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Kohlenstoffstudie Forst und Holz Niedersachsen

Das Projekt "Kohlenstoffstudie Forst und Holz Niedersachsen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt durchgeführt. Die Speicherung von Kohlenstoff (C) in Wäldern ist klimapolitisch hochaktuell. Daher soll abgeschätzt werden, wie viel Kohlenstoff in den Wäldern Niedersachsens gespeichert wird. Für die lebende Baumbiomasse geschieht dies für die Hauptbaumarten Buche, Eiche, Fichte und Kiefer auf der Grundlage der Ergebnisse der Clusterstudie Forst und Holz Niedersachsen (Rüther et al., 2007; www.nw-fva.de/index.php. Weitere untersuchte Kohlenstoff-Speicher im Wald sind die tote Baumbiomasse, die Bodenvegetation und der Boden. Dabei wird auf Daten der Bodenzustandserhebung 2 zurückgegriffen. Zusätzlich werden die Holzprodukte als wichtige Kohlenstoff-Speicher in die Untersuchungen einbezogen, da sie den im Holz enthaltenen Kohlenstoff weiterhin über längere Zeiträume binden. Ausgehend vom C-Vorrat in der lebenden und toten Baumbiomasse und in den Holzprodukten im Jahr 2006, wird analysiert, wie sich diese Speicher unter drei unterschiedlichen waldbaulichen Szenarien (ertragsorientiert, naturnah und prozessorientiert) im Laufe von 30 Jahren entwickeln.

Teilvorhaben 2: Implementierung in WEHAM für ein 'BaU'-Szenario

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Implementierung in WEHAM für ein 'BaU'-Szenario" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. Das seit über 20 Jahren genutzte Modell WEHAM (Waldentwicklungs- und Holzaufkommensmodellierung) soll für die Modellierung eines datengetriebenen 'Business As Usual' Szenarios zur künftigen Waldentwicklung ertüchtigt werden. Damit soll die Erstellung eines realistischen Post-2020 EU Forest Reference Level Szenarios für die Treibhausgas-Berichterstattung vereinfacht und verbessert werden. Für das datengetriebene Waldbehandlungsmodell ist ein kNN-Ansatz vorgesehen (k-Nearest-Neighbors). Die Grundidee ist, dass sich zu jeder heutigen Situation an einem Plot der Bundeswaldinventur ähnliche Situationen aus früheren Erhebungen finden lassen, zu deren Entwicklung es Informationen aus mindestens einer Wiederholungsaufnahme gibt. Der Algorithmus lernt aus ganz konkreten, tatsächlichen Entwicklungen in der Vergangenheit ('Business as Usual') und kann dann auf die in der neuesten Inventur vorgefundene aktuelle Situation angewendet werden. Eine wissenschaftliche Kernaufgabe ist die Entwicklung eines mehrdimensionalen Parametersets für die Beschreibung der Ähnlichkeit des Waldzustandes zu einem Inventurzeitpunkt und die Analyse der damit korrelierten Waldentwicklung im Zeitraum bis zur Folgeinventur. Das können zum Beispiel die Ähnlichkeit des Alters, der Grundfläche, der Baumartenmischung, der Geländeneigung oder auch die Eigentumsart oder Nutzungseinschränkungen sein. Diese sind verbunden mit bestimmten Mustern der Waldentwicklung. Ergänzend wird ein weiterer Ansatz untersucht, bei dem geprüft wird, ob durch Variation der bislang verwendeten WEHAM-Steuerparameter das tatsächliche Nutzungsmuster annähernd reproduziert werden kann. Methodisch wird die Modifikation der Steuerparameter als Optimierungsproblem gelöst. Das neue datengetriebene Waldbehandlungsmodell wird in die vorhandene WEHAM-Software integriert und kann dann im Rahmen der bestehenden technischen Lösungen zur Auswertung der nationalen Waldinventur direkt genutzt werden.

Teilvorhaben 4: Sicherung von Eschen-Plusbäumen und ihren Nachkommen durch Pfropfung und In-vitro-Kultur

Das Projekt "Teilvorhaben 4: Sicherung von Eschen-Plusbäumen und ihren Nachkommen durch Pfropfung und In-vitro-Kultur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt durchgeführt. Im Rahmen des Verbundvorhabens werden gesunde Eschen gesucht und phänotypisch charakterisiert. Ausgewählte Plusbäume der Esche werden über vegetative Vermehrung und Auspflanzung in einem Klonarchiv gesichert. Saatgut von Plusbäumen wird geerntet und ausgesät. Die Sämlinge werden phänotypisch charakterisiert und für die Anlage einer Nachkommenschaftsprüfung verwendet. Im Bereich der In-vitro-Kultur werden kryokonservierte Eschengenotypen wieder in Mikrovermehrung genommen, um das Protokoll zur Kryokonservierung auf seine Verwendbarkeit als Erhaltungsmethode zu testen.

Teilvorhaben 1: Entwicklung eines Parametersystems aus BWI-Daten

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Entwicklung eines Parametersystems aus BWI-Daten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Waldökosysteme durchgeführt. Das seit über 20 Jahren genutzte Modell WEHAM (Waldentwicklungs- und Holzaufkommensmodellierung) soll für die Modellierung eines datengetriebenen 'Business As Usual' Szenarios zur künftigen Waldentwicklung ertüchtigt werden. Damit soll die Erstellung eines realistischen Post-2020 EU Forest Reference Level Szenarios für die Treibhausgas-Berichterstattung vereinfacht und verbessert werden. Für das datengetriebene Waldbehandlungsmodell ist ein kNN-Ansatz vorgesehen (k-Nearest-Neighbors). Die Grundidee ist, dass sich zu jeder heutigen Situation an einem Plot der Bundeswaldinventur ähnliche Situationen aus früheren Erhebungen finden lassen, zu deren Entwicklung es Informationen aus mindestens einer Wiederholungsaufnahme gibt. Der Algorithmus lernt aus ganz konkreten, tatsächlichen Entwicklungen in der Vergangenheit ('Business as Usual') und kann dann auf die in der neuesten Inventur vorgefundene aktuelle Situation angewendet werden. Eine wissenschaftliche Kernaufgabe ist die Entwicklung eines mehrdimensionalen Parametersets für die Beschreibung der Ähnlichkeit des Waldzustandes zu einem Inventurzeitpunkt und die Analyse der damit korrelierten Waldentwicklung im Zeitraum bis zur Folgeinventur. Das können zum Beispiel die Ähnlichkeit des Alters, der Grundfläche, der Baumartenmischung, der Geländeneigung oder auch die Eigentumsart oder Nutzungseinschränkungen sein. Diese sind verbunden mit bestimmten Mustern der Waldentwicklung. Ergänzend wird ein weiterer Ansatz untersucht, bei dem geprüft wird, ob durch Variation der bislang verwendeten WEHAM-Steuerparameter das tatsächliche Nutzungsmuster annähernd reproduziert werden kann. Methodisch wird die Modifikation der Steuerparameter als Optimierungsproblem gelöst. Das neue datengetriebene Waldbehandlungsmodell wird in die vorhandene WEHAM-Software integriert und kann dann im Rahmen der bestehenden technischen Lösungen zur Auswertung der nationalen Waldinventur direkt genutzt werden.

Teilvorhaben 6: Bestimmung von Enzymaktivitäten /-kinetiken im Boden und im Holz

Das Projekt "Teilvorhaben 6: Bestimmung von Enzymaktivitäten /-kinetiken im Boden und im Holz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Geographie durchgeführt. Mikroorganismen spielen eine zentrale Rolle für den Umsatz von Biopolymeren und organischer Bodensubstanz. Extrazelluläre Enzyme sind dabei die unmittelbaren Akteure. Die Produktion von diesen ist eng an den bodenchemischen Zustand gebunden. Eine Erweiterung der Enzymaktivitätsbestimmung auf die Untersuchung von Michaelis-Menten-Kinetiken entlang von unterschiedlichen Landnutzungsintensitäten ermöglicht eine genauere Ableitung von Konsequenzen für Umsatzprozesse unter sich ändernden Umweltbedingungen. Totholz stellt ein wichtiges Habitat und Substrat für Mikroorganismen und einen Faktor für Ökosystemprozesse in Wäldern dar. Der Abbau von Totholz ist ein komplexer Prozess, der das synergistische Zusammenwirken verschiedener Abbausysteme erfordert und im Allgemeinen kaum in dieser Komplexität erforscht wird. Das geplante Vorhaben wird in einem ersten Teil den bodenökologischen Zustand der Untersuchungsbestände in Abhängigkeit von der Kalkung anhand von Kinetiken extrazellulärer Enzyme aus dem C-, N-, P-, und S-Kreislaufes erfassen. Ziel ist die Bewertung des Grundzustandes sowie der Modifikation durch die Kalkung. Der zweite Teil widmet sich der Erfassung der Enzymkinetiken in den Rundhölzern. Ziele dabei sind: 1) die Erfassung der zeitlichen Dynamik und in Abhängigkeit vom bodenökologischen Zustand (TPI+IV); 2) die Kombination der Enzymdaten mit den Informationen zur molekulardiagnostischen Pilzbestimmung (TPV); 3) die Kombination der Enzymdaten mit den makro- und mikroskopischen Beschreibungen der Holzzersetzung (TPII+III) um ursächliche Zusammenhänge besser zu beschreiben; 4) die Ableitung von Indikatoren die geeignet sind, die Zusammenhänge zwischen Bodenzustand und Totholzabbau in andere Inventur- und Monitoringprogramme zu überführen. Aus den Ergebnissen werden Aussagen zur Integration eines Totholzmanagements in Kombination mit anderen Strategien wie der Kalkung für die Konzeption nachhaltiger Waldnutzungsstrategien abgeleitet.

Zur Steuerung des Wachstums von Tannen und Fichten mit Hilfe der relativen Kronenlaenge

Das Projekt "Zur Steuerung des Wachstums von Tannen und Fichten mit Hilfe der relativen Kronenlaenge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Waldwachstum, Abteilung Waldwachstum durchgeführt. Die Realisierung der Konzepte des naturnahen Waldbaus und sich veraendernde Rahmenbedingungen der Forstwirtschaft fuehren zur Anwendung neuer Nutzungs- und Pflegestrategien wie der Einzelbaumnutzung sowie zu Anstrengungen hinsichtlich der Ueberfuehrung gleichaltriger, einschichtiger Reinbestaende in ungleichaltrige, stufig aufgebaute Mischbestaende. Als Schluesselparameter zur Beurteilung der bisherigen Standraumgeschichte und des zukuenftigen Wachstumspotentials von Nadelbaeumen wird in zahlreichen Untersuchungen die relative Kronenlaenge genannt. An Tannen und Fichten des Schwarzwaldes wird eine Orientierungshilfe zur Steuerung des Wachstums mit Hilfe der relativen Kronenlaenge entwickelt. Die Orientierungshilfe soll Informationen darueber liefern, welche Kronenlaenge erforderlich ist, um einen bestimmten Durchmesserzuwachs aufrechtzuerhalten bzw. zu erreichen und welche Massnahmen zu ergreifen sind, um der Krone die erforderliche horizontale und vertikale Expansion zu ermoeglichen.

Teilvorhaben 4: Thermogravimetrie der organischen Bodensubstanz und des Holzes

Das Projekt "Teilvorhaben 4: Thermogravimetrie der organischen Bodensubstanz und des Holzes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, Fakultät Landbau , Umwelt , Chemie, Professur für Bodenkunde,Pflanzenernährung durchgeführt. Dieses Teilprojekt greift a) Fragen zur Dynamik biologischer Abbauprozesse von Holz, ihrer Abhängigkeit von Umweltfaktoren (z.B. Temperatur und Feuchte) sowie b) der Nachweisbarkeit von Holzrückständen in der organischen Bodensubstanz (OBS) auf. Dazu ist eine Erfassung des mikrobiologischen Abbaupotenzials von Holzrückständen unter kontrollierten Bedingungen im Labor geplant sowie Analysen von Holz und Gemischen aus Holz und Boden mit Hilfe der Thermogravimetrie als einfaches, potentiell praxisrelevantes Analyseverfahren. Für die Durchführung des Projektes sind Inkubationsexperimente mit kontinuierlicher Messung der Bodenatmung über die CO2-Freisetzung geplant. Sie sollen eine Übersicht über Abhängigkeiten der Dynamik des mikrobiologischen Holzabbaus in Abhängigkeit von Standortfaktoren, der Kalkung, Holzart, der Lagerungstiefe und Verweildauer von Holz im Boden etc. als Grundlage für ein besseres Verständnis von Umsatzprozessen in Waldböden liefern. Thermogravimetrische Analysen wurden zur Bewertung des Humuszustands in Ackerböden entwickelt und sollen hier zur Anwendung auf Waldböden validiert werden. Dazu ist die Dynamik des thermogravimetrischen Zerfalls von Holzproben und Gemischen aus Holz mit Böden bei Erwärmung von 30 auf 950 Grad Celsius aufzuzeichnen und mit analogen Analysen zu Ackerböden zu vergleichen. Bei der Auswertung stehen Auswertealgorithmen thermischer Analysen im Vordergrund, die für eine Bewertung des Humuszustands von Ackerböden entwickelt wurden und deren Übertragbarkeit auf Waldböden bewertet werden soll. Darüber hinaus geht es um die Ableitung von Parametern und Auswertealgorithmen thermischer Analysen für den Nachweis von Holz in der OBS von Waldböden zwecks Monitoring von Holzveränderungen. Erwartet wird eine begrenzte Aussagefähigkeit der Thermogravimetrie zu diesen Fragen, die wegen der Vorteile des Verfahrens und seiner einfachen Nutzbarkeit für praktische Fragen des Waldbaus sein werden (z.B. Bewertung der Nährstoffnachlieferung).

Teilvorhaben 1: Grundlagenermittlung und Konzepterstellung

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Grundlagenermittlung und Konzepterstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Naturschutzzentrum im Kreis Kleve e.V. durchgeführt. In der rezenten Aue des Niederrheins sind vielerorts Weichholz-Auwälder und Weiden-Gebüsche herangewachsen. Dies ist aus Sicht des Naturschutzes positiv zu bewerten, steht jedoch häufig in Konflikt mit den Erfordernissen der Schifffahrt und des Hochwasserschutzes. Ziel des Projektes ist, vorhandene Auwaldbereiche zu optimieren, sowie Teile der jungen Waldstadien in der Rheinaue in ältere Bestände zu überführen und Bereiche für die Neuentwicklung von Auwäldern zu ermitteln. Das Projekt hat eine Modellfunktion für die Entwicklung von Auwald an ähnlichen Standorten. Dabei soll die Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Institutionen optimiert werden. Aus dieser Zusammenarbeit sollen abgestimmte Empfehlungen für die Pflege und Entwicklung von Flächen entstehen, die im Sinne des Förderschwerpunktes 1 der Wiederherstellung naturverträglich genutzter Auwälder und damit dem Erhalt der biologischen Vielfalt und dem Erhalt und der Entwicklung forstgenetischer Ressourcen dienen.

Teilvorhaben 1: Vitalitätsbewertung von Eschen mit Biomarkern

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Vitalitätsbewertung von Eschen mit Biomarkern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesbetrieb Forst Brandenburg, Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde durchgeführt. Der Forschungsverbund FraxMon untersucht als Teil des Demonstrationsprojekts zum Erhalt der Gemeinen Esche (Forschungsverbund FraxForFuture) die räumliche und zeitliche Dynamik der Ausbreitung des Eschensterbens (ES) auf unterschiedlichen Beobachtungsebenen (Einzelbaum - Bestand - Region). Retrospektiv soll die Ausbreitung der Erkrankung anhand vorhandener Monitoringdaten untersucht werden (WZE, BWI). Um von punktuellen Daten zu Flächeninformationen zu gelangen, ist ein zweiter Forschungsschwerpunkt auf die Entwicklung und Anwendung von fernerkundungsbasierten Verfahren zur Erfassung des ES ausgerichtet. Über das gesamte Bundesgebiet werden ca. 20 Monitoringflächen mit unterschiedlicher Beobachtungsintensität eingerichtet, die die Basis für den gesamten Forschungsverbund bilden. Auf der Einzelbaumebene werden phänologische, physiologische, biochemische und holzanatomische Parameter untersucht, die die Grundlage für eine Frühindikation für die Befallsdisposition von Eschen bilden.

Teilvorhaben 2: Dynamik des Holzabbaus (makroskopisch)

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Dynamik des Holzabbaus (makroskopisch)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MPA Eberswalde Materialprüfanstalt Brandenburg GmbH durchgeführt. Das beantragte Vorhaben ordnet sich in den Themenkomplex der Dekomposition von Holz in Wäldern ein. Ziel ist, sowohl die Zersetzungsraten von Hölzern in und auf Waldböden des nordostdeutschen Tieflandes zu bestimmen als auch hieraus Prognosen für die mikrobielle Aktivität sowie den Biomasse- und Stoffumsatz in den Ökosystemkompartimenten Boden und bodennaher Bereich abzuleiten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung der durch Kalkungsmaßnahmen induzierten Änderung des Bodenzustandes und der Stoffumsatzdynamik. Die Kalkungsmaßnahmen wurden im Länder- Verbundprojekt 'Modellvorhaben zur nachhaltigen Nährstoffversorgung und Gesunderhaltung von Wäldern ' durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert. Die im Rahmen dieses Projektes installierte Infrastruktur sowie gewonnene Ergebnisse und Erkenntnisse sollen integrativ zur Untersuchung des Biomasseumsatzes im und auf dem Boden für eine längere Zeitreihe und für zukünftige Modellierungen im Hinblick auf den Klimawandel zunächst modellhaft für das Land Brandenburg, perspektivisch vor allem auch bundesweit genutzt und angewendet werden. Die geplanten Untersuchungen werden mittels weitgehend anerkannter oder standardisierter Gelände-, Labor und Diagnostikverfahren an Holzprüfkörpern, Boden und Streumaterial durchgeführt, die in Abhängigkeit von ihrer Eignung als Indikatorlieferant für Umsetzungsprozesse Bestandteil laufender Monitoringprogramme werden könnten. Dabei sollen tiefenstufenbezogene, langfristige und einheitliche Beobachtungsreihen der Holzzersetzung im Boden und bodennahen Bereich für unterschiedliche Holzarten etabliert werden. Weiteres Potential ergibt sich für die Erforschung der oberirdischen (bodennahen) und unterirdischen Dekomposition von Holz dabei in einer Anwendung auf diverse Standortbedingungen sowie auf weitere, unterschiedliche Waldökosystemtypen, aber auch auf Nicht-Wald-Ökosysteme.

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