzelraumes, Messung und Modellierung der N2O- und N2-Bildung durch Denitrifikation in der Drainzone zur standortspezifischen Abschätzung des Nitratabbaus in der ungesättigten Sickerwasserzone unterhalb des Wurzelraumes

Das Ziel dieses Verbundvorhabens ist die quantitative Bestimmung der Minderung von Nitrateinträgen in das Grundwasser durch den Abbau von Nitrat zu N2O und N2 durch Denitrifikation in der Drainzone. Dazu wird die Denitrifikation in Proben aus der Drainzone in Abhängigkeit wichtiger Bodeneigenschaften gemessen und ein Modell entwickelt und parametrisiert. Dazu werden typische Standorte in Deutschland mit unterschiedlich mächtigen Drainzonen untersucht. Die modellhafte Beschreibung wird auch eine standortspezifische Bewertung des Nitratabbaus ermöglichen. Damit wird das Verbundvorhaben unsere Kenntnisse über den Nitratabbau und die N2O und N2 Produktion im Unterboden, speziell aus der Drainzone erweitern und damit die Grundlage zu einem Landmanagement legen, das die Umsätze von Nitrat in dieser Zone berücksichtigt.

Nachhaltiger Winterrapsanbau durch züchterische Verbesserung der NUE und Optimierung des Anbausystems

Das Ziel des Projektes besteht darin, ausgehend von genomisch selektierten, stickstoffeffizienteren Winterrapshybriden in einem mehrstufigen Ansatz optimierte Anbauverfahren zu entwickeln, die bei deutlich niedrigerer Stickstoffzufuhr höhere und stabile Rapserträge und geringere N-Bilanzüberschüsse realisieren. Das Projekt verfolgt die Hypothesen, dass sowohl durch die Einzelfaktoren i) Genotyp, ii) Düngerform und iii) Saattechnik, aber insbesondere durch eine abgestimmte Kombination der genannten Faktoren, Einfluss auf die Reduktion der N-Bilanzüberschüsse bei gleichem oder sogar höherem Ertrag genommen werden kann. Daher sollen im Projekt NaWiRa nährstoffeffizientere Winterrapshybriden identifiziert und die Wechselwirkung zwischen Hybriden, der Stickstoffdüngung und einer optimierten Standraumverteilung durch Gleichstandsaat untersucht werden. Die Analyse dieser vielschichtigen Wechselwirkungen soll Antworten auf die Frage geben, wie genomische Selektion, Stickstoffdüngerapplikation und Saattechnik aufeinander abzustimmen sind, um eine bestmögliche Nutzung des Stickstoffdüngers zu erzielen und dadurch die Nachhaltigkeit des Winterrapsanbaus zu verbessern. Dies soll den Startpunkt für neue, zukunftsweisende Anbausysteme im Winterraps darstellen. Ausgehend von den hier gewonnenen Erkenntnissen zur Optimierung der Genotyp-Düngung-Saattechnik-Interkationen soll der Weg für z.B. eine GPS-gesteuerte mechanische Unkrautkontrolle geebnet und darüber hinaus die Entwicklung in Richtung Spot-Farming vorangetrieben werden. Letzteres soll perspektivisch durch eine georeferenzierte Positionierung der Pflanzen eine pflanzenspezifische robotergesteuerte Düngerapplikation erlauben.

Nachhaltiger Winterrapsanbau durch züchterische Verbesserung der NUE und Optimierung des Anbausystems, Teilprojekt B

Das Ziel des Projektes besteht darin, ausgehend von genomisch selektierten, stickstoffeffizienteren Winterrapshybriden in einem mehrstufigen Ansatz optimierte Anbauverfahren zu entwickeln, die bei deutlich niedrigerer Stickstoffzufuhr höhere und stabile Rapserträge und geringere N-Bilanzüberschüsse realisieren. Das Projekt verfolgt die Hypothesen, dass sowohl durch die Einzelfaktoren i) Genotyp, ii) Düngerform und iii) Saattechnik, aber insbesondere durch eine abgestimmte Kombination der genannten Faktoren, Einfluss auf die Reduktion der N-Bilanzüberschüsse bei gleichem oder sogar höherem Ertrag genommen werden kann. Daher sollen im Projekt NaWiRa nährstoffeffizientere Winterrapshybriden identifiziert und die Wechselwirkung zwischen Hybriden, der Stickstoffdüngung und einer optimierten Standraumverteilung durch Gleichstandsaat untersucht werden. Die Analyse dieser vielschichtigen Wechselwirkungen soll Antworten auf die Frage geben, wie genomische Selektion, Stickstoffdüngerapplikation und Saattechnik aufeinander abzustimmen sind, um eine bestmögliche Nutzung des Stickstoffdüngers zu erzielen und dadurch die Nachhaltigkeit des Winterrapsanbaus zu verbessern. Dies soll den Startpunkt für neue, zukunftsweisende Anbausysteme im Winterraps darstellen. Ausgehend von den hier gewonnenen Erkenntnissen zur Optimierung der Genotyp-Düngung-Saattechnik-Interkationen soll der Weg für z.B. eine GPS-gesteuerte mechanische Unkrautkontrolle geebnet und darüber hinaus die Entwicklung in Richtung Spot-Farming vorangetrieben werden. Letzteres soll perspektivisch durch eine georeferenzierte Positionierung der Pflanzen eine pflanzenspezifische robotergesteuerte Düngerapplikation erlauben.

Nachhaltiger Winterrapsanbau durch züchterische Verbesserung der NUE und Optimierung des Anbausystems, Teilprojekt C

Das Ziel des Projektes besteht darin, ausgehend von genomisch selektierten, stickstoffeffizienteren Winterrapshybriden in einem mehrstufigen Ansatz optimierte Anbauverfahren zu entwickeln, die bei deutlich niedrigerer Stickstoffzufuhr höhere und stabile Rapserträge und geringere N-Bilanzüberschüsse realisieren. Das Projekt verfolgt die Hypothesen, dass sowohl durch die Einzelfaktoren i) Genotyp, ii) Düngerform und iii) Saattechnik, aber insbesondere durch eine abgestimmte Kombination der genannten Faktoren, Einfluss auf die Reduktion der N-Bilanzüberschüsse bei gleichem oder sogar höherem Ertrag genommen werden kann. Daher sollen im Projekt NaWiRa nährstoffeffizientere Winterrapshybriden identifiziert und die Wechselwirkung zwischen Hybriden, der Stickstoffdüngung und einer optimierten Standraumverteilung durch Gleichstandsaat untersucht werden. Die Analyse dieser vielschichtigen Wechselwirkungen soll Antworten auf die Frage geben, wie genomische Selektion, Stickstoffdüngerapplikation und Saattechnik aufeinander abzustimmen sind, um eine bestmögliche Nutzung des Stickstoffdüngers zu erzielen und dadurch die Nachhaltigkeit des Winterrapsanbaus zu verbessern. Dies soll den Startpunkt für neue, zukunftsweisende Anbausysteme im Winterraps darstellen. Ausgehend von den hier gewonnenen Erkenntnissen zur Optimierung der Genotyp-Düngung-Saattechnik-Interkationen soll der Weg für z.B. eine GPS-gesteuerte mechanische Unkrautkontrolle geebnet und darüber hinaus die Entwicklung in Richtung Spot-Farming vorangetrieben werden. Letzteres soll perspektivisch durch eine georeferenzierte Positionierung der Pflanzen eine pflanzenspezifische robotergesteuerte Düngerapplikation erlauben.

Nachhaltiger Winterrapsanbau durch züchterische Verbesserung der NUE und Optimierung des Anbausystems, Teilprojekt A

Das Ziel des Projektes besteht darin, ausgehend von genomisch selektierten, stickstoffeffizienteren Winterrapshybriden in einem mehrstufigen Ansatz optimierte Anbauverfahren zu entwickeln, die bei deutlich niedrigerer Stickstoffzufuhr höhere und stabile Rapserträge und geringere N-Bilanzüberschüsse realisieren. Das Projekt verfolgt die Hypothesen, dass sowohl durch die Einzelfaktoren i) Genotyp, ii) Düngerform und iii) Saattechnik, aber insbesondere durch eine abgestimmte Kombination der genannten Faktoren, Einfluss auf die Reduktion der N-Bilanzüberschüsse bei gleichem oder sogar höherem Ertrag genommen werden kann. Daher sollen im Projekt NaWiRa nährstoffeffizientere Winterrapshybriden identifiziert und die Wechselwirkung zwischen Hybriden, der Stickstoffdüngung und einer optimierten Standraumverteilung durch Gleichstandsaat untersucht werden. Die Analyse dieser vielschichtigen Wechselwirkungen soll Antworten auf die Frage geben, wie genomische Selektion, Stickstoffdüngerapplikation und Saattechnik aufeinander abzustimmen sind, um eine bestmögliche Nutzung des Stickstoffdüngers zu erzielen und dadurch die Nachhaltigkeit des Winterrapsanbaus zu verbessern. Dies soll den Startpunkt für neue, zukunftsweisende Anbausysteme im Winterraps darstellen. Ausgehend von den hier gewonnenen Erkenntnissen zur Optimierung der Genotyp-Düngung-Saattechnik-Interkationen soll der Weg für z.B. eine GPS-gesteuerte mechanische Unkrautkontrolle geebnet und darüber hinaus die Entwicklung in Richtung Spot-Farming vorangetrieben werden. Letzteres soll perspektivisch durch eine georeferenzierte Positionierung der Pflanzen eine pflanzenspezifische robotergesteuerte Düngerapplikation erlauben.

Biopores in the subsoil: Formation, nutrient turnover and effects on crops with distinct rooting systems (BioFoNT)

Perennial fodder cropping potentially increases subsoil biopore density by formation of extensive root systems and temporary soil rest. We will quantify root length density, earthworm abundance and biopore size classes after Medicago sativa, Cichorium intybus and Festuca arundinacea grown for 1, 2 and 3 years respectively in the applied research unit's Central Field Trial (CeFiT) which is established and maintained by our working group. Shoot parameters including transpiration, gas exchange and chlorophyll fluorescence will frequently be recorded. Precrop effects on oilseed rape and cereals will be quantified with regard to crop yield, nutrient transfer and H2-release. The soil associated with biopores (i.e. the driloshpere) is generally rich in nutrients as compared to the bulk soil and is therefore supposed to be a potential hot spot for nutrient acquisition. However, contact areas between roots and the pore wall have been reported to be low. It is still unclear to which extent the nutrients present in the drilosphere are used and which potential relevance subsoil biopores may have for the nutrient supply of crops. We will use a flexible videoscope to determine the root-soil contact in biopores. Nitrogen input into the drilosphere by earthworms and potential re-uptake of nitrogen from the drilosphere by subsequent crops with different rooting systems (oilseed rape vs. cereals) will be quantified using 15N as a tracer.

Untersuchung der Auswirkungen des globalen Wandels auf die Wälder Mecklenburg-Vorpommerns durch Kombination von langjährigen Messdaten und retrospektiven Jahrringdaten

In Zusammenarbeit mit der Landesforst Mecklenburg-Vorpommern sollen Auswirkungen des globalen Wandels, insbesondere Effekte der Klimaveränderung und erhöhte Stickstoffdepositionen, auf das Wachstum und die Vitalität der Wälder in Mecklenburg-Vorpommern erforscht werden. Als Datengrundlage stehen seit 1986 gesammelte Daten (u.a. Boden-, Ernährungs- und Kronenzustand) für 59 Bodendauerbeobachtungsflächen, vorwiegend bestockt mit Waldkiefer (Pinus sylvestris L.) und Rotbuche (Fagus sylvatica L.), zur Verfügung, welche im Rahmen des Projektes um Wachstumsdaten ergänzt werden sollen. Hierzu sollen Bohrkerne entnommen, und unterschiedliche Jahrringparameter (Jahrringbreite und holzanatomische Parametern) gemessen werden. Eine multifaktorielle Analyse des Gesamtdatensatzes erlaubt es, vielfältige Fragen zu beantworten, z.B. wie Bäume auf zeitgleiche Umweltveränderungen wie Versauerung, erhöhte Stickstoffeinträge und Klimaerwärmung reagieren.

Immissions- und Strahlenschutz (GB 2)

• Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz für den Freistaat Sachsen • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach dem Atomgesetz am Forschungsstandort Rossendorf • Überwachung von Lebensmitteln (u. a. Amtshilfe für die Landesuntersuchungsanstalt für das Gesundheits- und Veterinärwesen Sachsen) • Betrieb der Radonberatungsstelle • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach der Verordnung zur Gewährleistung von Atomsicherheit und Strahlenschutz an den Standorten der Wismut GmbH • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität an den Altstandorten des Uranerzbergbaus • Aufsichtliche Messungen nach der Strahlenschutzverordnung inkl. Sicherheitstechnisch bedeutsame Ereignisse und Nukleare Nachsorge • Der Geschäftsbereich ist akkreditiert nach ISO 17025 für alle relevanten Prüfverfahren im Bereich Immission und Emission. Fachbereich 20 - Zentrale Aufgaben • Probenentnahmen und Feldmessungen (ohne Messungen und Probenentnahmen im Rahmen der Radonberatung) u. a. Probenentnahmen aus Fließgewässern, Messung der nuklidspezifischen Gammaortsdosisleistung • Organisation und Logistik für die von externen Probenehmern gewonnenen und dem Geschäftsbereich 2 zu übergebenden Proben. Betrieb der Landesdatenzentrale und der Datenbank zur Umweltradioaktivität im Freistaat Sachsen • Unterstützung der beiden Landesmessstellen bei der Einführung und Pflege radiochemischer Verfahren Fachbereiche 21, 22 - Erste und Zweite Landesmessstelle für Umweltradioaktivität Laboranalysen • nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz • zur Überwachung der Wismut-Standorte • zur Überwachung des Forschungsstandort Rossendorf • zur Überwachung der Altstandorte des Uranbergbaus • zur Lebensmittelüberwachung • zu den aufsichtlichen Kontrolltätigkeiten des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft u. a. in den Medien Wasser, Boden, Luft, Nahrungs- und Futtermittel. Analysierte Parameter: u. a. gamma- und alphastrahlende Radionuklide (z. B. Cäsium-137, Cobalt-60, Kalium-40, Uran-238); Strontium-90; Radium-226 und Radium-228). Fachbereich 23 - Immissionsmessungen Kontinuierliche Überwachung der Luftqualität durch Betrieb des stationären Luftmessnetzes des Freistaates (Online-Betrieb von 30 stationären Messstationen mit Übergabe der Messdaten ins Internet): • Laufende Messung der Luftgüteparameter SO2, NOx, Ozon, Benzol, Toluol, Xylole, Schwebstaub, Ruß • Gewinnung meteorologischer Daten zur Einschätzung der Luftgüteparameter • Sammlung von Schwebstaub (PM 10- und PM 2,5-Fraktionen) und Sedimentationsstaub zur analytischen Bestimmung von Schwermetallen, polyzyklischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Ruß • Absicherung der Messdatenverarbeitung und Kommunikation • Betreiben einer Messnetzzentrale, Plausibilitätskontrolle der Daten und deren Übergabe an das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und an die Öffentlichkeit • Absicherung und Überwachung der vorgegebenen Qualitätsstandards bei den Messungen durch den Betrieb eines Referenz- und Kalibrierlabors • Sicherung der Verfügbarkeit aller Messdaten zu > 95% • Weiterentwicklung des Luftmessnetzes entsprechend den gesetzlichen Anforderungen • Betreuung eines Depositionsmessnetzes (Niederschlag) mit zehn Messstellen • Betrieb von drei verkehrsnahen Sondermessstellen an hoch belasteten Straßen • Durchführung von Sondermessungen mit Immissionsmesswagen und mobilen Containern • Betrieb von Partikelmesssystemen im Submikronbereich (Zählung ultrafeiner Partikel) in Dresden • Betrieb von Verkehrszähleinrichtungen und Übernahmen dieser Verkehrszähldaten sowie von Pegelmessstellen der Städte in den Datenbestand des Luftmessnetzes Fachbereich 24 - Emissionsmessungen, Referenz- und Kalibrierlabor Der Fachbereich befasst sich mit der Durchführung von Emissionsmessungen an ausgewählten Anlagen aus besonderem Anlass im Auftrag des LfULG. Beispiele: • Emissionsmessungen an Blockheizkraftwerken in der Landwirtschaft (Geruch, Stickoxide, Gesamtkohlenstoff und Formaldehyd). • Ermittlung der Stickstoff-Deposition aus Tierhaltungsanlagen für Geflügel und Rinder (Emissionsmessungen von Ammoniak, Lachgas, Methan, Wasser, Kohlendioxid, Feuchte, Temperatur und Luftströmung , Ammoniak-Immissionsmessung mit DOAS-Trassenmesssystem). • Untersuchung von Emissionen aus holzgefeuerten Kleinfeuerungsanlagen zur Abschätzung von Auswirkungen der novellierten 1. BImSchV. • Unterstützung des LfULG bei der Überwachung bekannt gegebener Messstellen nach § 26 BImSchG.

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