TY - THES A1 - Kavety, Rajeev T1 - Influence of Ectomycorrhiza on exudation of Low Molecular Weight carboxylates in Pinus sylvestris L. T1 - Einfluss von Ektomykorrhiza auf die Exsudation von niedermolekularen Carboxylaten unter Pinus sylvestris L. N2 - Ektomycorrhizapilze haben einen starken Einfluss auf die Exsudation von niedermolekularen (Low Molecular Weight - LMW) Carboxylaten und die Abgabe von anorganischen Substanzen an die Rhizosphere. Der Prozess der Exsudation beeinflusst die chemische und Zusammensetzung der Rhizosphere und des Bodens. Die spezifische chemische Umgebung, die in der Rhizosphere entsteht, beeinflusst deutlich den Mineralisationsprozess im Boden. Exsudation ist normalerweise verbunden mit anderen Vorgängen wie dem Wachstum und der physiologischen Entwicklung der Pflanzenwurzeln. Wurzelsekretionen bestehen außerdem aus einem großen Spektrum von organischen und anorganischen Substanzen. Die Nährstoffaufnahme bei Pflanzen hängt zu einem großen Teil von der Abgabe von Exsudaten in Form von LMW Carboxylate ab, welche die erforderlichen Elemente mobilisiert, die organometallische Komplexe formen können. Wurzelexsudate beeinflussen den Boden und machen ihn durchlässiger für Wurzelwachstum. Exsudate sind bekannt für die Stimulierung der metabolischen Aktivität der Mikroorganismengemeinschaft in der Rhizospere. Im Gegenzug können Mikroorganismen die Wurzeldeposition erhöhen. Die wichtigste Fragestellung der Untersuchzung lag in der Charakterisierung von niedermolekularen (LMW) Carboxylaten in der Bodenlösung der Rhizosphere und ihrer Bedeutung für die Ernährung der Pflanzen. Für das bessere Verständnis der Eigenschaften der Wurzelexsudate wurden Keimlinge von Pinus sylvestris L. in zwei Varianten, mykorrhiziert und nicht mykorrhiziert, in Petrischalen-Rhizotronen kultiviert. Um den Einfluss von unbekannten Prozessen, die in natürlichen Verhältnissen auftreten, zu minimieren, wurde unter möglichst sterilen Bedingungen gearbeitet. Für eine größtmögliche Ausbeute an LMW Carboxylaten wurde eine möglichst hohe Wurzeldichte in den Petrischalenexperimenten erreicht. Die Bodenlösung der Rhizosphere wurde mittels steriler Minisaugkerzen aus Plastik (Rhizon) gesammelt. Aus den Exsudaten wurden folgende Stoffe analysiert: Oxalate/Oxalsäure, L-Malate/L-Malatsäure, Zitrate/Zitronensäure, Succinate/Bernsteinsäure und Milchsäure. Für die Identifizierung von möglichen organometallischen Komplexen wurde die Konzentration labiler Ionen der genannten LMW Carboxylate mittels Kapillarelektrophorese und High Performance Liquid Chromatography (HPLC) gemessen. Die Analyse des Wachstums der einzelnen Pflanzen innerhalb der Varianten und zwischen den Varianten sollte weiter Informationen in Bezug auf den Einfluss der Mykorrhizasymbiose auf die Abgabe von LMW Carboxylate geben. Für die Mykorrhizierung von Baumsämlingen wurde nur ein einzelner Ektomykorrhiza-Pilzstamm (AM747290) genutzt, um allelopathische Einflüsse zu vermeiden (Wöllecke 2001). Um den Einfluss der Mykorrhizierung auf die Charakterisierung der LMW Carboxylate zu untersuchen, wurden morphologische Parameter der Pflanzen wie z.B. Wurzel Gewerbe Dichte (RTD) und specifische Wurzellänge (SRL), sowie die obere und untere Pflanzenbiomasse vom mykorrizierten und unmykorrizierten Sämlingen ausgemessen. Für die exakte Bestimmung wurde das Gewicht des Quarzsandes an den Wurzelen ausgerechnet und berücksichtigt. Diese Prozedur wurde für die Korrektur der chemischen und morphologischen Messungen genutzt. Des Weiteren wurden die Organometallischen Komplexe aus der Rhizospherenlösung mit dem geochemikalischen Modellierungsprogram PHREEQC ausgerechnete. Abhängig von der Fähigkeit der LMW Carboxylate aus der Rhizospherenlösung, Komplexe zu bilden, werden organometallische Komplexe mit Kationen gebildet. Als Ergebnis dieser Untersuchung wurde ein konzeptionelles Modell entwickelt, um die Nährstoffe in der Pflanze und deren Verfügbarkeit in der Rhizosphere durch die künstliche Düngung vorherzusagen und zu vergleichen. N2 - Ectomycorrhiza has a strong influence on exudation of both Low Molecular Weight (LMW) carboxylates and on the release of inorganic compounds into the rhizosphere. This process of exudation influences the chemical composition of the rhizosphere soil than the bulk soil. This specific chemical environment which is created in the rhizosphere significantly influences mineralization processes in the soil. Exudation is normally related to activities such as growth and physiological development of plant roots. Root secretions are also comprised of large range of organic and inorganic substances. To a large extent nutrient uptake by plants depends on the release of exudates in the form of LMW carboxylates, which in turn mobilize the required elements suitable for metabolic purposes by forming organometallic complexes. Root exudates influence the rhizosphere soil making it conducive for root proliferation. Exudates are well known for stimulating the metabolic activity of microbial communities in the rhizosphere. Correspondingly, microbes may enhance rhizodeposition by roots. The main objective of this research focuses on characterization of Low Molecular Weight (LMW) carboxylates in rhizosphere soil solution and their role in plant nutrition. For a better understanding of the characteristics of the root exudates, Pinus sylvestris L. tree seedlings, distinguished into non-mycorrhized as well as mycorrhized variants and were grown in petridish rhizotron. To reduce the influences of the unknown processes occurring in the natural environment, working under sterile conditions to much extent was preferred. To achieve maximum recovery of LMW carboxylates, density of the roots per volume in our petridish experiments was increased. Rhizosphere soil solutions were collected with the help of sterile plastic mini suction tubes (Rhizon). The types of exudates analyzed in the rhizosphere soil samples were oxalate/oxalic acid, L-malate/L-malic acid, citrate/citric acid, succinate/succinic acid and lactic acid. For identifying possible organometallic complexes, detection of labile ion concentration of the above LMW carboxylates was done using capillary electrophoresis and high performance liquid chromatography instruments. Growth of individual plants, within the treatment and across the variants was supposed to offer more information with regard to the influence of the ectomycorrhizal symbiosis on LMW carboxylate release. For inducing mycorrhization of the tree seedlings, a single strain of ectomycorrhiza (AM747290) was used to avoid influence of allelopathic interactions when more strains are used (Wöllecke 2001). In order to characterize the impacts of mycorrhization on characterization of LMW carboxylates, the plant morphological parameters, such as, root tissue density (RTD) and specific root length (SRL), along with the above and below ground biomass were measured for mycorrhizal and non-mycorrhized seedlings. The task of accurate measurements included the consideration of excess weight contributed by the quartz sand particles adhered to roots. Weight corrections were applied during chemical and morphological measurements to increase the accuracy. Further, the organometallic complexes in the rhizosphere solution were calculated using a geochemical modelling software tool - PHREEQC. Depending on the complex forming abilities of LMW carboxylates present in the rhizosphere, organometallic complexes are formed with the cations. The outcome of this task was a development of a conceptual model to predict and compare the nutrients present in the plant to their availability in the rhizosphere which was supplemented by artificial nutrient supply. KW - Ektotrophe Mykorrhiza KW - Carboxylate KW - Verteilung KW - Waldkiefer KW - Ektomycorrhizapilze KW - Rhizospherenlösung KW - Wurzelexsudate KW - Niedermolekulare Carboxylate KW - Pinus sylvestris L. KW - Ectomycorrhiza KW - Rhizosphere soil solution KW - Low Molecular Weight (LMW) carboxylates KW - Conceptual model KW - Pinus sylvestris L. Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-4126 ER - TY - THES A1 - Markova-Nenova, Nonka T1 - Distributive aspects in the design of payments for ecosystem services and agri-environmental schemes T1 - Verteilungsaspekte im Design von Zahlungen für Ökosystemleistungen und Agrarumweltprogrammen N2 - Payments for ecosystem services (PES) and agri-environmental schemes (AES) are often introduced with the goal to counteract overexploitation of natural habitats and biodiversity loss in forests and agricultural landscapes. Their ecological effectiveness and cost-effectiveness have been, however, repeatedly questioned in the literature. One way of increasing the cost-effectiveness of such schemes is spatial differentiation of payments, which reflects regional differences in conservation benefits and costs and thus maximizes the ecological effect achieved with available financial resources. Another major critique for PES and AES is that they often pursue poverty alleviation and rural development objectives, which can compromise their cost-effectiveness. As the Tinbergen rule in economic theory suggests, each policy goal requires a separate policy instrument. However, as other policy instruments, PES and AES have distributional effects. Especially in developing countries, where governments are often weak and less able to successfully implement multiple policies, the distributional effects might not be adequately addressed. The distributional implications of PES and AES could even have an adverse effect on the cost-effectiveness of the schemes, if due to low acceptance among the potential ecosystem service (ES) providers, participation rates in these voluntary schemes are lower than optimal or if transaction costs are affected. From an economic perspective, if distributional goals are important for the design of PES and AES, the fairness preferences of potential ES buyers should be considered. This thesis uses three case studies to address selected aspects of distribution and fairness in PES and AES from different perspectives. It provides insights into the preferences of potential ES buyers in Germany for distribution and other fairness aspects in PES and AES using two choice experiments and analyses possible distributional effects of cost-effective homogeneous and regionalized payments in AES. The surveys among potential ES buyers suggest preferences for maximin and equal distribution of payments, and preferences for animal welfare and biodiversity conservation (for local as well as for distant biodiversity), which could be directions for improvement of AES and PES. Regarding distributional impacts of AES, a trade-off between equality and cost-effectiveness is confirmed. Equity generally increases with improved cost-effectiveness of homogeneous payments. Spatially differentiated payments improve the cost-effectiveness substantially, by aligning the payments to the regional costs and the measures to the regional specifics and potential ecological benefits. However, they have substantial redistribution effects, poorer regions are adversely affected. This shows the importance of analyzing the distributional implications of cost-effective AES and PES on different spatial levels and calls for a holistic approach in policy evaluation and implementation. N2 - Zahlungen für Ökosystemleistungen (PES) und Agrarumweltprogramme (AUP) sollen der Übernutzung natürlicher Lebensräume und dem Biodiversitätsverlust in Wäldern und Agrarlandschaften entgegenwirken. Ihre ökologische Wirksamkeit und Kosteneffektivität werden jedoch in der Literatur wiederholt in Frage gestellt. Ein Weg zu mehr Kosteneffektivität ist die räumliche Differenzierung der Zahlungen, welche regionale Unterschiede in Nutzen und Kosten der Maßnahmen widerspiegelt und so den mit den verfügbaren Finanzmitteln erzielten ökologischen Effekt maximiert. Eine weitere Kritik an PES und AUP ist, dass sie häufig auch Armutsbekämpfung und ländliche Entwicklung als Ziele verfolgen, was zu weniger Kosteneffektivität führt. Wie die ökonomische Tinbergen-Regel vorschlägt, erfordern unterschiedliche politische Ziele unterschiedliche politische Instrumente. Wie andere politische Instrumente haben auch PES und AUP jedoch Verteilungswirkungen. Insbesondere in Entwicklungsländern, wo Regierungen häufig schwach und oft nicht in der Lage sind, mehrere politische Instrumente erfolgreich umzusetzen, werden die Verteilungseffekte möglicherweise nicht ausreichend berücksichtigt. Die Verteilungswirkungen können sich auch negativ auf die Kosteneffektivität auswirken, wenn aufgrund geringer Akzeptanz der potenziellen Anbieter von Ökosystemdienstleistungen (ES) die Beteiligung an diesen freiwilligen Systemen gering ist. Wenn Verteilungsziele für das Design von PES und AUP wichtig sind, sollten aus ökonomischer Sicht die Fairnesspräferenzen potenzieller ES-Käufer berücksichtigt werden. Diese Arbeit untersucht, anhand drei Fallstudien, ausgewählte Aspekte der Verteilung und Fairness in PES und AUP aus verschiedenen Perspektiven. Sie bietet Einblicke in die Präferenzen potenzieller ES-Käufer in Deutschland für Verteilungs- und andere Fairnessaspekte in PES und AUP anhand von zwei Choice-Experimenten und analysiert mögliche Verteilungswirkungen kosteneffektiver homogener und regional-differenzierter Zahlungen in AUP. Die Analyse unter potenziellen ES-Käufern legt Präferenzen für eine maximin Verteilung und Gleichverteilung der Zahlungen, sowie für den Tierschutz und den Erhalt der Biodiversität. In diese Richtungen könnten AUP und PES weiterentwickelt werden. In Bezug auf Verteilungseffekte von AUP wird ein Trade-off zwischen Gleichheit und Kostenwirkeffektivität bestätigt. Gerechtigkeit anhand der Verteilung der Produzentenrente steigt im Allgemeinen mit verbesserter Kosteneffektivität homogener Zahlungen. Räumlich differenzierte Zahlungen steigern die Kosteneffektivität erheblich, durch Anpassung der Zahlungen an den regionalen Kosten, und der Maßnahmen an den spezifischen regionalen Gegebenheiten, haben jedoch erhebliche Umverteilungseffekte - ärmere Regionen werden beeinträchtigt. Dies zeigt, wie wichtig ein ganzheitlicher Ansatz bei der Bewertung und Umsetzung dieser Instrumente ist, der auch Verteilungswirkungen auf verschiedenen räumlichen Ebenen berücksichtigt. KW - Agri-environmental schemes KW - Distribution KW - Fairness KW - Choice experiments KW - Regionalization KW - Agrarumweltprogramme KW - Verteilung KW - Gerechtigkeit KW - Choice Experimente KW - Regionalisierung KW - Ausgleichszahlung KW - Ökosystemdienstleistung KW - Effektivität KW - Regionale Inzidenz Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58185 ER -