TY - THES A1 - Oehmig, Reinhard T1 - Die Geologische Erkundung von Abraumförderbrücken-Innenkippen in Niederlausitzer Braunkohlentagebauen N2 - Bei der Gewinnung von Braunkohle im entwasserten Tagebauraum kommt es durch die Abgrabung des Floz-Deckgebirges mit Abraumforderbrucken (AFB) zu einem Neuaufbau des Deckgebirge-Schichtenmaterials in der AFB-Innenkippe. Das infolge Sulfidoxidation versauerte Kippenwasser, die unbekannten hydraulischen Eigenschaften und die lockere Lagerung des geschütteten Deckgebirgematerials sind Merkmale der mit dem Grundwasserwiederanstieg verbundenen negativen Auswirkungen. Ausmaß und Zeit der im Laufe des Anstiegs-Prozesses eintretenden Beeinträchtigungen werden von der Verteilung der petrographisch-stofflichen und petrophysikalischen Eigenschaften im Abraummischungskörper bestimmt, welche daher für die Prognose der Wirkungen und gezielte Sanierungsmasnahmen bekannt sein muss. Grundüberlegung für Ansatz und Entwicklung der Geologischen Kippenerkundung aus der Braunkohlenlagerstattenerkundung ist, die Kippe als geo-technogenen Lockergesteinskörper zu sehen, bei dem aufgrund des gerichteten Schüttungsvorgangs und vertikalen Kippscheibenbaus die räumliche Mischungs-Veränderung des abgegrabenen sedimentpetrographischen Materials mit Kern- und Spulbohrungen und geophysikalischen Bohrlochmessungen (BLM, Logs) zu erfassen ist. Die Zusammenhange zwischen den petrophysikalischen (Auswertung Bohrlochmessungen) und petrographisch-stofflichen Eigenschaften (Analytik Bohrkern) der Abraumschüttungskörper mit den besonderen kippengeologischen Merkmalen "Mischung unterschiedlicher Lithologien", "lockere Lagerung und ihre Anderung beim Grundwasseraufstieg" wurden untersucht. Im Ergebnis konnen wie bei naturlich entstandenen Sedimentgesteinskörpern mit schichtenweise petrographisch einheitlich zusammengesetzten und diagenetisch verfestigten Abfolgen zur Verbesserung der Informationsgrundlage uber die schüttungsfolgen auch Spulbohrungen/BLM neben den aufwendigen Kernbohrungen genutzt werden. Die Auswertung der erkundeten raumlichen Verteilung sauregenerierender und puffernder Bestandteile der Abraummischung ergab, das entsprechend dem Faktor Geologie (Zusammensetzung und Machtigkeit der verkippten Deckgebirgsschichten) in der AFBInnenkippe Seese-Ost (Baruther Urstromtal, . 1,5 m Hangendschluff, sulfidhaltig; . 5 m Geschiebemergel, karbonathaltig) wahrend des Kippenwasseraufstiegs die potentiell aus 0,08 bis 0,2 % FeS2 entstehende H2SO4 durch einen Uberschus an CaCO3 vollstandig gepuffert werden. Dagegen weist die Bilanz aus Versauerungs- und Pufferpotential für die AFB-Innenkippe Meuro (Breslau-Magdeburger Urstromtal, . 11 m Hangendschluff, kaum Geschiebemergel) mit 0,7 bis 1,4 % FeS2 in den oberen ca. 25 m der 60 machtigen Abraummischungsfolge Kippenwasser-pH zwischen 1,3 und 1,7 aus. Der Faktor Technologie bedingt die Verkippung bindiger Abraumsedimente vor allem in oberen Kippscheiben, mit der Folge, das die Hangendschluff-Sedimente mit FeS2 in deren kohliger Substanz zu maximaler Versauerung des Kippenwassers der Innenkippe Meuro um das Jahr 2011 führen (GW-Anstieg von ~ 40 auf 80 m NN). Mit den gleichzeitig maximalen Al-Gehalten > 4 % (Ton- und Glimmerminerale) in der Abraummischung sowie Ti und Co, Ni, Zn werden diese Metalle max. erst in diesem Stadium ins Kippenwasser mobilisiert. Im Abraumschüttungskörper Seese-Ost sind maximale Al-Gehalte durch die Ton- und Schluffkomponente der karbonathaltigen Geschiebemergel verursacht. Mit dem für die nordlichen Randfelder des Niederlausitzer Braunkohlenreviers charakteristisch geringmachtigen Hangendschluff, verzahnt mit den "Seeser Sanden", und somit niedriger FeS2-Konzentration korreliert Al im Gegensatz zu Meuro negativ mit FeS2. Durch die vollstandige Pufferung der potentiell freiwerdenden Säure ist eine Mobilisation von Stoffen ins Kippenwasser Seese wenig wahrscheinlich. Für die Porosität, zum Teil Ausdruck des Setzungs- und Sackungspotentials der lockeren Abraumschüttung sind in der Kippe Seese-Ost und Meuro geringste Werte im mittleren und höchste im oberen Teufenabschnitt kennzeichnend. In der Konsequenz ergeben sich aus Kippentopographie und Grundwasserflurabstand Kippenbereiche, in denen das aufsteigende Grundwasser das Korngefüge der locker lagernden Partikel der Abraummischung einregelt und so zur Konsolidierung von Tieflagen führt. Typisch z.B. im "Schwenkende" mit Massendefizit bei in Tagebauaufschwenkrichtung zunehmender Strossenlänge. Dagegen verbleibt in Hochlagen wie dem Tagebau- Drehpunktbereich mit Massenüberschuss 10er m machtig Abraumschüttung in lockerer Lagerung. Die Kippe unterliegt Jahre bis Jahrzehnte den Bedingungen der wasserungesattigten Zone. Der Gastransport durch Diffusion aus der Atmosphäre in die Grundluft ermöglicht über die Zufuhr von verbrauchtem Sauerstoff dabei fortwährend die Sulfid-Oxidation. Die praktizierte Vorgehensweise bei der Sanierung von Wasserhaushalt und - Beschaffenheit ist das "Schnelle Fluten der Restlochseen mit Fremdwasser" (Luckner 1997). In der Kippe steigt dabei - angestrebt mit zeitlicher Verzögerung zum Seespiegelanstieg - das Grundwasser an, nimmt die Reaktionsprodukte der vorangegangenen Sulfid-Oxidation auf und bewirkt, entsprechend der geringen Diffusion in der wässrigen Lösung die gravierende Verringerung des Zutritts von Sauerstoff. Diese Vorgehensweise erfordert nach Flutungsabschluss das Aufrechterhalten eines Gradienten von Restlochseewasser in die Kippen hinein, damit die "hydraulische Einkapselung" des sauren Kippenwassers im Kippenkörper gewahrleistet bleibt. Diese Nachsorge ist auf unbestimmte Dauer notwendig, da das insgesamt in den Kippenkörpern vorhandene Säurepotential ohne Geologische Kippenerkundung nicht bekannt ist. Um die Nachsorge möglichst schnell abzuschließen, wird vorgeschlagen, die "Schadstoffquelle direkt zu bekämpfen" und eine Alkalisierung des sauren Kippenwassers in der Kippe vorzunehmen und - da zeitweilige Gradienten und Stoffströme zum Restlochsee unvermeidbar sind - in Kombination dazu Wasserbehandlung im Restlochsee vorzunehmen. Mit der erkundeten Lage der Bereiche potentiell maximaler Versauerung/Folgereaktionen im Kippenkörper kann z.B. das unterhalb befindliche Tiefenniveau für die flächenhafte Zugabe von, nach der Bilanz notwendigen Mengen an Alkalisierungsmittel in das aufsteigende Grundwasser festgelegt werden. KW - Niederlausitz KW - Braunkohlenbergbau KW - Abraumkippe KW - Bergbaunachfolgelandschaft KW - Geologische Erkundung KW - Abraumförderbrücke KW - Innenkippe KW - Sanierungsbergbau KW - Grundwasserwiederanstieg Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1568 ER - TY - THES A1 - Lemmnitz, Christine T1 - Charakteristik der Benetzungshemmung quartärer und tertiärer Substrate – Räumliche und zeitliche Variabilität, Schlüsselfaktoren für die Ausbildung und Eingang in die hydrologische Modellierung T1 - Characteristics of soil water repellency of quaternary and tertiary sandy substrates - Spatial and temporal variations, key factors and implementation into hydrological modeling N2 - Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die Untersuchung quartärer und tertiärer sandiger Substrate im rekultivierten Bereich des Tagebaus Welzow-Süd im Lausitzer Braunkohlerevier über einen Zeitraum von 28 Monaten. Die Substrate und Substratmischungen wurden auf ihre Benetzungseigenschaften sowohl im Hinblick auf die räumliche Heterogenität und zeitliche Variabilität als auch in Abhängigkeit von Art und Gehalt an organischer Substanz untersucht. Die Bewertung der Benetzungseigenschaften erfolgte mittels Kontaktwinkelmessungen und WDPT-Test in Freiland und Laborstudien. Während die quartären Substrate im gesamten Untersuchungszeitraum durchgehend gut benetzbar waren und als hydrophil eingestuft wurden, wiesen die untersuchten tertiären Sande im feldfeuchten Zustand zum Teil extreme Benetzungshemmung auf. Wie die vorliegende Untersuchung bestätigt, wurde nachgewiesen, dass trotz kleiner gemessener Kontaktwinkel eine ausgeprägte Benetzungshemmung vorliegen kann. Die untersuchten tertiären Substrate sind durch eine hohe horizontale und vertikale räumliche Heterogenität der Benetzungseigenschaften gekennzeichnet. Am oberen Hangbereich und auf den Kuppenbereichen lag überwiegend starke Benetzungshemmung vor. Durch den daraus resultierenden Oberflächenabfluss verbunden mit Substratverlagerung wurden zum Teil erhebliche Reliefänderungen, resultierend in einer ausgeprägten Kuppen- und Rinnenstruktur, beobachtet. Zudem wiesen die tertiären Substrate ein zeitlich stark differenziertes Benetzungsverhalten auf. Während im Winter und im Frühjahr überwiegend eine gute Benetzbarkeit des Substrats bestand, lag im Sommer und im Herbst zum Teil erheblich ausgeprägte Benetzungshemmung vor. Die zeitliche Variabilität der Benetzungseigenschaften des tertiären Substrats wird maßgeblich durch die Luft- und Bodentemperaturen sowie einen kritischen Bodenwassergehalt von 2 Masse-% beeinflusst. Des Weiteren konnten Abhängigkeiten zwischen schwach oder mäßig ausgeprägter Benetzungshemmung und der Niederschlagsmenge nachgewiesen werden. Je höher die Niederschlagsmenge, desto schwächer war die Benetzungshemmung ausgeprägt. Bei vorliegender starker Benetzungshemmung des tertiären Substrats erfolgten Änderungen im Benetzungsverhalten hingegen vor allem durch langanhaltende Niederschlagsereignisse oder Niederschlagsereignisse hoher Intensität. Die Zugabe organischer Substanz verschiedener Art und Herkunft führte in allen Fällen zur Induzierung von Benetzungshemmung. Sowohl in den Freiland- als auch in den Laborversuchen wurde mit steigendem Gehalt an organischem Kohlenstoff eine stärker ausgeprägte Benetzungshemmung nachgewiesen. Für die untersuchten Substrate konnte ein kritischer Wert von 0,25 % organischen Kohlenstoffs ermittelt werden, unterhalb dessen vorwiegend Benetzbarkeit der Substrate vorlag. Als Haupteinflussparameter für die Ausbildung der Benetzungseigenschaften des tertiären Substrats wurden die Parameter Globalstrahlung und Lufttemperatur sowie der Bodenwassergehalt mittels multivariater statistischer Methoden identifiziert. Ein konzeptioneller Ansatz zur Implementierung des Parameters Benetzungshemmung in die hydrologische Modellierung ermöglicht mittels meteorologischer und bodenphysikalischer Parameter die exemplarische Zuordnung von tertiären Substratproben in Gruppen mit hydrophilen, mäßig benetzungsgehemmten und sehr stark benetzungsgehemmten Eigenschaften ohne direkte Messung der Benetzungshemmung. Der integrierte Versuchsansatz zur in situ Charakterisierung der Benetzungseigenschaften verschiedener Substrate und Substratmischungen im Freiland und ergänzender Laborstudien ermöglicht eine verbesserte Analyse der pedologischen und hydrologischen Prozesse der „critical zone“. Erstmalig wurde im Rahmen der vorliegenden Dissertation anhand meteorologischer Parameter und dem Bodenwassergehalt eine Zuordnung von Benetzungseigenschaften durchgeführt. Die im Rahmen der vorliegenden Datenanalyse gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der die Benetzungshemmung beeinflussenden Parameter bieten einen konzeptionellen Ansatz zur qualitativen Weiterentwicklung mathematischer Prozessmodelle der Abflussbildung. Die vorliegende Studie ermöglicht eine Abschätzung der vorliegenden Benetzungseigenschaften anhand meteorologischer Parameter sowie kritischer Werte für den Bodenwassergehalt und den Gehalt an organischem Kohlenstoff. Durch die Einbindung in hydrologische und Erosionsmodelle wird damit im Weiteren die Möglichkeit gegeben, Oberflächenabflüsse und Bodenabträge von benetzungsgehemmten Flächen zu prognostizieren. Vor dem Hintergrund veränderter Niederschlagsmuster mit einer Häufung meteorologischer Extremereignisse ist eine Einstufung der Bodensubstrate in Gefährdungsklassen zweckmäßig, da die Ausbildung von Benetzungshemmung vor allem unter trockenen und warmen Bedingungen begünstigt wird. Somit kann ein Instrument geschaffen werden, um Bodendegradierung als Folge von Benetzungshemmung wirksam vorzubeugen. N2 - Water repellency of quaternary and tertiary sandy substrates was investigated in the present study over a period of 28 months. Spatial heterogeneity and seasonal variability of the soil water repellency as well as their dependence on their content and kind of soil organic matter were investigated at the study area “Neuer Lugteich” situated in the recultivation area of the open pit lignite mine Welzow-Süd. Quaternary substrates remained wettable during the whole study period while extreme water repellency was partially shown by the tertiary substrates in field moist state. As presented here extreme water repellency can be found in soils in spite of small contact angles measured. The WDPT tests showed a differing result but were strongly correlated to the contact angle measurements. Thus, in order to prevent underestimation failures in assessing soil water repellency it is recommended to apply several methods for the assessment of soil water repellency. The tertiary substrate exhibited a differing soil water repellency depending on the season. Wettable conditions were predominating during winter and spring season, whereas prevailing repellency was present during summer and autumn, distinctly controlled by soil and air temperatures as well as a critical soil water content. Temporal changes in soil water repellency are ascribed to antecedent rainfall. Furthermore, the tertiary substrate was characterized by high horizontal and vertical spatial variability of soil water repellency. At the top areas and top of the hillslope strong soil water repellency was prevailing. In addition, the resulting increased surface runoff generation and related soil erosion led to the formation of a complex drainage network by erosion rills. No or weak correlation was detected between soil water repellency and soil organic carbon content. The application of organic matter of different origin induced soil water repellency in all cases. Increasing soil water repellency was connected with increasing organic carbon content in the field as well as in the laboratory studies. A critical content of 0.25 % organic carbon was determined for the studied substrates, corresponding with the critical soil water content. Global radiation, air temperature and soil water content were identified as main contributing factors on the development of soil water repellency by multivariate statistical analysis. The allocation of samples of the tertiary substrate into groups of different grades of repellency (hydrophilic, moderate and extreme water repellency) was possible by means of meteorological and soil physical parameters due to statistical data analysis. Thus, soil water repellency can be implemented into hydrological modeling without direct measuring the water repellency. The integrated experiment on in situ characterization of water repellency of different substrates in field and laboratory studies allows for an enhanced process analysis. Based on the findings of the present study, the actual status of soil water repellency has been qualitatively assessed by critical contents of soil water and soil organic carbon as well as meteorological parameters for the first time. With regard to changing precipitation patterns combined with an increase in meteorological extremes contributing to soil water repellency this study provides the feasibility to assess indirectly actual water repellency of substrates and soils. Moreover, it allows the assessment of soil surface runoff and soil losses enhanced by soil water repellency due to implementing soil water repellency into hydrological and erosion models. Therefore, a classification in risk classes referring to soil water repellency is possible. KW - Hydrophobicity KW - Soil water repellency KW - Surface runoff generation KW - Erosion KW - Reclaimed mining area KW - Benetzungshemmung KW - Hydrophobie KW - Oberflächenabfluss KW - Erosion KW - Rekultivierung KW - Hydrophobie KW - Wiedervernässung KW - Erosion Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-34602 ER - TY - THES A1 - Schneider, Anna T1 - Spatial and temporal development of sediment mass balances during the initial phase of landform evolution in a small catchment N2 - The central topic of this dissertation is the 3D spatial description of geomorphic and sediment mass balance development in initial phases of ecosystem development. The introductory chapters give an overview on the consideration of characteristics and relevance of the initial development phase in geomorphological landform development concepts and summarize the state of the art of research for experimental studies on landform development and for 3D soil-landscape modeling approaches. The central aim of the work is a 3D-spatially and temporally resolved description of the development of mass balances of the sediment solid phase during the initial years of ecosystem development and of its dependence on initial and boundary conditions in the 6 ha, artificially-created catchment ‘Hühnerwasser’. This aim is approached using remotely-sensed data, methods of quantitative soil landscape modeling and geomorphic change detection, and the application of a numerical landscape evolution model. The construction of a 3D volume model of the catchment’s sediment body based on digital elevation data is described. Possibilities for the quantification of sediment mass balances and for the 3D spatial description of sediment properties within this model are discussed. Digital elevation models based on airborne and terrestrial laser scanning and photogrammetry are evaluated for their suitability for sediment mass balance quantification and reconstruction of initial morphologic development; and methods for the modification and combination of elevation data for improved sediment mass balance quantification are described. The development of the catchment’s surface morphometry and of the geometry of the evolving erosion rill network is reconstructed and analysed based on aerial photographs and digital elevation models. Relations between structures of the initial surface and the developing hydro-geomorphic structures are discussed. Effects of initial surface morphology and precipitation characteristics during the initial development phase are further assessed by simulations with a numeric landscape evolution model. Results allow for a quantification of geometry and volume of the catchment’s initial sediment body and for a visualization of sediment layers deposited in time intervals. It is shown that a combination of different elevation data, based on their suitability for depicting the sediment surface in areas of different morphologic and vegetation characteristics, allows for an improved quantification of sediment mass balances. Results allow for a characterization of phases of rill network growth, contraction and stabilization and suggest influences of initial morphology, precipitation characteristics, and developing structure-process-interactions on rill network geometry in the catchment. The phases of hydro-geomorphic surface structure evolution can be related to the spatial organization of surface flow patterns during initial phases of landform development. N2 - Die vorliegende Dissertation behandelt die 3D-räumliche Beschreibung der Entwicklung von Morphologie und Sedimentmassenbilanzen für Initialphasen der Ökosystementwicklung. Die einleitenden Kapitel geben einen Überblick über die Behandlung von Charakteristika und Relevanz der Initialphase der Reliefentwicklung in der geomorphologischen Systemtheorie und über den Stand der Forschung zu empirischen Untersuchungen zur initialen Reliefentwicklung und zu Methoden der 3D-räumlichen Modellierung von Relief und Landschaftsentwicklung. Zentrale Ziele dieser Arbeit sind die Beschreibung von Sedimentmassenbilanzen während der ersten Jahre der Ökosystementwicklung im 6 ha großen, künstlich angelegten Wassereinzugsgebiet ’Hühnerwasser’ in 3D-räumlicher und zeitlicher Auflösung und die Charakterisierung der Abhängigkeit dieser Entwicklung von den Ausgangs- und Randbedingungen. Die Fragestellung wird mithilfe von Fernerkundungsdaten, Methoden der quantitativen Bodenlandschaftsmodellierung und Simulationen mit einem Landschaftsentwicklungsmodell bearbeitet. Die Konstruktion eines 3D-Volumenmodells des Sedimentkörpers des Einzugsgebiets auf Basis von Höhendaten wird beschrieben, und Möglichkeiten zur Quantifizierung von Sedimentmassenbilanzen und zur 3D-räumlichen Beschreibung von Sedimenteigenschaften in einem solchen Modell werden aufgezeigt und diskutiert. Die Eignung von digitalen Höhenmodellen aus terrestrischem und airborne laser scanning und aus Photogrammetrie sowie Möglichkeiten der Weiterbearbeitung dieser Daten zur Quantifizierung von Sedimentmassenbilanzen werden untersucht. Auf Basis von Luftbildern und digitalen Geländemodellen werden Entwicklungsstadien der Oberflächenmorphologie und der Geometrie des sich entwickelnden Gerinnenetzes und ihre Abhängigkeit von Ausgangs- und Randbedingungen charakterisiert. Der Einfluss von initialen Oberflächenstrukturen und Niederschlagscharakteristika auf diese Entwicklung wird über Simulationen mit einem Landschaftsentwicklungsmodell weiter bewertet. Die Ergebnisse ermöglichen eine Quantifizierung von Geometrie und Volumen des initialen Sedimentkörpers und eine Visualisierung von in verschiedenen Zeiträumen abgelagerten Sedimentschichten. Die beschriebenen Methoden zur Weiterbearbeitung und Kombination verschiedener Höhendaten auf Basis ihrer jeweiligen Eignung zur Darstellung der Oberfläche in Bereichen unterschiedlicher Morphologie und Vegetationsbedeckung ermöglichen eine verbesserte Quantifizierung von Sedimentmassenbilanzen für das Einzugsgebiet. Die Ergebnisse zeigen Phasen der Ausbreitung und anschließenden Stabilisierung des Netzwerks von Erosionsrinnen und deuten auf Einflüsse der initialen Oberflächenstrukturen, der Niederschlagsverteilung und sich entwickelnder Struktur-Prozess-Rückkopplungen auf diese Entwicklung hin. Die beobachteten Phasen der morphologischen Entwicklung können vor dem Hintergrund der räumlichen Organisation von Oberflächenabflussmustern und sich verändernder Randbedingungen während der Initialphase der Reliefentwicklung charakterisiert werden. T3 - Geopedology and Landscape Development Research Series - 3 KW - Landscape development KW - Chicken Creek KW - Geomorphogenese KW - Sediment KW - Massenbilanz KW - Fernerkundung KW - Bodenlandschaftsmodell Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40621 SN - 2196-4122 CY - Cottbus ER - TY - THES A1 - Bubner, Ben T1 - Host specificity and biodiversity of ectomycorrhizal fungi in pure and mixed stands of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and beech (Fagus sylvatica L.) T1 - Wirtsspezifität und Biodiversität von Ektomykorrhiza-Pilzen in Misch- und Reinbeständen von Kiefer (Pinus sylvestris L.) und Buche (Fagus sylvatica) N2 - This thesis analyses the extent of host specialisation in ectomycorrhizas, a mutualistic symbiosis between hyphae of certain fungal species and roots of forest trees. In the mycological literature it has been debated for long time, whether ectomycorrhizal communities in mixed stands are dominated by generalist or host specific fungi. In this thesis the concept of specificity guilds is introduced and applied to the evaluation of host specificity among the ectomycorrhizal fungal at the study site Kahlenberg near Eberswalde-Finow, 100 km northeast of Berlin. The study site comprised two mixed stands of Scots pine (Pinus sylvestris, L.) and beech (Fagus sylvatica L.) that were supplemented by one pure stand of Scots pine and one pure stand of beech. Ectomycorrhizal fungi were distinguished by morphotyping, anatomotyping and the molecular method of ITS rDNA sequencing directly at the mycorrhized root tips. Out of 40 fungal sequence types, 31 could be determined to species level by online data base comparisons and phylogenetic analysis. Among the 18 most frequent fungal species three specificity guilds were assigned: generalist guild, pine specific gild and beech specific gild. These assignments were based on the relative association with the roots of the two hosts in the mixed stands. In summarizing the occurrences in all four stands, the majority of fungal species, i.e. 67%, belonged to host specific guilds (five pine specific species, seven beech specific species), 33% were generalists (six species). Most fungi of the host specific guilds expressed preferences, i.e. in the mixed stands they also colonized non-target roots while these host preferring fungi were absent from the pure stand of the non-target host. This interesting behaviour may indicate improved competitiveness of host specific fungi when associated with their preferential hosts. Only four out of the 18 species associated exclusively with either pine or beech roots, i.e. they are specialists. The most notable beech specialist is Laccaria cf. laccata, although L. laccata s.l. is traditionally considered a generalist. Phylogenetic analysis suggests that the L. laccata complex consists of cryptic species that could belong to different host specific guilds. This demonstrates the importance of in depth delineation of fungal species by phylograms for assigning specificity guilds. The high percentage of host specific fungal species at the Kahlenberg site suggests that host specificity may play a role in role explaining ectomycorrhizal biodiversity in mixed stands. Different host species could provide niches for coexistence of ectomycorrhizal fungi. In pure stands high numbers of ectomycorrhizal fungi are more difficult to explain, because the number of possible niches decreases. Therefore, the pure beech stand was analyzed in depth, to test the hypothesis that roots of different individual beech genotypes may provide niches that explain the ectomycorrhizal biodiversity at the small spatial scale of a soil core. Fourteen ectomycorrhizal species, as determined by ITS sequencing and phylograms were patchily distributed along an 81 m long transect with ten transect points. All root segments in the three species richest soil cores (four, five and six fungal species) and the surrounding beech trees were genotyped by microsatellite PCR. In each of the three soil cores, roots of two host genotypes were present that corresponded to the two closest mature trees. However, different root genotypes did not carry different sets of ectomycorrhizal fungal species. Therefore, the hypothesis of tree genotypes contributing to ectomycorrhizal biodiversity has to be rejected for the analyzed beech stand. In the absence of other niche based explanations (soil parameters were homogenously distributed among transect points, no vertical compartmentalization), it is proposed that stochastic processes, such as spore dispersal might have contributed to the biodiversity in the analyzed soil cores of the pure beech stand. N2 - In dieser Dissertationsschrift wird das Ausmaß der Wirtsspezialisierung von Ektomykorrhizen, einer mutualistischen Lebensgemeinschaft der Hyphen bestimmter Pilzarten mit den Wurzeln von Forstbäumen, untersucht. In der mykologischen Literatur gibt es lang anhaltende Debatten ob Ektomykorrhiza-Gemeinschaften in Mischbeständen durch Generalisten oder wirtsspezifische Pilze dominiert werden. In der vorliegenden Arbeit wird das Konzept der Spezifitätsgilden eingeführt und für die Bewertung der Wirtsspezifität der Ektomykorrhiza-Pilze auf der Untersuchungsfläche Kahlenberg angewendet. Die Untersuchungsfläche Kahlenberg befindet sich in der Nähe von Eberswalde etwa 100 km nordöstlich von Berlin. Die Untersuchung von zwei Mischbeständen von Kiefer (Pinus sylvestris) und Buche (Fagus sylvatica) wird ergänzt durch die Untersuchung von je einem benachbarten Kiefern- und einem Buchenreinbestand. Die Ektomykorrhizen wurden anhand morphologischer, anatomischer und molekularer Merkmale unterschieden. Die molekulare Methode umfasste das Sequenzieren von pilzlicher ITS-rDNA. Mittels Sequenzvergleichen mit Einträgen von Internet-Datenbanken und mittels phylogenetischer Analysen konnten 31 von 40 pilzlicher Sequenztypen bis zur Art bestimmt werden. Die 18 häufigsten Pilzarten wurden drei verschiedenen Spezifitätsgilden zugewiesen: einer Kiefern-spezifischen Gilde, einer Buchen-spezifischen Gilde und einer Generalisten-Gilde. Diese Einteilung stützt sich auf die relative Assoziation mit den Wurzeln der beiden Wirtsbaumarten in den zwei Mischbeständen. Über alle vier Bestände zusammengefasst, gehört die Mehrzahl der Ektomykorrhiza-Arten, d. h. 67% zu den beiden wirtsspezifischen Gilden (fünf Kiefern-spezifische, sieben Buchen-spezifische Pilze), während 33% (sechs Arten) Generalisten waren. Die meisten Pilze der beiden wirtsspezifischen Gilden zeigten das Präferenzphänomen, d. h. in Mischbeständen waren sie gelegentlich auch auf den Wurzeln des Nicht-Zielwirtes zu finden, während sie im Reinbestand der Nicht-Zielwirtes komplett fehlten. Dieses interessante Verhalten deutet daraufhin, dass wirtsspezifischen Arten um die Wurzel des Nicht-Zielwirtes konkurrieren können, wenn sie bereits mit den Wurzeln der bevorzugten Art assoziiert sind. Nur vier der 18 häufigsten Arten waren Spezialisten, d. h. sie wurden exklusiv an den Wurzeln einer Wirtsart gefunden. Bemerkenswert ist der Pilz Laccaria cf. laccata, der sich auf der Untersuchungsfläche wie ein Spezialist verhielt, obwohl er in der Literatur als typischer Generalist angegeben wird. Die phylogenetische Analyse legt nahe, dass Laccaria laccata s.l. ein Artenkomplex verschiedener kryptischer Arten sein könnte, die zu verschiedenen wirtsspezifischen Gilden gehören. Der hohe Anteil wirtsspezifischer Arten auf der Kahlenberg-Untersuchungsfläche deutet darauf hin, dass Wirtsspezifität eine Erklärungsmöglichkeit für die Ektomykorrhiza-Diversität in Mischbeständen liefern kann. Unterschiedliche Wirtsarten könnten Nischen darstellen, die die Koexistenz von Ektomykorrhiza-Pilzarten sicherstellen. In Reinbeständen fallen unterschiedliche Baumarten als Erklärungsmöglichkeit für eine hohe Ektomykorrhiza-Diversität aus. Deshalb wurde der Buchenreinbestand genauer auf weitere Nischen untersucht. Im speziellen wurde die Hypothese getestet, ob die Wurzeln genetisch verschiedener Buchenindividuen als Nischen im Bodenvolumen eines Bohrkernes fungieren können. Vierzehn Ektomykorriza-Pilzarten, bestimmt durch ITS-Sequenzieren und Phylogramme, waren uneinheitlich entlang eines Transektes (81 m, 10 Bohrkerne) verteilt. In den drei artenreichsten Bohrkernen (vier, fünf und sechs Pilzarten) wurden für alle Wurzelsegmente molekulare Fingerprints mittels Mikrosatelliten-PCR erstellt. Ergänzend wurden auch die Fingerprints der die Bohrkerne umgebenden Bäume erfasst. Im jeden der Bohrkerne wurden der Genotyp der beiden dem jeweiligen Bohrkern benachbarten Bäume gefunden. Nach der Genotyp-Hypothese hätten die unterschiedlichen Buchengenotypen von verschiedenen Pilzarten besiedelt werden müssen. Da dies nicht der Fall war, muss die Hypothesen, dass unterschiedliche Wirtsgenotypen zur Erklärung der Biodiversität beitragen, für den Buchenreinbestand abgelehnt werden. Da auch andere Nischen-bezogene Erklärungen nicht zutreffen (Bodenparameter waren homogen verteilt, vertikale Kompartimentalisierung spielt keine Rolle) werden stochastische Erklärungen für Artverteilungen vorgeschlagen. So könnte z. B. Mykorrhiza-Etablierung nach Sporenausbreitung als Erklärung für bestimmte Diversitätsmuster im Buchenreinbestand herangezogen werden. T3 - Cottbuser Schriften zu Bodenschutz und Rekultivierung - 43 KW - Waldkiefer KW - Rotbuche KW - Ribosomale DNS KW - Satelliten-DNS KW - Biodiversität KW - ITS-Sequenzierung KW - Kryptische Arten KW - Mikrosatelliten-PCR KW - Spezifitätsgilden KW - Wirts-Genotyp KW - Cryptic species KW - Host genotypes KW - ITS sequencing KW - Microsatellite PCR KW - Specificity guild Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28056 SN - 1436-0918 ER - 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 - Böllmann, Jörg T1 - Untersuchungen zu Wechselwirkungen zwischen Folsomia candida (Collembola) und verschiedenen bodenbewohnenden Pilzen T1 - Studies on the interactions between Folsomia candida (Collembola) and different soil inhabiting fungi N2 - Im Lebensraum Boden stellen Pilze einen bedeutenden Anteil der lebenden Biomasse dar und werden von einer Vielzahl von Organismen als Nahrungsressource genutzt. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Interaktionen zwischen der pilzfressenden Bodenarthropode Folsomia candida und verschiedenen Bodenpilzen. Einerseits wurde der Einfluss zahlreicher unterschiedlicher Eigenschaften von Pilzmyzelen, insbesonderer der Gehalt an giftigen Inhaltsstoffen und die Ausbildung von kristallinen Strukturen auf der Hyphenoberfläche und deren Funktion als Fraßschutz auf das Verhalten der Collembolen betrachtet. Andererseits wurde die Auswirkung des Fraßdrucks auf das Myzelwachstum und die intraspezifische Konkurrenz zwischen den Pilzen untersucht. In Laborexperimenten wurde das Fraßverhalten von F. candida gegenüber insgesamt 32 Pilzstämmen getestet, die entweder kristalline Oberflächenstrukturen oder giftige Inhaltsstoffe ausbilden oder als Referenzarten dienten. Zusätzlich wurden komplexe Gewächshausexperimente mit Quercus rubra durchgeführt, um u.a. den Einfluss der Collembolen auf die Mykorrhizierung unter natürlicheren Bedingungen zu untersuchen. F. candida unterschied deutlich zwischen einzelnen Pilzstämmen und fraß signifikant weniger an Myzelen mit Hyphenauflagerungen als an Referenzarten. Damit konnte erstmals den Hyphenauflagerungen eine ökofunktionelle Bedeutung als Fraßschutz zugeordnet werden. Dieser geht mit der besonders starken Ausbildung von Auflagerungen auf wichtigen Myzelstrukturen, wie Rhizomorphen mancher Pilzarten, einher. Noch stärker fraßhemmend wirkten giftige oder bitter bzw. scharf schmeckende Inhaltsstoffe, da insbesondere Pilze mit nachgewiesenem Gehalt an Muscarin, Amanitin und Fasciculol von den Collembolen am wenigsten gefressen wurden. Damit konnte die vermutete fraßhemmende Wirkung von Sekundärmetaboliten auf Bodenarthropoden bestätigt und erstmals mit konkreten Messungen des Giftgehaltes in Verbindung gebracht werden. Das Vorkommen von solchen Inhaltsstoffen und deren fraßhemmende Wirkung konnte so von den Fruchtkörpern auf die Myzele ausgeweitet werden. Eine ausgeprägte Fraßpräferenz für dunkel pigmentierten Pilzstämmen unabhängig ihrer taxonomischen Zugehörigkeit konnte ebenfalls bestätigt werden. Als weiterer Parameter wurde der Nährwert der Pilze durch die Analyse des Kohlenstoff-, Stickstoff- und Schwefelgehalts und durch die Anzahl der abgelegten Eier als Maß für die Fitness der Collembolen abgeschätzt und mit dem Fraßverhalten in Beziehung gebracht. Die untersuchten Elementgehalte korrelierten nicht mit der Fraßpräferenz. Die Ergebnisse der absoluten Gelegezahlen deuten auf einen Zusammenhang zwischen Nährwert und Fraßpräferenz hin, wobei die Hyphenauflagerungen und Giftgehalte wahrscheinlich von ausschlaggebender Bedeutung sind. Des Weiteren wurde erstmals nach Unterschieden in der Fraßpräferenz zwischen zahlreichen Ektomykorrhizapilzen und Nicht-Mykorrhizapilzen unter Berücksichtigung zahlreicher anderer Faktoren gesucht. Hier bestand im Gegensatz zu Endomykorrhizapilzen, deren geringe Attraktivität und Nahrungsqualität für Arthropoden als gesichert gilt, großer Forschungsbedarf. Es konnte kein Unterschied zwischen beiden Pilzgruppen in Bezug auf die Fraßpräferenz und Fertilität von F. candida festgestellt werden. Allerdings blieb der Einfluss von Symbiosepartnern oder unterschiedlichen Substraten unberücksichtigt. Collembolen haben einen meist negativen Einfluss auf das Myzelwachstum, der aber stark zwischen einzelnen Pilzarten variiert. Die Vermutung, dass Pilze durch die Ausbildung fraßhemmender Mechanismen einen Konkurrenzvorteil unter Fraßdruck erlangen, konnte nicht bestätigt werden. Vor allem schnell wachsende Pilzstämme wurden durch den Fraß gehemmt, was zur Angleichung der Wachstumsgeschwindigkeiten führte. Collembolen können daher die Konkurrenzverhältnisse zwischen einzelnen Pilzarten beeinflussen. Dies konnte auch in den Gewächshausexperimenten bestätigt werden. Nach Zugabe von Collembolen verringerte sich die Abundanz von Mykorrhizen eines bevorzugt gefressenen Pilzes zu Gunsten einer weniger bevorzugten Art. Die Collembolen hatten einen negativen Einfluss auf die Mykorrhizierung, die ihrerseits unter den Versuchsbedingungen einen insgesamt positiven Einfluss auf das Pflanzenwachstum hatte. Ein vermuteter indirekter Einfluss der Collembolen auf das Pflanzenwachstum und andere Bodenparameter muss in weiteren Experimenten unter komplexen Bedingungen untersucht werden. Die Arbeit zeigte, dass bei der Auswahl von Pilzarten für Experimente zahlreiche Eigenschaften der Pilze zu berücksichtigen sind, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen. N2 - Fungi represent a mayor part of the living biomass in the upper soil horizon and therefore serve as an important food source for many soil organisms. The main objective of the presented investigation was to analyse the interactions between the fungivores soil arthropods Folsomia candida (Collembola) and a variety of soil fungi. On one side the influence of certain characteristics of fungal mycelia on the feeding behaviour of the Collembola, especially the content of poisonous metabolites or the formation of crystalline structures at the hyphal surface and their function as feeding protection, were of mayor interest. On the other side the growth response of the mycelia as well as changes of their intraspecific competitiveness under the influence of feeding pressure were examined. In different in vitro food choice experiments the feeding preference of F. candida on 32 soil fungi was tested, which either contained poisonous metabolites or formed crystalline structures or served as reference strains. Additionally, complex pot experiments in a greenhouse with Quercus rubra were conducted to investigate the effects of feeding especially on the mycorrhizal symbioses in a more natural system. F. candida strongly differentiated between different fungal isolates and fed significantly less on mycelia with crystalline structures compared to the reference group. For the first time such structures has been associated with an ecological function as feeding protection. This function corresponds with high amounts of crystals at crucial mycelial parts like rhizomorphes of several species. Poisonous or bitter tasting metabolites served even better as feeding protection. Some toxic substances like Amanitin, Muscarine or Fasciculol has been detected in certain mycelia, which strongly correlated with the low feeding preference of the Collembola. This study confirmed previous assumptions of the protective function of secondary metabolites in combination with the detection of responsible substances. Their importance could be extended from protecting the fruit bodies to the mycelium as well. Because the wide variety of tested fungi includes several dark pigmented fungi, previous observations of a strong feeding preference for this fungal group independent of a taxonomic classification could be confirmed. In addition, the nutritional value of the fungi were estimated by analyzing the content of carbon, nitrogen and sulphur and by the amount of eggs laid by the Collembola as an indication of their fitness. The element content did not correspond with the feeding behaviour. The number of eggs indicates a correlation between feeding preference and palatability. However, crystalline structures and the content of poisonous metabolites were most likely more important for the food choice. As another aspect a wide variety of ectomycorrhiza fungi and saprotrophic fungi were for the first time compared considering their attractiveness as food source under consideration of several other parameters. With regard to endomycorrhiza fungi, which low attractiveness and palatability are generally accepted, there is very little knowledge on this aspect. No differences between both fungal groups regarding the collembolan behaviour could be found. However, the effect of different substrates and the influence of a plant symbiont could not be analysed in this study. In most cases the grazing activity of Collembola has a negative impact on the mycelial growth. However fungi respond differently to the feeding pressure. The assumption, that fungi with feeding protection gain advantage under intraspecific competition and feeding pressure could not be confirmed. Especially fast growing fungi were most inhibited so the growth rates of the fungi became more equal and therefore Collembola can influence the competitiveness of certain fungi. In the greenhouse experiments a shift within the fungal community under the influence of Collembola could be observed. A high number of Collembola reduced the abundance of root tips mycorrhized by a preferred grazed dark pigmented fungus compared to a less preferred fungus. Over all, Collembola reduced the amount of mycorrhized rood tips. Mycorrhization had a positive influence on plant growth. An assumed indirect influence of Collembola on plant growth and other parameters of the soil ecosystem need to be studied in further experiments under complex conditions. The experiments demonstrated that several parameters and characteristics of the fungi need to be considered to find appropriate species for further experiments. T3 - Cottbuser Schriften zu Bodenschutz und Rekultivierung - 40 KW - Springschwänze KW - Bodenpilze KW - Biodiversität KW - Fraßpräferenz KW - Kristalle KW - Sekundäre Metabolite KW - Nahrungsqualität KW - Mykorrhizapilze KW - Feeding preference KW - Crystals KW - Secondary metabolites KW - Palatability KW - Mycorrhiza fungi Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-15416 SN - 978-3-937728-08-7 SN - 1436-0918 ER - TY - THES A1 - Wirkner, Ronny T1 - Energieholzproduktion im Kurzumtrieb – Chancen und Probleme bei ihrer Umsetzung : eine Analyse unter Einbeziehung von Experteninterviews T1 - Energy wood production in short rotation - opportunities and problems in their implementation : an analysis involving expert interviews N2 - Die Arbeit hat den Stand und die Möglichkeiten der Weiterentwicklung der Energieholzerzeugung durch Kurzumtriebsplantagen (KUP) zum Inhalt. Nach der Analyse der Entwicklung dieser relativ neuen Variante zur Bewirtschaftung schnellwachsender Baumarten und ihrer Möglichkeiten werden die damit einhergehenden gesetzlichen Grundlagen analysiert. In diesem Zusammenhang werden neben landwirtschaftlichen Flächen auch andere Optionen der Flächenetablierung betrachtet (Wald, Brachflächen). Schwächen in der Abgrenzung und Förderung, vor allem auf Länderebene, werden diskutiert. Es schließt sich eine ausführliche ökonomische und ökologische Betrachtung des Agrarholzanbaus sowie der Grundlagen der Bewirtschaftung einschließlich der Rohstoffbereitstellung an. Die Analyseergebnisse dienen als Grundlage für die Durchführung von Interviews mit Experten der Thematik schnellwachsender Baumarten. Die Ergebnisse dieser Interviews belegen, dass KUP mehrheitlich als Chance zur langfristigen Energieholzversorgung und Etablierung regionaler Kreisläufe - hauptsächlich im landwirtschaftlichen Sektor - gesehen wird, es jedoch in diesem Zusammenhang noch einer Reihe von Defiziten - unter anderem auf Seiten der Bewirtschaftungstechnik, der Rahmenbedingungen und sonstigen Etablierungshemmnissen - zu begegnen gilt. Nach Überwindung der noch vorhandenen Anlaufschwierigkeiten stehen die Chancen jedoch gut, die Energieholzerzeugung im Kurzumtrieb ökonomisch tragfähig, ökologisch vorteilhaft und sozial verträglich auszubauen und damit sowohl zur Diversifizierung der landwirtschaftlichen Produktion beizutragen als auch den Nutzungsdruck auf den Wald zu verringern. N2 - The thesis has to the content the latest stand and the possibilities of further development of wood energy production by short rotation coppice (SRC). After analyzing the development of this relatively new option of the management of fast growing tree species and their possibilities, the associated legal bases are being analyzed. In addition to related agricultural land, other options will be considered to establish land (forest, fallow land). Weaknesses in delimitation and promotion, especially at country level are discussed. There follows a detailed consideration of the economical and ecological contemplation of wood agricultural cultivation, as well as the basics of the management including the raw material supply. The analyzed results serve as a basis for running interviews with experts of the subject fast growing tree species. The results of the interviews show that SRC mainly as an opportunity for long-term wood energy supply and establishment of regional circuits is seen with emphasis on the agricultural sector, but in this context there are lots of deficits on side of the management technology, basic conditions and other establishment barriers that we are confront with. After overcoming the remaining start-up difficulties however the chances are good to expand the energy wood production in short rotation forestry in an economically viable, ecologically profitable and socially acceptable way and therewith contribute to the diversification of agricultural production and relief of multifunctional forest management. KW - Holzproduktion KW - Kurzumtrieb KW - Schnellwuchsplantage KW - Agroforstwirtschaft KW - Alternative Energiequelle KW - Energieholzproduktion KW - Kurzumtrieb KW - Schnellwachsende Baumarten KW - Agroforstsysteme KW - KUP KW - SRC Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-20423 ER - TY - THES A1 - Badorreck, Annika T1 - Multidimensional visualization of preferential flow pathways using neutron and x-ray radiation T1 - Mehrdimensionale Visualisierung preferentieller Fließwege mittels Neutronen- und Röntgenstrahlung N2 - The occurrence of preferential flow of water in soils is rather the rule than the exception particularly in heterogeneous structured soils. The quantitative prediction is difficult because of the spatial as well as temporal variability. One aim of the dissertation was to visualize the soil structure and flow patterns in mine soils using a combination of neutron radiography, neutron tomography and x-ray computed tomography experiments. Both radiation techniques were used to describe preferential pathways as a soil structure with CT and the process of preferential flow of water with NT. For the first time neutron radiation was applied on undisturbed soil cores to visualize water distributions in natural soils on three examples for heterogeneities of different origin. In a first investigation we used neutron radiography to analyze the moisture distribution in undisturbed slab-type and cylindrical samples of mine soils containing lignitic fragments and inclined soil layers. 2D radiography sequences indicated that flow pathways are highly dependent on the shape, distribution, and internal structure of the lignitic fragments. For 3D experiments, the quantitative analysis of water contents failed due to a pronounced beam hardening effect. The tensiometer data indicated the existence of local non-equilibrium in pressure heads between fragments and matric pore regions. The objective of the second study was to analyze and visualize the effects of initial soil structure formation at the surface of bare soils in an artificial hydrological catchment that has been left to undirected ecological succession for three years. The three-dimensional (3D) micro-morphology was described using the X-ray computed tomography (CT); two-dimensional (2D) infiltration patterns were obtained from drip infiltration experiments using time-resolved neutron radiography (NT). The analyses of CT data indicate the existence of (i) structural crusts on soil consisting of sandy to loamy sediments and (ii) depositional crusts on sandy sediments. The results of combined observations using CT and NT suggest that the initial soil surface structure alterations of young sandy sediment modify moisture patterns of infiltrating water only slightly. The aim of the 3rd experiment was to study effect of two ‘ecological engineers’, moss vegetation and beetle larvae on pore structure and infiltration. The soil pore structure was characterized by micro-computed tomography analyses of bare soil, sparse and dense moss-vegetated samples containing a single burrow. Flow patterns of infiltration experiments were visualized using the neutron radiography technique. The results of this study suggest that moss vegetation and burrowing activity of ground beetles strongly control the initial soil development by modification of pore structure and surface water infiltration. N2 - Das Auftreten präferentieller Fließwege in Böden stellt eher die Regel als die Ausnahme dar, insbesondere in heterogenen strukturierten Böden. Eine Quantifizierung ist durch die räumliche und zeitliche Variabilität des Phänomens schwierig. Das Ziel der Dissertation war die Visualisierung der Bodenstruktur und Fließwege mit Hilfe einer Kombination aus Neutronenradiografie (NR) und -tomografie (NT) sowie Röntgencomputertomografie (CT). Letzteres diente zur Beschreibung der Bodenstruktur, die Experimente mit Neutronenstrahlung stellten hingegen die Fließwege des Wassers im Boden dar. Erstmalig wurde Neutronenstrahlung zur Visualisierung der Wasserverteilung in ungestörten Proben dreier natürlicher Böden verwendet. In einem Infiltrationsversuch wurde die Wasserverteilung in mit Kippenboden gefüllten scheibenförmigen und zylindrischen Proben mittels NR und NT untersucht. Die ungestörten Proben enthielten kohlige Fragmente sowie schräg gestellte Kipprippen. Zwei-dimensionale (2D) NT-Zeitreihen der Infiltrationsexperimente deuten darauf hin, dass sich Fließwege in Abhängigkeit von Form, Lage und Struktur der Fragmente ausbildeten. Drei-dimensionale (3D) Visualisierungen der zylindrischen Proben scheiterten an ausgeprägter Strahlaufhärtung. Daten von eingebauten Tensiometern zeigen jedoch ungleichgewichtiges Fließen zwischen Fragmenten und der sandigen Matrix. Das Ziel des zweiten Experimentes war die Beschreibung von Effekten initialer Bodenentwicklung in Form von Bodenkrusten auf die Infiltration. Die Struktur der Bodenkrusten wurde mit Hilfe der Computertomografie 3D dargestellt. Wiederum wurden NR-Zeitreihen von Infiltrationsexperimenten erstellt, die die Wasserverteilung in der Bodenprobe darstellten und quantifizierten. Die Analyse der CT-Aufnahmen zeigten verschiedenartige Krustentypen von strukturellen Krusten lehmiger Sedimente, bis hin zu Ablagerungskrusten in sandigem Substrat. Die Krusten zeigten jedoch einen allenfalls minimalen Effekt auf die Wasserverteilung. Das dritte Experiment sollte den Einfluss der Biota, in diesem Falle der Moosvegetation und grabender Laufkäferlarven, auf die Bodenstruktur und Infiltration herausstellen. Auch hier wurden die Bodenstruktur mittels CT, und die zeitabhängige Wasserverteilung mit Hilfe der NR, visualisiert. Die Ergebnisse beider Untersuchungen zeigen, dass die Vegetation und die Aktivitäten der Larven einen starken Einfluss auf die untersuchten Parameter hatten. KW - Water KW - Soil KW - Preferential flow KW - Computed tomography KW - Neutron radiography KW - Wasser KW - Boden KW - Präferentielle Fließwege KW - Computertomografie KW - Neutronenradiografie KW - Bodengefüge KW - Wasser KW - Fließverhalten Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41615 ER - TY - THES A1 - Kühdorf, Katja T1 - Diversität und Identifizierung von Mykorrhizapilzen des Heidekrautgewächses (Ericaceae) Comarostaphylis arbutoides aus Costa Rica T1 - Diversity and identification of mycorrhizal fungi of the Ericaceae Comarostaphylis arbutoides from Costa Rica N2 - In this study the mycorrhizal community of the Ericaceae Comarostaphylis arbutoides was investigated to reveal further ectomycorrhizal fungal species that are associated with this tropical plant. Mycorrhizal systems of selected genera were investigated in more detail regarding their phylogeny, morphology, and anatomy as well as the genetic confirmation of the associated host tree. The genetic investigation of mycorrhizal systems collected at the Cerro de la Muerte (Costa Rica) detected a diverse fungal community. Most common were species of the genera Russula, Cortinarius, and Cenococcum, as well as not further determined members of the Cantharellaceae and Helotiales. The genera Cenococcum, Clavaria/Clavulina, Phellodon, Piloderma, Sebacina, Tomentella/Thelephora, as well as Xerocomus could be proven genetically for the first time from Costa Rica based on mycorrhizal systems. Comarostaphylis arbutoides was proven to be mycorrhizal with Leotia cf. lubrica, Sebacina sp., and diverse species of the genus Cortinarius. Species of other genera are also assumed, but their confirmation is still to be made. On the basis of genetics and the investigation of its mycorrhizal systems, the collected Costa Rican Sebacina sp. may constitute a hitherto not described species. However, to confirm this assumption fruit body investigations are necessary. Sebacina sp. was proven in this study to be also mycorrhizal with Quercus sp. The ascomycete Leotia lubrica was proven to be mycorrhizal for the first time. However, mycorrhizal findings of this species are still rare in literature and further studies are necessary to underpin its new status. As Leotia lubrica occurs worldwide, other host plants, beside the proven Comarostaphylis arbutoides, are assumed for this species as well. The mycorrhizal samples of the genus Cortinarius could comprise approximately 15 species. Their final determination is still outstanding, but it is assumed that also hitherto not known species were detected in this study. A host preference is indicated as species of Cortinarius are found to be associated either with Comarostaphylis arbutoides or Quercus sp., but needs to be confirmed by including mycorrhizal samples of Quercus trees. One third of the sequenced mycorrhizal systems still remain unidentified. Therefore, repeated comparison with sequence databases is recommended. The phylogenetic and morphological/anatomical investigation of already identified as well as unidentified mycorrhizal systems is advised to deliver additional descriptions of Costa Rican ectomycorrhizal fungi and therefore contribute to the knowledge of tropical fungal species. N2 - In der vorliegenden Studie wurde die Mykorrhizagemeinschaft der Ericacee Comarostahylis arbutoides untersucht, um weitere Mykorrhizapilzarten die mit dieser Pflanze assoziiert sind, nachzuweisen. Hierfür wurden die Mykorrhizen ausgewählter Pilzgattungen hinsichtlich ihrer Phylogenie, Morphologie, sowie Anatomie näher untersucht und die involvierte Wirtspflanze der Mykorrhiza genetisch verifiziert. Die genetische Untersuchung der Mykorrhizen, welche am Cerro de la Muerte (Costa Rica) gesammelt wurden, offenbaren eine mannigfaltige Pilzgemeinschaft. Die am häufigsten nachgewiesenen Arten konnten den Gattungen Russula, Cortinarius und Cenococcum zugeordnet werden, sowie nicht weiter bestimmbaren Mitgliedern der Cantharellaceae und Helotiales. Die Gattungen Cenococcum, Clavaria/Clavulina, Phellodon, Piloderma, Sebacina, Tomentella/Thelephora, sowie Xerocomus konnten, basierend auf ihren Mykorrhizen, erstmalig genetisch für Costa Rica nachgewiesen werden. Comarostaphylis arbutoides konnte als pflanzlicher Mykorrhizapartner für Leotia cf. lubrica, Sebacina sp. und verschiedene Arten der Gattung Cortinarius verifiziert werden. Es wird vermutet, dass Arten weiterer Pilzgattungen mit Comarostaphylis arbutoides assoziiert sind, was jedoch erst noch bestätigt werden muss. Die in Costa Rica gesammelte Sebacina sp. könnte, basierend auf der Untersuchung ihrer Mykorrhiza und Genetik, zu einer bisher noch nicht beschriebenen Art zählen. Um dies jedoch zu bestätigen sind Untersuchungen an Fruchtkörpern dieser Art notwendig. Sebacina sp. konnte ebenso als Mykorrhizapartner von Quercus sp. nachgewiesen werden. Der Askomyzet Leotia lubrica konnte erstmalig als Mykorrhizapilz nachgewiesen werden. Nachweise dieser Art sind in der Literatur noch selten, was die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen zur Festigung des neuen Status als Mykorrhizabildner unterstreicht. Da Leotia lubrica weltweit vorkommt, können neben Comarostaphylis arbutoides auch weitere Wirtspflanzen angenommen werden, die mit diesem Pilz assoziiert sind. Die Mykorrhizen der Gattung Cortinarius umfassen circa 15 Arten, deren endgültige Bestimmung noch aussteht. Es wird jedoch angenommen, dass in dieser Studie auch bisher noch nicht bekannte Cortinarius Arten erfasst worden sind. Da die Arten der Gattung Cortinarius entweder mit Comarostaphylis arbutoides oder mit Quercus sp. assoziiert waren, kann hier eine Wirtsspezifität für die Arten dieser Pilzgattung angenommen werden. Um dies zu bestätigen müssten zukünftige Studien allerdings ebenso Mykorrhizen von Quercus Arten mit einbeziehen. Ein Drittel der sequenzierten Mykorrhizen konnte nicht identifiziert werden. Daher wird ein wiederholter Abgleich mit Datenbanken empfohlen. Die phylogenetische und morphologisch/anatomische Untersuchung bereits genetisch identifizierter sowie auch nichtidentifizierter Mykorrhizen wird angeraten, da solche Beschreibungen von costa-ricanischen Ektomykorrhizapilzen zur Erweiterung des Wissens zu tropischen Pilzarten beitragen. KW - ITS KW - Central America KW - Morpho-anatomical description KW - Neotropical fungi KW - Systematics KW - ITS KW - Mittelamerika KW - Morpho-anatomische Beschreibung KW - Neotropische Pilze KW - Systematik KW - Mittelamerika KW - Neotropisches Florenreich KW - Mykorrhiza Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41453 ER -