TY - CHAP ED - Böhm, Christian T1 - Bäume in der Land(wirt)schaft – von der Theorie in die Praxis : mit Beiträgen des 5. Forums Agroforstsysteme 30.11. bis 01.12.2016 in Senftenberg (OT Brieske) N2 - Dieser Tagungsband umfasst Beiträge, die im Rahmen des 5. Forums Agroforstsysteme, welches am 30. November und 1. Dezember in der Kaiserkrone zu Senftenberg (OT Brieske) stattfand, in Form von Vorträgen oder Postern präsentiert bzw. vorgestellt worden. Das Forum fand unter der Schirmherrschaft der Stadt Senftenberg statt und wurde durch die Innovationsgruppe AUFWERTEN (vom BMBF gefördertes Forschungsprojekt; Förderkennzeichen: 033L129 AN; www.agroforst-info.de) sowie durch das Ministerium für Ländliche Entwicklung, Umwelt und Landwirtschaft des Landes Brandenburg veranstaltet. Das Forum stand unter der Überschrift „Bäume in der Land(wirt)schaft – von der Theorie in die Praxis“. Vor diesem Hintergrund ist die inhaltliche Vielfalt der Beiträge dieses Tagungsbandes zu verstehen. Diese befassen sich zum Teil mit konkreten wissenschaftlichen Fragestellungen, beleuchten andererseits jedoch auch Aspekte, die vor allem für die Praxis von großer Relevanz sind. Zudem werden in einigen Beiträgen Forschungsprojekte vorgestellt oder Planungsansätze für Agroforstflächen beschrieben. KW - Agroforstwirtschaft KW - Agroforstwirtschaft KW - Feld-Wald-Weide-System KW - Agroforstsystem KW - Forum Agroforstsysteme KW - Ökosystemdienstleistungen KW - Agrarförderrecht KW - Mikroklima KW - Ackerfruchtertrag KW - Nachhaltige Landnutzung Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41487 SN - 978-3-940471-27-7 CY - Cottbus ER - TY - THES A1 - Gypser, Stella T1 - Ökophysiologischer Vergleich von biologischen Bodenkrustentypen an den ehemaligen Tagebaustandorten Schlabendorf und Welzow „Neuer Lugteich“ T1 - Ecophysiological comparison of types of biological soil crusts on post-mining sites Schlabendorf and Welzow „Neuer Lugteich“ N2 - In der Praxis der Braunkohlegewinnung im Lausitzer Tagebaurevier werden natürlich gewachsene Böden in den betroffenen Gebieten zerstört. In der Folge entwickeln sich aus den verkippten Substraten nährstoffarme Rohböden, auf deren Oberflächen als erste Pioniere zumeist Grünalgen, Moose, Flechten und Bakterien siedeln, welche die obersten Bodenpartikel vernetzen und so biologische Bodenkrusten ausbilden. Diese Biokrusten stabilisieren die durch spärliche Vegetation gekennzeichneten Rekultivierungsflächen, wirken erosionshemmend und beeinflussen die Hydrologie und Wasserumverteilung der oberen Bodenschicht. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung von unterschiedlichen Sukzessionsstadien von Biokrusten auf zwei Rekultivierungsflächen der Bergbaufolgelandschaft in der Niederlausitz, die durch unterschiedliche Substrateigenschaften, Topographie und Rekultivierungszeiten gekennzeichnet sind. Auf einer künstlichen Sanddüne und einer tertiären Fläche wurden Krustentypen hinsichtlich einer divergenten Artenausprägung und den damit verbundenen funktionellen Eigenschaften untersucht. Parameter der Photosynthese wurden hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Charakterisierung und Funktion der Biokrusten analysiert. Des Weiteren wurde der Einfluss der Biokrusten auf den Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalt der Böden untersucht. Zuletzt sollte festgestellt werden, ob und wie die kleinräumige Mosaikstruktur der Biokrusten die Hydrologie sowie Funktion und Aktivität der Krustenorganismen beeinflusst. In Bezug auf die Artenzusammensetzung der Bodenkrusten konnten auf beiden Standorten Übereinstimmungen als auch Unterschiede festgestellt werden, da es sich bei allen Organismen um ubiquitäre Arten handelte. Auf beiden Standorten fanden sich die Grünalgen Zygogonium und Ulothrix, die Moose Ceratodon und Polytrichum sowie Flechten der Gattung Cladonia. In Schlabendorf wurde aufgrund der längeren Rekultivierungszeit bereits eine höhere Artendichte festgestellt. Das betraf besonders Arten der Flechtengattung Cladonia. Eine standortspezifische Präferenz hinsichtlich des Substrates oder der naturräumlichen Gegebenheiten nicht festgestellt werden konnte. Die Auswertung der ökophysiologischen Parameter ergab einen Anstieg der Chlorophyllgehalte, des Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), der Chlorophyllfluoreszenz sowie der Netto-Photosyntheseraten mit fortschreitender Krustenentwicklung. Der Anstieg der Photosynthese-relevanten Parameter verlief aufgrund der heterogenen Verteilung der Organismen zwischen den Biokrusten des gleichen Sukzessionsstadiums nur in frühen Stadien linear. Die höchste photosynthetische Aktivität wurde bei den Moos-Krusten festgestellt, gefolgt von den Grünalgen-Krusten und den Flechten-Krusten. Das Verhältnis von Brutto-Photosynthese zu Respiration lies den Schluss zu, dass die CO2-Fixierungsrate in den Flechten-Krusten aufgrund der mycobiontischen Respiration niedriger ausfiel. Die Infiltration in den Krusten wurde durch das Vernetzen von Sandpartikeln durch Grünalgen-Filamente und den Verschluss der Porenräume gehemmt. Die Wasserspeicherkapazität nahm jedoch aufgrund des organischen Materials zu. Das Auftreten von Moosen förderte hingegen die Infiltration und verringerte die Wasserhaltekapazität, da Rhizoide das Substrat auflockerten bzw. sich präferentielle Fließwege bildeten. Die C- und N-Gehalte der Krusten nahmen durch den Zuwachs der organischen Biomasse bei fortschreitender Entwicklung zu. N2 - In the practice of brown-coal or lignite mining in the Lusatian open-cast mining district, naturally grown soils were destroyed in affected areas. As a result, nutrient poor initial soils were developed from the excavated and dumped material. The new soil surface is mainly colonized by green algae, mosses, liver mosses, lichens and bacteria, which cross-linked the uppermost soil particles and developed biological soil crusts. Biological soil crusts stabilize the soil surface in reclaimed areas, which are characterized by sparse vegetation cover, reduced soil erosion, and influence hydrology and water redistribution on the uppermost soil layer. The aim of this work was the investigation of biocrust types on two reclamation sites with different substrate properties, topography and reclamation time. On an artificial sand dune and on tertiary substrate the soil crust types were investigated regarding their species composition and functional characteristics. Parameters of photosynthesis and their relevance for the functions and characterization of biocrusts were analyzed. Further, the influence of biocrusts on the carbon- and nitrogen budget on the soils was investigated. Last but not least it was determined, if and how the small-scale pattern formation of the biocrusts influenced hydrology as well as function and activity of the biocrust organisms. Regarding the species composition of the biocrusts, similarities as well as variations were detected on both study sites. All determined crust species were ubiquitous organisms. On both sites, the green algae Zygogonium and Ulothrix, the mosses Ceratodon and Polytrichum as well as lichens of the genus Cladonia were found. As a result of the longer reclamation time, a higher amount of lichens of the genus Cladonia was observed. Even various species of the same genus occurred in community, whereby a site-specific preference regarding the substrate or topography was not detected. The evaluation of the ecophysiological parameters showed an increase of the chlorophyll content, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), chlorophyll fluorescence as well as net-photosynthesis with the succession of biocrusts. The increase of the photosynthesis-relevant parameters was only linear in the early succession stages as a result of the highly heterogenic distribution of the different soil crust organisms between biocrusts of similar developmental stages. The highest photosynthetic activity was detected in the moss-dominated biocrusts, followed by the activity of green-algae-dominated biocrusts and lichen-dominated biocrusts. The ratio of gross photosynthesis to respiration reasoned that the CO2-fixation rate of lichen-dominated biocrusts was lower compared to green algae-dominated biocrusts due to mycobiontic respiration. Infiltration decreased due to pore clogging as a result of the cross-linking of sand particles by green algae filaments. However, the water holding capacity increased with the increase of organic material. In contrast, the occurrence of mosses promoted the infiltration and lowered the water holding capacity, because the rhizoids slightly loosened the substrate and created preferential flow path, respectively. The carbon- and nitrogen content of the biocrusts increased with proceeding biocrust development due to the gain of organic biomass. Developed biocrusts showed already a nitrogen cycle of a developed ecosystem, whereby the gain of biomass led to an increasing nitrogen-content in the subjacent substrate due to nitrification. KW - Biologische Bodenkrusten KW - Chlorophyllfluoreszenz KW - NDVI KW - CO2 Gaswechsel KW - Wasserhaltekapazität KW - Biocrusts KW - Chlorophyll fluorescence KW - NDVI KW - CO2 exchange KW - Water holding capacity KW - Rekultivierung KW - Bodenökologie KW - Autökologie KW - Hydrologie Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41412 ER - TY - RPRT A1 - Elmer, Michael A1 - Schaaf, Wolfgang A1 - Biemelt, Detlef A1 - Gerwin, Werner A1 - Hüttl, Reinhard F. T1 - The artificial catchment 'Chicken Creek' - initial ecosystem development 2005-2010 N2 - This volume summarizes the monitoring activities and results at the ‘Chicken Creek’ catchment for the period 2005 to 2010. The development in all ecosystem compartments is assessed, classified, and compared to more mature systems with regard to functional relevance and succession stage. In a final synopsis, the whole catchment is evaluated with regard to ecosystem development and an outlook is given on the expected trends both in the short and the medium term. N2 - In diesem Band werden die Dauerbeobachtungen und ihre Ergebnisse im Einzugsgebiet "Hühnerwasser" im Zeitraum 2005 bis 2010 zusammengefasst. Die Entwicklung aller Ökosystemkompartimente wird abgeschätzt, eingeordnet und mit weiter entwickelten Systemen hinsichtlich funktioneller Relevanz und Sukzessionszustand verglichen. In einer abschließenden Zusammenfassung wird die ökosystemare Entwicklung des Gesamteinzugsgebietes bewertet und ein Ausblick auf die erwarteten kurz- und mittelfristigen Trends gegeben. T3 - Ecosystem development - 3 KW - Welzow KW - Braunkohlentagebau KW - Rekultivierung KW - Wassereinzugsgebiet KW - Ökosystem KW - Ökosystem KW - Künstliches Wassereinzugsgebiet KW - Hühnerwasser KW - Monitoring KW - Ecosystem KW - Artificial catchment KW - Chicken Creek KW - Monitoring Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-23730 SN - 1867-7800 ER - TY - THES A1 - Kayatz, Benjamin T1 - Supporting accounting and decision-making in agricultural water management under data scarcity : chances, limits and potential improvements T1 - Bilanzierung und Entscheidungsfindung im landwirtschaftlichen Wassermanagement unter begrenzter Datenverfügbarkeit : Chancen, Grenzen und Verbesserungsmöglichkeiten N2 - Alleviating water scarcity and ending hunger are two Sustainable Development Goals that are inextricably linked, as 70% of water is used for agricultural production. However, assessing and identifying improved water management requires costly field trials or knowledge and data to run agro-hydrological models. This thesis addresses this challenge by integrating an agro-hydrological model with global soil, crop and climate datasets into a user-friendly, web-based agricultural water management assessment tool, the Cool Farm Tool Water (CFTW). This dissertation substantially contributes to the development and assessment of this modelling framework as well as identifies levers to enhance the model performance. Model results were compared to published scientific field trials, eddy covariance observations as well as Water Footprint Network data. Finally, the model framework was applied to five cereals across India between 2005 and 2014, representing a high spatial, inter- and intra-annual heterogeneity. The modelling framework explained 96% of the variability in seasonal water footprints and reduced the error of water footprints by 70% compared to state-level averages by the Water Footprint Network. However, CFTW captured only 50% of the variance in seasonal crop water use. CFTW enables the assessment of the daily dynamics of evapotranspiration, can reproduce daily crop water stress but overestimates irrigation requirements by an average of 40%. It helps identify relative improvements in agricultural water management but lacks the accuracy for absolute assessments. Using local input data reduced the bias from 18.6% to 4.3% for evapotranspiration. While results showed site- and season-specific differences, the greatest model improvement is replacing global precipitation data with local observations, reducing e.g. the bias by 70.6% for daily water use. Water footprints and water use of India revealed the importance of considering crop-, season-, year- and location-specific differences. Total Rabi (dry season) water footprints were between 33.4% and 45.0% lower than Kharif (monsoon) water footprints. However, the Rabi blue water footprints accounted for up to 78.3%. Overall, India increased cereal production by 26.4% without utilising additional water resources, mainly through increases in yield, partly by shifting production to the higher-yielding Rabi season. CFTW supports addressing water scarcity and food security at seasonal timescales and, to some extent, at daily timescales. Global datasets combined with an uncalibrated agro-hydrological model can inform improved agricultural water management by providing water footprints, water use and water stress. However, model outcomes also revealed considerable offsets. These results highlight the difficulties of overcoming data scarcity in decision support tools for agricultural water management. The rapid development of global datasets may help to overcome identified limitations in the future. N2 - Die Bekämpfung von Wasserknappheit und Hunger sind eng miteinander verknüpft, da 70% der globalen Wassernutzung auf die landwirtschaftliche Produktion entfallen. Die Bewertung und Identifizierung von Verbesserungsmöglichkeiten im landwirtschaftlichen Wassermanagement erfordern jedoch kostenintensive Feldversuche oder fundierte Kenntnisse sowie geeignete Daten für den Einsatz agrarhydrologischer Modelle. Die vorliegende Arbeit greift dies auf, indem sie ein agrohydrologisches Model mit globalen Datensätzen zu Boden-, Pflanzen- und Klimainformationen in einem nutzerfreundlichen, webbasierten Tool, dem des Cool Farm Tool Water (CFTW), vereint. Diese Dissertation trägt maßgeblich zur Entwicklung und Bewertung des Modellansatzes bei und erarbeitet Möglichkeiten zur Optimierung. Die Resultate wurden mit Daten aus wissenschaftlichen Feldversuchen sowie Informationen des Water Footprint Network verglichen. Darüber hinaus analysiert diese Arbeit den Getreideanbau in Indien zwischen 2005 und 2014 mit Hilfe des CFTW. Dieser Modellaufbau kann 96% der Variabilität der saisonalen Wasserfußabdrücke abbilden und reduziert den Fehler um 70% verglichen zu den Durchschnittswerten des Water Footprint Network. Jedoch konnte CFTW nur 50% der Varianz der saisonalen Wassernutzung erfassen. Das Modell ermöglicht die Simulation der täglichen Schwankungen der Evapotranspiration, unterschätzt jedoch die absoluten Werte. Relative Verbesserungen des landwirtschaftlichen Wassermanagements können identifiziert werden. Durch die Verwendung lokaler Inputdaten kann der Bias von 18,6% auf 4,3% reduziert werden. Darüber hinaus kann CFTW den täglichen Wasserstress der Nutzpflanzen erfassen, überschätzt jedoch den Bewässerungsbedarf um durchschnittlich 40%. Trotz orts- und saisonspezifischer Unterschiede stellt die Nutzung lokaler Niederschlagsdaten den größten Hebel zur Verbesserung der Modellergebnisse dar. Diese reduzieren den Bias der täglichen Wassernutzung um 70,6%. Die Auswertung der Wasserfußabdrücke und der Wassernutzung in Indien zeigt die große Bedeutung kultur-, saison-, jahres- und standortspezifischer Auswertungen. So ist beispielhaft der durchschnittliche Gesamtwasserfußabdruck während der Trockenzeit zwischen 33,4% und 45,0% niedriger verglichen zur Monsunzeit, zeigt jedoch mit bis zu 78,3% eine größere Abhängigkeit vom blauen Wasser. Die Ergebnisse zeigen, dass die indische Getreideproduktion um 26,4% gestiegen ist, ohne zusätzliche Wasserressourcen zu nutzen. Dies ist im Wesentlichen auf Ertragssteigerungen der Getreidekulturen zurückzuführen. Globale Datensätze in Kombination mit einem unkalibrierten agrarhydrologischen Modell liefern zuverlässige Bewertungen des saisonalen Wasserfußabdrucks und gute Resultate für den täglichen Wasserverbrauch und Wasserstress. Sie leisten einen wichtigen Beitrag zur Bewertung und Verbesserung des Wassermanagements. Dennoch zeigten einige Modellergebnisse erhebliche Abweichungen und verdeutlichen die große Herausforderung, die sich aus fehlenden Daten für Entscheidungsprozesse ergeben. KW - Argricultural water management KW - Cool Farm Tool KW - Decision support tool KW - Crop water use KW - Data scarcity KW - Landwirtschaftliches Wassermanagement KW - Entscheidungshilfe KW - Wassernutzung von Kulturpflanzen KW - Datenmangel KW - Bewässerungswirtschaft KW - Wasserverbrauch KW - Wassereinsparung KW - Getreidebau KW - Ökologischer Fußabdruck KW - Wasserstress Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70672 ER - TY - THES A1 - Seserman, Diana-Maria T1 - An empirical and simulation-based assessment of tree growth in temperate alley-cropping systems T1 - Eine empirische und simulationsbasierte Bewertung des Baumwachstums in gemäßigten Alley-Cropping Systemen N2 - The potential of biomass generated from dedicated energy crops, used in short-rotation coppices (SRC), progressively grows recognition as a flexible primary source for the generation of energy, heat, fuel, and bio-based materials and chemicals. The alley-cropping systems (ACSs), which can integrate tree strips managed as SRC into agriculturally managed fields, are often regarded as an adaptable multi-crop land-use strategy that can provide ecological and economic benefits. The research aim of the present dissertation has focused on investigating the prospective implications of different site-specific conditions and scenarios on tree growth in ACSs with SRC, thus incorporating several experimental and simulation-based studies. For this, the ability of a process-oriented, eco-physiological tree growth model was investigated in order to (i) impute missing empirical data, thus securing a reliable repository of tree growth characteristics, (ii) simulate the tree growth in terms of woody biomass production in strong relation to the interactions with adjacent crops and their respective resource capture, (iii) predict and evaluate the tree growth sensitivity to prospective climate changes, thus performing risk assessments for the near and distant future, and (iv) derive and assess the land equivalent ratio (LER) and gross energy yield for different climatic, soil, and management scenarios. The findings have corroborated the potential tree growth vulnerability to prospective climatic changes, particularly to changes in water availability, and have underlined the importance of coping management strategies in SRC for forthcoming risk assessments and adaptation scenarios. Both LER and gross energy yields had resulted in a convex curve where the maximum values were achieved when either the tree or crop component was dominant (>75% of the land area) and minimum when these components shared similar proportions of land area. Collectively, the implications of different site-specific conditions and scenarios on tree growth in ACSs with SRC have been investigated in order to improve the decision-making, optimization, and adaptation of such systems. Last but not least, this dissertation has emphasized the considerable potential of modelling approaches in ACSs, as they can impute missing data from scarce available data and simulate tree and crop yields for specific site-conditions in a non-intrusive, inexpensive, and prompt way while supporting early site-setup planning. N2 - Das Potenzial von Biomasse, die aus speziellen Energiepflanzen, wie sie in Kurzumtriebsplantagen (KUP) verwendet werden, wird zunehmend als flexible Primärquelle für biobasierte Materialien und Chemikalien, sowie für die Erzeugung von Energie, Wärme, und Kraftstoff anerkannt. Alley-Cropping-Systeme (ACSs), die Baumstreifen zum Beispiel als KUP in landwirtschaftlich genutzte Flächen integrieren können, werden oft als anpassungsfähige Multi-Crop-Flächennutzungsstrategie angesehen, welche ökologische und wirtschaftliche Vorteile bringen kann. Die vorliegende Dissertation hat sich auf die Untersuchung der prospektiven Auswirkungen verschiedener standortspezifischer Bedingungen und Szenarien auf das Baumwachstum in ACSs mit KUP konzentriert. Für diesen Zweck wurden mehrere experimentelle und simulationsbasierte Studien angefertigt. Dazu wurde die Anwendbarkeit eines prozessorientierten, ökophysiologischen Baumwachstumsmodells auf die folgenden hin zu untersuchen: (i) Ermittlung fehlender empirischer Daten für die Schaffung eines zuverlässigen Datenbestandes von Baumwachstumsmerkmalen; (ii) Simulation des Baumwachstums bzw. die Produktion von holzartiger Biomasse in Zusammenhang mit den Wechselwirkungen zwischen benachbarten Ackerkulturen und deren jeweiliger Ressourcennutzung; (iii) Vorhersage und Bewertung der Empfindlichkeit des Baumwachstums gegenüber zukünftigen Klimaänderungen, und die Durchführung von Risikobewertungen für die nahe und ferne Zukunft; (iv) Ableitung und Bewertung des Flächenäquivalenzverhältnisses und des Bruttoenergieertrages von ACSs für verschiedene Klima-, Boden- und Managementszenarien. Die Ergebnisse der Studie haben die potenzielle Anfälligkeit des Baumwachstums für künftige klimatische Veränderungen, insbesondere hinsichtlich der Entwicklung der Wasserverfügbarkeit, bestätigt. Des Weiteren wurde die Bedeutung von Bewältigungsstrategien in KUP für bevorstehende Risikobewertungen und Anpassungsszenarien durch die Studie hervorgehoben. Sowohl das Flächenäquivalenzverhältnis als auch die Brutto-Energieerträge führten zu einer konvexen Kurve, bei der die Maximalwerte erreicht wurden, wenn entweder die Baum- oder die Pflanzenkomponente dominant war (>75% der Landfläche). Die Minimalwerte wurden erreicht, wenn beide Komponenten ähnliche Anteile der Landfläche hatten. Zusammenfassend wurden die Auswirkungen verschiedener standortspezifischer Bedingungen und Szenarien auf das Baumwachstum in ACSs mit KUP untersucht, um die Entscheidungsfindung zu erleichtern, sowie die Optimierung und Adaptierung solcher Systeme zu verbessern. Abschließend, unterstrich diese Dissertation das erhebliche Potenzial von Modellierungsansätzen in ACSs, da sie fehlende Informationen aus wenigen verfügbaren Daten implizieren, und Baum- und Ernteerträge für bestimmte Standortbedingungen auf eine nicht intrusive, kostengünstige und schnelle Art und Weise simulieren können, und gleichzeitig eine frühzeitige Planung des Standortaufbaus unterstützen. KW - Agroforestry KW - Land-use efficiency KW - Biomass KW - Statistics KW - Yield-SAFE KW - Agroforstwirtschaft KW - Biomasse KW - Effizienz der Landnutzung KW - Statistik KW - Alley cropping KW - Pflanzlicher Rohstoff KW - Ressourceneffizienz KW - Pflanzenwachstum KW - Modell Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51038 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 - Adesipo, Adegbite Adeleke T1 - Practical approach to reclamation of post-mining sites T1 - Praktischer Ansatz zur Rekultivierung von Bergbaufolgelandschaften N2 - In order to integrate necessary interdisciplinary complexity, sustainability, defined targets and endpoints for reclamation progress, the objective of this research is to advance reclamation knowledge on (i) international scale and (ii) national scale, taking Nigeria as an example. On the international scale (i), a systematic reclamation threshold scale for assessing, evaluating, documenting, and monitoring reclamation progress was developed. The threshold stages begin from the initial state I0 down to degraded state D0 (depending on the type of mining). Reclamation starts with soil reconstruction R-2 up to revegetation R-1 (red zones) to reach minimum threshold R0 (amber zone). Beyond R0 are the green zones R1, R2, and R3 representing soil/abiotic condition, biological and improved threshold respectively. Adaptation of the threshold model to degraded ecosystems in national and international laws is recommended. On the national scale with Nigeria (ii), endowed with over 34 solid minerals and abundant crude oil, findings show that almost all mine sites are below the minimum threshold scale R0. The sites are adversely affected by Artisanal and Small Scale Mining (ASM), whereby, contamination and soil lithology disturbances are the state-of-the-art discussions. However, bioremediation (phytoremediation) is the most feasible remediation technique. Therefore, for the crude oil contaminated sites, this study highlights typical cogitation for large in-situ implementation and potential species for remediation. For the mineral resources, gold mining was the typical example. As a practical approach, experimental areas on an abandoned mining site (Site 1), an active mining site (Site 2) and an undisturbed vegetation site (Control) in southwestern Nigeria were mapped out to represent its mining and farming activities. On the sites, (a) the impacts of the ASM activities on the floristic association were assessed. (b) the potential of 2D Electrical Resistivity Tomography (ERT) was explored to characterize the horizontal and vertical landscape homogeneity of the mine sites, and lastly, (c) the study identified native high-accumulating plants growing on the sites that can be employed for phytoremediation. Thus, the results show that (a) the floristic association of the mine sites have been stressed and disturbed. (b) the resistivity structure of the sites shows that ASM has greatly impaired the lithological status of the sites. (c) out of the 9 considered species, Crinum jagus has the highest accumulation factor of 8.71, 37.47, 1.08 and 29.38 for Pb, Cd, Fe and Cu respectively. It is a recommendable novel plant in the tropics. However, future studies must verify its hyperaccumulator potentials, identify other high accumulating species and develop effective approaches and policies to curb ASM activities and enhance remediation in Nigeria. N2 - Um die notwendige interdisziplinäre Komplexität, Nachhaltigkeit, definierte Ziele und Endpunkte für den Rekultivierungsfortschritt zu integrieren, besteht das Ziel dieser Forschung darin, das Wissen über die Rekultivierung auf (i) internationaler Ebene und (ii) nationaler Ebene am Beispiel Nigerias zu erweitern. Auf internationaler Ebene (i) wurde eine systematische Schwellenwertskala für die Bewertung, Evaluierung, Dokumentation und Überwachung des Rekultivierungsfortschritts entwickelt. Die Schwellenwerte beginnen mit dem Ausgangszustand I0 und reichen bis zum degradierten Zustand D0 (je nach Art des Bergbaus). Die Rekultivierung beginnt mit der Bodensanierung R-2 bis zur Begrünung R-1 (rote Zonen), um die Mindestschwelle R0 (gelbe Zone) zu erreichen. Jenseits von R0 befinden sich die grünen Zonen R1, R2 und R3, die den Boden/abiotischen Zustand, die biologische und die verbesserte Schwelle darstellen. Es wird empfohlen, das Schwellenwertmodell an degradierte Ökosysteme in nationalen und internationalen Gesetzen anzupassen. Auf nationaler Ebene, d. h. in Nigeria (ii), liegen die meisten Standorte unterhalb des Mindestschwellenwerts R0, wobei die Kontamination und die Störung der Bodenlithologie durch den handwerklichen Bergbau und den Kleinbergbau (ASM) den Stand der Diskussion darstellen. Die Bioremediation (Phytosanierung) ist jedoch die praktikabelste Sanierungsmethode. Daher werden in dieser Studie für die mit Erdöl kontaminierten Standorte typische Überlegungen für eine großflächige In-situ-Umsetzung und potenzielle Arten für die Sanierung aufgezeigt. Bei den Bodenschätzen war der Goldbergbau das typische Beispiel. Als praktischer Ansatz wurden Versuchsflächen in einem stillgelegten Bergbaugebiet (Ort 1), einem aktiven Bergbaugebiet (Ort 2) und einem ungestörten Vegetationsgebiet (Kontrolle) im Südwesten Nigerias kartiert, um die dortigen Bergbau- und Landwirtschaftstätigkeiten darzustellen. An diesen Standorten wurden (a) die Auswirkungen der ASM-Aktivitäten auf die floristische Assoziation bewertet. (b) wurde das Potenzial der 2D-Tomographie des elektrischen Widerstands (ERT) untersucht, um die horizontale und vertikale Landschaftshomogenität der Minenstandorte zu charakterisieren, und schließlich (c) identifizierte die Studie einheimische Pflanzen mit hoher Akkumulation, die auf den Standorten wachsen und für die Phytosanierung eingesetzt werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass (a) die floristische Zusammensetzung der Grubenstandorte gestresst und gestört ist. (b) die Widerstandsstruktur der Standorte zeigt, dass der ASM den lithologischen Zustand der Standorte stark beeinträchtigt hat. (c) Von den neun betrachteten Arten weist Crinum jagus den höchsten Akkumulationsfaktor. Sie ist eine empfehlenswerte neue Pflanze in den Tropen. Zukünftige Studien müssen jedoch ihr Hyperakkumulationspotenzial verifizieren und wirksame Ansätze und Strategien entwickeln, um die ASM-Aktivitäten einzudämmen und die Sanierung in Nigeria zu verbessern. KW - Ecological indicators KW - Functional species KW - Dendroremediation KW - Geophysical techniques KW - Crinum jagus KW - Ökologische Indikatoren KW - Funktionelle Arten KW - Dendrosanierung KW - Geophysikalische Techniken KW - Crinum jagus KW - Nigeria KW - Rekultivierung KW - Bergbaunachfolgelandschaft KW - Phytoremediation Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58719 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 - Narra, Satyanarayana T1 - Effect of disturbance and water-induced compaction on void ratio and pre-consolidation stress of glacial till N2 - Soils deposited can undergo a sudden change in the structure when they are inundated with water resulting decrease in the volume. This process is known as water induced compaction. The decrease in volume occurs without any change in external loads and is only caused by the water, which results in the settlement of soil surface having a resultant potential to damage the structures. The water induced compaction process is characterized by sudden change in the voids or pores of the soil that are loaded at their natural water content and flooded. The objective of this thesis work was to understand the water induced consolidation process at agriculturally used reclaimed soils. The approach was to reproduce the situation occurring when the soil was subjected to water induced compaction at defined loads typical in the top soil (0 kPa to 20 kPa). The glacial till used for the experiments was sampled in the Lusatian lignite-mining district located about 100 km southeast of Berlin, Germany. Sediment samples for different investigations were taken from the pre-cut section at 1500 m west of the eastern end from 3 m depth till 10 m depth. The glacial till used for the experiments derived from the sediment layer of Warthe sub-stage of the saalian glaciation. To characterize the soil properties at the pre-cut section, parameters like grain size distribution, soil bulk density, calcium carbonate content (CaCo3) and water retention characteristics were measured. The stability of the glacial till was evaluated using parameter pre-consolidation load. This was done in three sub-steps. The first step was determination of the stress-strain behaviour under natural conditions. In the second step the stress-strain behaviour of disturbed dry samples was simulated, which would be the situation in summer when the glacial till dries during transport. In the third step we saturated the disturbed dry samples which were subjected to different preloads to simulate the effect of saturation and re-compaction by precipitation. This work was exemplarily done for undisturbed samples and also for disturbed dry samples from 4 depths (4 m, 6 m, 8 m, and 10 m). Disturbed dry and saturated conditions were tested for samples from depths 4 m and 8 m. i) It was found from the grain size distribution that the soil profile is uniformly distributed with different particle sizes. High soil bulk density was recorded, which were in the range of 1.9 g cm-3 to 2.0 g cm-3. We observed that the carbonate content increased with the depths, in our observation it increased up to 5.4 %. From the water retention characteristics we observe that the samples from 4 m and 10 m depth do not have coarse pores where as 6 m and 8 m depth samples have coarse pores. ii) We observed that the undisturbed samples showed a flat curve having the initial void ratio and final void ratio values within a small range (between 0.2 and 0.4), where as the disturbed dry and the disturbed saturated curves showed a huge difference in the initial and final void ratio values. The difference was decreasing with the increase in pre-loads. We found that pre-consolidation stress values obtained were not increasing with the increase in depth. The disturbed saturated samples from the 4 m depth showed over-estimation of the results, where as the disturbed saturated samples from 8 m appeared to be realistic. We found that the magnitude of water induced compaction increased with the increase in preloads and a decrease with respect to the depths N2 - Einfluss von Lockerung und wasserinduzierter Verdichtung auf die Porenziffer und die Vorbelastung von Geschiebemergel Abgelagerte Böden können einer plötzlichen Strukturveränderung ausgesetzt sein, wenn sie mit Wasser geflutet werden und daraus eine Abnahme des Volumens resultiert. Dieser Prozess ist bekannt als wasser-induzierte Verdichtung. Der Rückgang des Volumens erfolgt ohne jede Änderung in der externen Belastungen und ist nur durch das Wasser verursacht, welches die Setzung von Bodenoberfläche als Folge hat, die widerrum potenzielle Schäden an der Bodenstruktur verursachen kann. Der wasser-induzierte Verdichtungsprozess ist gekennzeichnet durch plötzliche Veränderungen in den Hohlräumen oder Poren des Bodens, die bis zu ihrem natürlichen Wassergehalt geladen werden und dann überfluten. Das Ziel dieser Arbeit ist zu verstehen, wie sich der wasser-induzierte Konsolidierungsprozess auf landwirtschaftlich genutzte Tagebaufolgeböden auswirkt. Der Ansatz ist, die aufgetretenden Situationen der wasser-induzierten Konsolidierung mit typischen definierten Belastungen (0 kPa bis 20 kPa) in der oberen Bodenschicht nachzubilden. Die Geschiebemergel-Stichproben für die Experimente wurde im Lausitzer Braunkohlerevier entnommen, der sich etwa 100 km südöstlich von Berlin (Deutschland) befindet. Sedimentproben für die verschiedenen Untersuchungen wurden vom Zuschnitt 1500 m westlich dem östlichen Ende von 3 bis 10 m Tiefe genommen. Das Geschiebemergel für die Experimente stammt aus der Sedimentschicht Unterwarthe der salischen Vereisung. Zur Charakterisierung der Bodeneigenschaften im Zuschnitt werden Parameter wie Korngrößenverteilung, Bodenschüttdichte, Calciumcarbonat-Gehalt (CaCo3) und Wasserretention gemessen. Die Stabilität des Geschiebemergels wird mit Hilfe des Parameters Vor-Konsolidierungslast evaluiert. Dies erfolgt in drei Unterschritten. Der erste Schritt ist die Bestimmung des Spannungs-Dehnungs-Verhalten unter natürlichen Bedingungen. Im zweiten Schritt wird das Spannungs-Dehnungs-Verhalten von gestörten Trockenproben simuliert, welche die Situation im Sommer widerspiegelen, wenn das Geschiebemergel während des Transports trocknet. Im dritten Schritt werden die Trockenproben mit Wasser gesättigt, die zuvor verschieden vorbelasted wurden, um den Effekt der Sättigung und Wider-Verdichtung durch Niederschläge zu simulieren. Diese Arbeit wurde beispielhaft für ungestörte Proben und für gestörte Trockenproben aus vier Tiefen (4 m, 6 m, 8 m und 10 m) durchgeführt. Aus den Tiefen 4 m und 8 m werden auch die gestörten Trockenproben und die gestörten Sättigungsproben getestet. i) Anhand der Korngrößenverteilung wurde festgestellt, dass das Bodenprofil gleichmäßig mit Teilchen unterschiedlicher Größen verteilt wird. Hohe Bodenschüttdichte wurde verzeichnet in der Größenordnung von 1,9 g cm-3 bis 2,0 g cm-3. Es wird ein Anstieg des Karbonatgehalts von bis zu 5,4% mit der Tiefe beobachtet. Anhand der Wasserrückhaltekapazität wird beobachtet, das die Proben aus 4 und 10 m Tiefe keine groben Poren haben, wobei in 6 und 8 m Tiefe grobe Proben vorhanden sind. ii) Es wird beobachtet, dass die ungestörten Proben eine flache Kurve zeigen, wo die ursprüngliche die endgültige Porenzahl in einem kleinen Intervall (zwischen 0,2 und 0,4) liegt, während die Porenzahl der gestörte Trocken- und Sättigungsproben in einem großen Intervall schwankt. Der Unterschied war rückläufig mit der Erhöhung der Vor-Belastungen. Es wird festgestellt, dass die generierten Stresswerte aus der Vorbelastung nicht mit der Tiefe zunehmen. Die gestörten Sättigungsproben aus 4 m Tiefe zeigen eine Überschätzung der Ergebnisse, wobei die gestörten Sättigungsproben aus 8 m Tiefe realistisch erscheinen. Es wird festgestellt, dass das Ausmaß der wasser-induzierten Verdichtung mit der Zunahme an Vorbelastung steigt und in Bezug auf die Tiefe rückläufig ist. KW - Lausitz KW - Braunkohlenrevier KW - Bodenverdichtung KW - Fluten KW - Bergbaunachfolgelandschaft KW - Wasserinduzierte Verdichtung KW - Stresswerte KW - Porenziffer KW - Verdichtung KW - Water-induced compaction KW - Pre-consolidation stress KW - Void ratio KW - Stress-strain behaviour Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-4161 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 - Nsiah, Paul Kofi T1 - The potentials of biological geotextiles in erosion control and of substrate amendment on vegetation establishment during gold-mine reclamation in Ghana T1 - Potentiale biologischer Geotextilien für die Erosionskontrolle und von Substratverbesserung für die Vegetationsetablierung bei der Rekultivierung von Goldminen in Ghana N2 - Designing and implementing comprehensive reclamation programme during mine operations can minimize environmental damage and decrease potential legal liability. Although Regulation (23) of the Ghana Environmental Assessment Regulation (1999) requires mine proponents to have plans for reclamation, it has been revealed most degraded mine-sites have not been reclaimed. Even in cases where some mining companies made reclamation attempts, such efforts could not produce any favourable outcome due to the failure in adopting such best reclamation management practices as slope stabilization and substrate amendment to promote vegetation establishment. Subsequently, this study was undertaken to (a) investigate the role of biological geotextiles in erosion control and (b) examine effects of organic amendments with stockpiled subsoil on tree growth and on ground vegetation cover. A waste-rock dump was graded to 33% slope and covered with a 70 cm layer of subsoil at the Amoma Pit of Newmont Ghana Gold Limited Ahafo-South project. To achieve the first objective, two kinds of biological geotextiles; Elephant-grass mat and “York” mat, were used with bare ground as control, in a randomized block design with two replications each. Mat performance against erosion was expressed as a percentage from the total sediment yield. Results showed both the Elephant-grass mat and the York mat significantly (p < 0.05) reduced soil loss by 56.6% and 97.3%, respectively, compared to the control. The mats acted as cover and protected the graded mine-slope against erosion and allowed vegetation to establish and grow through them. Two experimental plots (24 × 15 m) were established on a different portion of the waste-rock dump for the second objective. The treatments, manure (23 t ha-1) and control (no manure), were applied, followed by seeding of Cowpea (Vigna unguiculata) and planting of potted-seedlings of five forest-tree species. The Laser-point-quadrat method was used to estimate ground vegetation cover, whereas erosion was visually observed. Diameter and height data of the planted trees were collected. The results indicated the manure had significant positive influence on tree growth and on ground vegetation cover which facilitated superior soil stabilization, compared to the control. Manure supplied sufficient N to overcome N deficiency of the subsoil and additionally increased soil organic matter that boosted microbial activity and mineralization. The findings of the study highlight the urgent need of implementing best reclamation management practices in protecting the environment and securing successful reclamation during mine operations in Ghana. The achievement of this will promote responsible mining and further contribute to Ghanaians’ acceptability of mining as a sustainable developmental land use activity, rather than as a curse. N2 - Die Planung und Umsetzung umfassender Rekultivierungsprogramme während bergbaulicher Tätigkeit kann Schäden an der Umwelt sowie mögliche rechtliche Haftungen reduzieren. Obwohl die Regelung (23) der Ghanaischen Umweltprüfungsverordnung (1999) Bergbautreibende dazu verpflichtet Rekultivierungspläne vorzulegen, bleiben viele Bergbauflächen nichtrekultiviert. Auch in den Fällen, in denen Bergbauunternehmen Rekultivierungsversuche durchführten, blieb der Erfolg aufgrund von Fehlern bei der Umsetzung von Rekultivierungspraktiken zur Hangstabilisierung und Substratverbesserung aus. Diese Studie untersucht (a) biologische Geotextilien für den Erosionsschutz und (b) Auswirkungen organischer Bodenverbesserungsmittel auf das Baumwachstum und die Bodenvegetationsbedeckung. Auf einer Abraumhalde der Amoma-Grube wurde im Rahmen des Newmont Ghana Gold Limited Ahafo-South Projekts ein Hang mit einer Neigung von 33% mit einer 70 cm mächtigen Lage aus Unterbodenmaterial bedeckt. Für die erste Fragestellung wurden zwei biologische Geotextilien (Matten aus Elefantengras sowie „York“-Matten) und eine Kontrollvariante mit unbedeckter Bodenoberfläche in einem randomisierten Blockversuch mit je zwei Wiederholungen der beiden Matten eingesetzt. Die Erosionsschutzwirkung der Matten wurde in Prozent des Gesamtsedimentabtrags ausgedrückt. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl die Elefantengrasmatten als auch die York-Matten den Bodenabtrag signifikant (p < 0,05) um jeweils 56,6% bzw. 97,3% im Vergleich zur Kontrolle reduzierten. Die Matten schützten den Haldenhang vor Erosion und erlaubten die Entwicklung und das Durchwachsen der Vegetation. Zwei Versuchsflächen (24 x 15 m) wurden auf der Abraumhalde für die zweite Fragestellung eingerichtet. Auf ihnen wurde Mist (23 t ha-1) ausgebracht und eine Kontrollvariante (ohne Mist) etabliert sowie Kuhbohnen (Vigna unguiculata) ausgesät und Setzlinge von fünf Waldbaumarten gepflanzt. Die Laserpunkt-Quadrat-Methode wurde genutzt, um den Deckungsgrad der Bodenvegetation zu schätzen und Erosionserscheinungen wurden visuell beobachtet. Durchmesser und Höhe der Bäume wurden gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mistzufuhr einen signifikanten positiven Einfluss auf Baumwachstum und Bodenvegetation hatte und damit zur Bodenstabilisierung beitrug. Der Mist stellte N bereit, um das N-Defizit des Unterbodenmaterials auszugleichen und erhöhte den Gehalt an organischer Bodensubstanz, was die mikrobielle Aktivität und die Mineralisation förderte. Die Studie zeigt den Bedarf für geeignete Rekultivierungsmaßnahmen für den Umweltschutz und zur Sicherstellung einer erfolgreichen Bergbaurekultivierung in Ghana. Damit wird ein verantwortlicher Bergbau gefördert sowie die Akzeptanz in der ghanaischen Bevölkerung für den Bergbau als eine nachhaltig Landnutzung und weniger als ein Fluch unterstützt. KW - Best reclamation management KW - Composted sewage sludge KW - Ecosystem restoration KW - Land reclamation KW - Mining operation KW - Bergbau KW - Bewährte Methoden für das Management der Rückgewinnung KW - Kompostierter Klärschlamm KW - Wiederherstellung von Ökosystemen KW - Landrückgewinnung KW - Ghana KW - Tagebau KW - Rekultivierung KW - Geotextilien Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-49670 ER - TY - THES A1 - Gypser, Stella T1 - Identification of phosphate adsorption mechanisms on Fe- and Al-hydroxides and the influence of inorganic and organic compounds to reduce long-term phosphorus fixation on mineral surfaces T1 - Identifizierung von Phosphatadsorptionsmechanismen an Fe- und Al-Hydroxiden und dem Einfluss von anorganischen und organischen Verbindungen zur Reduzierung der langfristigen Phosphorfixierung an mineralischen Oberflächen N2 - With regard to the depletion of global phosphorus reserves and with the aim of ensuring sustainable soil fertility on agricultural soils, a fundamental understanding of mechanisms of fixation and mobilization of inorganic phosphorus in soils is required. Amongst others, phosphorus availability is affected by ad- and desorption reactions on pedogenic Fe- and Al-hydroxide surfaces. The characterization of phosphate binding on those contrasting mineral surfaces can help to find solutions for enhancing the mobilization of fertilized but not available soil inorganic phosphate. Fourier-transform infrared spectroscopic experiments were carried out during phosphorus adsorption on crystalline gibbsite, poorly crystalline 2-line-ferrihydrite and amorphous Fe:Al-hydroxide mixtures. Desorption experiments with CaCl₂, CaSO₄, citric acid (C₆H₈O₇), and humic acid (C₉H₉NO₆) were conducted to determine the capacity of phosphate fixation and mobilization in short- and long-term. Additionally, phosphorus release from the Fe- and Ca-phosphates vivianite and hydroxyapatite were analyzed. For gibbsite, the formation of AlHPO₄ and Al₂HPO₄ can be assumed, while for ferrihydrite, a FeHPO₄ or Fe₂PO₄ complex and the precipitation of FePO₄ with longer equilibration time were observed. Fe₂HPO₄ or a Fe₂PO₄ surface complex was deduced for amorphous Fe-hydroxides, an AlH₂PO₄ surface complex was identified for Al-hydroxides. The weakly associated amorphous FeO(OH) molecules enhance the precipitation of FePO₄. With high Al content, a weaker phosphate binding of both inner- and outer-sphere complexes and either no or minor quantities of precipitate were formed. Ferrihydrite showed a more rigid structure and a lower extent of precipitation compared to amorphous Fe-hydroxide. The cumulative phosphorus desorption followed the order CaCl₂ < CaSO₄ < humic acid < citric acid for crystalline and amorphous Fe- and Al-hydroxides as well for vivianite and hydroxyapatite. While inorganic anion exchange took part at easily available binding sites and fast exchangeable phosphorus, organic acids additionally affect the more heavily available binding sites and slow exchangeable phosphorus. For humic acid, the accumulation of metal-organic complexes in the desorption solution was suggested, whereas for citric acid the dissolution of the minerals was maintained. The cumulative release rates of the Flow-Through-Reactor setup were higher compared to batch due to a short residence time and a continuous concentration gradient. This could lead either to an over- or underestimation of the available phosphorus pools and influenced the comparability of both methods. N2 - Im Hinblick auf die Verknappung der globalen Phosphorreserven und mit dem Ziel, eine nachhaltige Bodenfruchtbarkeit auf landwirtschaftlichen Böden zu gewährleisten, ist ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen der Fixierung und Mobilisierung von anorganischem Phosphor in Böden erforderlich. Die Phosphorverfügbarkeit wird unter anderem durch Ad- und Desorptionsreaktionen an pedogenen Fe- und Al-Hydroxidoberflächen beeinflusst. Die Charakterisierung der Phosphatbindung an diesen kontrastierenden mineralischen Oberflächen kann helfen, Lösungen zu finden, um die Mobilisierung von gedüngtem, aber nicht verfügbarem anorganischem Phosphat im Boden zu verbessern. Untersuchungen mittels Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie wurden während der Phosphoradsorption an kristallinem Gibbsit, schlecht kristallinem Ferrihydrit sowie an amorphen Fe:Al-Hydroxidgemischen durchgeführt. Desorptionsversuche mit CaCl₂, CaSO₄, Zitronensäure (C₆H₈O₇) und Huminsäure (C₉H₉NO₆) wurde durchgeführt, um die Kapazität der kurz- und langfristigen Phosphorfixierung und -mobilisierung zu bestimmen. Zusätzlich wurde die Phosphorfreisetzung der Fe- und Ca-Phosphate Vivianit und Hydroxylapatit analysiert. An Gibbsit konnte die Bildung von AlHPO₄ und Al₂HPO₄ beobachtet werden, während an Ferrihydrit FeHPO₄- oder Fe₂PO₄-Komplexe identifiziert wurden. Bei anhaltender Reaktionszeit konnte die Ausfällung von FePO₄ erfasst werden. An amorphen Fe- und Al-Hydroxiden wurde die Bildung von Fe₂HPO₄- oder Fe₂PO₄- sowie AlH₂PO₄-Oberflächenkomplexen identifiziert. Die schwach assoziierten FeO(OH)-Moleküle begünstigten die Ausfällung von FePO₄, wohingegen bei steigendem Al-Gehalt eine schwächere Phosphatbindung durch Inner- und Outer-Sphere-Komplexe ohne oder nur geringer Ausfällung festgestellt werden konnte. Durch die starrere Struktur von Ferrihydrit fiel der Gehalt an ausgefallenem FePO₄ im Vergleich zu den amorphen Fe-Hydroxiden niedriger aus. Für die kumulative Phosphatdesorption konnte die Reihenfolge CaCl₂ < CaSO₄ < C₉H₉NO₆ < C₆H₈O₇ für kristalline und amorphe Fe- und Al-Hydroxide sowie Vivianit und Hydroxylapatit ermittelt werden. Während der Austausch anorganischer Ionen an leicht zugänglichen Bindungsstellen und somit leicht austauschbarem Phosphor stattfand, beeinflussen die organischen Säuren auch schwer zugängliche Bindungsstellen mit schwer und langsam austauschbarem Phosphor. Für C₉H₉NO₆ wurde die Akkumulation von metall-organischen Komplexen in der Desorptionslösung in Betracht gezogen, während C₆H₈O₇ zur Auflösung der Minerale beiträgt. Die kumulierten Freisetzungsraten mittels Flow-Through-Reactor fielen aufgrund einer kurzen Verweilzeit und eines kontinuierlichen Konzentrationsgradienten höher aus als im Batch-Versuch. Dies könnte entweder zu einer Über- oder Unterschätzung der verfügbaren Phosphorpools führen und die Vergleichbarkeit beider Verfahren beeinflussen. KW - Phosphorus KW - Adsorption/Desorption kinetics KW - FT-IR KW - Hydroxides KW - FTR KW - Phosphor KW - Adsorptions-/Desorptionskinetik KW - Hydroxide KW - Adsorptionskinetik KW - Desorptionskinetik KW - Hydroxide KW - Phosphor KW - Bodenfruchtbarkeit Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51311 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 - TY - RPRT A1 - Hüttl, Reinhard F. A1 - Kögel-Knabner, Ingrid A1 - Schulin, Rainer A1 - Gerwin, Werner T1 - Structures and processes of the initial ecosystem development phase in an artificial water catchment (Final report CRC/TR 38) N2 - Objective of the Transregional Collaborative Research Centre (CRC/TR) 38 was the study of structures and processes of the initial ecosystem development. It was assumed that the initial phase is characterized by less structured and therefore less heterogeneous ecosystems. Thus, analysis of young ecosystems in their initial stages should provide better insights into ecosystem functioning. Following this basic concept, the idea of the CRC/TR 38 was to analyze the establishment of new structures and processes which lead to a growing structuring and in consequence to a growing complexity and heterogeneity in an artificially created watershed. Further, with the help of this step-by-step development of the ecosystem it was aimed to learn from occurring feedbacks, which appear between old and newly emerging structures and patterns in order to better understand also the behavior of more mature systems. Special emphasis was placed on the spatial and temporal dynamics of both evolving structures and related processes and their interactions. In summary, the CRC/TR 38 was able to identify a number of structures and processes that are considered to be relevant and specific for young systems. N2 - Ziel des Sonderforschungsbereichs/Transregio (SFB/TRR) 38 war die Untersuchung von Strukturen und Prozessen der initialen Ökosystemgenese. Es wurde angenommen, dass die initiale Entwicklungsphase durch geringere Strukturierung und damit durch eine geringere Heterogenität der Ökosysteme gekennzeichnet ist. Entsprechend sollte die Untersuchung von Ökosystemen in ihrer initialen Entwicklungsphase verbesserte Erkenntnisse zur Funktion von Ökosystemen bieten. Diesem Konzept folgend untersuchte der SFB/TRR 38 in einem künstlichen Wassereinzugsgebiet die Entwicklung von neuen Strukturen und Prozessen, die zu einer zunehmenden Strukturierung und damit zu einer zunehmenden Heterogenität führte. Weiterhin war beabsichtigt, mit Hilfe der schrittweisen Entwicklung des Ökosystems auftretende Rückkopplungsprozesse zwischen alten und sich neu etablierenden Strukturen und Mustern zu erkennen und damit auch das Verständnis der Funktionsweise gereifter Ökosysteme zu verbessern. Besonderes Augenmerk wurde auf die zeitliche und räumliche Dynamik sowohl der sich entwickelnden Strukturen als auch der damit verbundenen Prozesse und ihrer Interaktionen gelegt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der SFB/TRR 38 in der Lage war, zahlreiche Strukturen und Prozesse zu identifizieren, die als relevant und spezifisch für junge Ökosysteme betrachtet werden können. T3 - Ecosystem development - 4 KW - Welzow KW - Braunkohlentagebau KW - Rekultivierung KW - Wasserherkunftsgebiet KW - Ökosystem KW - Ökosystem KW - Ökologie KW - Bodenkunde KW - Hydrologie KW - Limnologie KW - Ecosystem KW - Ecology KW - Soil science KW - Hydrology KW - Freshwater science Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28658 SN - 1867-7800 ER - TY - JOUR A1 - Kayatz, Benjamin A1 - Baroni, Gabriele A1 - Hillier, Jon A1 - Wattenbach, Martin T1 - Supporting decision-making in agricultural water management under data scarcity using global datasets : chances, limits and potential improvements T1 - Unterstützung der Entscheidungsfindung in der landwirtschaftlichen Wasserbewirtschaftung bei Datenknappheit unter Verwendung globaler Datensätze : Chancen, Grenzen und mögliche Verbesserungen JF - Agricultural Water Management N2 - Assessing alternative agricultural water management strategies requires long-term field trials or vast data collection for model calibration and simulation. This work aims to assess whether an uncalibrated agro-hydrological model using global input datasets for climate, soil and crop information can serve as a decision support tool for crop water management under data scarcity. This study employs the Cool Farm Tool Water (CFTW) at eight eddy covariance sites of the FLUXNET2015 dataset. CFTW is tested using global (CFTWglobal) and local (CFTWlocal) input datasets under current and alternative management scenarios. Results show that the use of global datasets for estimating daily evapotranspiration had little effect on the median Root Mean Square Error (RMSE) (CFTWglobal: 1.70 mm, CFTWlocal: 1.79 mm), while, however, the median model bias is much greater (CFTWglobal: - 18.6%, CFTWlocal: - 4.3%). Furthermore, the periods of water stress were little affected by the use of local or global data (median accuracy: 0.84), whereas the use of global data inputs led to a significant overestimation of irrigation water requirements (median difference: 110 mm). The model performance improves predominantly through the use of more representative local precipitation data, followed by local reference evapotranspiration and soil for some European growing seasons. We identify model outputs that can support decision-making when relying on global data, such as periods of water stress and the daily dynamics of water use. However, our findings also emphasize the difficulty of overcoming data scarcity in decision-making in agricultural water management. Furthermore, we provide recommendations for enhancing model performance and thus may increase the accessibility of reliable decision support tools in the future. N2 - Die Bewertung alternativer Wasserbewirtschaftungsstrategien in der Landwirtschaft erfordert langfristige Feldversuche oder umfangreiche Datenerhebungen Datenerhebung für die Modellkalibrierung und Simulation. Ziel dieser Arbeit ist es, zu beurteilen, ob ein unkalibriertes agrarhydrologisches Modell, das globale Eingabedatensätze für Klima-, Boden- und Kulturpflanzeninformationen als Entscheidungshilfe für das in der Landwirtschaft bei Datenknappheit Knappheit dienen kann. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung globaler Datensätze für die Schätzung der täglichen Evapotranspiration kaum Auswirkungen auf den mittleren quadratischen Fehler (RMSE) hat (CFTWglobal: 1,70 mm, CFTWlocal: 1,79 mm), während jedoch die die mediane Modellverzerrung jedoch viel größer ist (CFTWglobal: - 18,6 %, CFTWlocal: - 4,3 %). Außerdem wurden die Perioden des Außerdem wurden die Perioden des Wasserstresses durch die Verwendung lokaler oder globaler Daten nur wenig beeinflusst (mediane Genauigkeit: 0,84), während die Verwendung globaler globalen Dateneingaben zu einer signifikanten Überschätzung des Bewässerungswasserbedarfs führte (medianer Unterschied: 110 mm). Die Leistung des Modells verbessert sich in erster Linie durch die Verwendung repräsentativerer lokaler Niederschlagsdaten Daten, gefolgt von lokalen Referenzwerten für Evapotranspiration und Boden für einige europäische Wachstumsperioden. Wir ermitteln Modelloutputs, die die Entscheidungsfindung unterstützen können, wenn man sich auf globale Daten stützt, z. B. Perioden von Wasserstress und die tägliche Dynamik der Wassernutzung. Unsere Ergebnisse verdeutlichen jedoch auch die Schwierigkeit, die Datenknappheit bei der Entscheidungsfindung in der landwirtschaftlichen Wasserwirtschaft. Darüber hinaus geben wir Empfehlungen Empfehlungen zur Verbesserung der Modellleistung und können so die Verfügbarkeit von zuverlässigen Entscheidungshilfen in der Zukunft verbessern. KW - Crop water use KW - Crop water requirement KW - Evapotranspiration KW - Irrigation KW - Cool farm tool KW - Wasserverbrauch der Kulturpflanzen KW - Wasserbedarf der Kulturpflanzen KW - Evapotranspiration KW - Bewässerung KW - FAO56 KW - Bewässerungswirtschaft KW - Mathematisches Modell KW - Bewässerung KW - Evapotranspiration KW - Wasserbedarf KW - Kulturpflanzen Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.108803 SN - 0378-3774 VL - 296 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER -