Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Gegenstand des Vorhabens war die biologische Abwasserreinigung in marinen Kreislaufanlagen durch die integrierte Kultur von salztoleranten Pflanzen (Halophyten) in k\u00fcnstlichen Feuchtgebieten. Obwohl die Wasserneuerungsraten moderner Kreislaufanlagen unter 1% des Systemvolumens pro Tag betragen, besteht ein \u00f6kologisches als auch \u00f6konomisches Interesse, das vorwiegend bei der Feststoffseparation anfallende Abwasser wiederzuverwerten. Dieser Recyclingvorgang wurde durch die an die Anlage angeschlossenen Feuchtgebiete mittels Halophyten verwirklicht. Die Wasseraufbereitung geschieht im Wesentlichen durch ein Zusammenwirken von Filtermaterial (mechanische Reinigung), durch das Aufnehmen, Umwandeln oder Abbauen der Wasserinhaltsstoffe durch Bakterien sowie die N\u00e4hrstoffaufnahme im Rahmen des Pflanzenwuchses (biologische Reinigung), der Adsorption an Bodenteilchen (physikalische Reinigung) sowie durch F\u00e4llungsreaktionen zwischen den Wurzeln (chemische Reinigung).<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn dem Vorhaben wurden \u00fcber einen Zeitraum von einem Jahr Grundlagen erarbeitet, um die Produktion von Halophyten in k\u00fcnstlichen Feuchtgebieten mit der landbasierten Produktion von Meeresfischen zu kombinieren. Beispielsweise ben\u00f6tigen verschiedene Halophytenarten unterschiedliche Keimungs- und Wachstumsbedingung und haben unterschiedliche Anspr\u00fcche an Licht-, Bew\u00e4sserung, N\u00e4hrstoffe und Salzgehalt. So ging es in der ersten Projektphase zun\u00e4chst um die Saatgutbeschaffung, Keimung und Kulturbedingung unterschiedlicher Halophytenarten. Desweiteren wurde in einem Gew\u00e4chshaus ein Versuchsaufbau mit Lysimetern etabliert. Darin wurde f\u00fcr unterschiedliche Halophytenarten die Eignung verschiedener Beleuchtungen und Bew\u00e4sserungszeiten untersucht sowie die m\u00f6gliche Dauer einer Kultur. In einem weiteren Versuch wurden die ansonsten mit Kies und Sand gef\u00fcllten Lysimeter teilweise zur Hydrokultur umfunktioniert um zu untersuchen, welche Kulturform sich in Hinblick auf Biomasseprodukti-on und Biofiltration besser eignet. In Hydrokulturversuchen in kleinerem Ma\u00dfstab wurde die Salztoleranz ausgelotet und untersucht, ob durch den Einsatz von Prozesswasser w\u00e4hrend des Wachstums der Pflanzen ein Mangel an Mikron\u00e4hrstoffen entsteht. In den Versuchen spielte unter anderem die Messung von Stickstoff, Phosphor und Eisen im Wasser, sowie die Bestimmung von Biomasse, der N- und P-Gehalt in getrocknetem Pflanzenmaterial und Chlorophyll-Fluoreszenz als Indikator f\u00fcr Stress eine Rolle.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die folgenden Arten, Aster tripolium, Plantago coronopus, Salicornia ssp., Artemisia maritima, Crithmum maritimum und Limonium vulgare wurden in Hinblick auf Saatgutbeschaffung, Keimung und Anzucht auf ihre Eignung als experimentelle Versuchsarten untersucht. Auf Basis dieser Untersuchungen sowie Vorversuchen wurden die Arten Aster tripolium (Strandaster) und Plantago coronopus (Kr\u00e4henfu\u00dfwegerich) ausgew\u00e4hlt. In umfangreichen Laborversuchen wurden die grundlegenden Umweltbedingungen f\u00fcr diese Arten erarbeitet, die in anschlie\u00dfenden aquakulturtypischen Freilanduntersuchungen umgesetzt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Biomassezuwachs von bis zu 160 g m-2 pro Woche bei einer Nitrat-Stickstoffaufnahme von bis zu 900 mg m-2 pro Tag und einer Phosphataufnahme von bis zu 20 mg m-2 pro Tag m\u00f6glich ist. Es hat sich herausgestellt, dass eine Zusatzbeleuchtung mit Natriumdampflampen im Winter notwendig ist, um gutes Biomassewachstum zu erzielen, sowie Temperaturen von 20 \u00b0C tags\u00fcber und 15 \u00b0C nachts. Die eingesetzten Arten wiesen eine Salztoleranz von bis zu 1,75 % und 3 % auf und eine Zugabe von Eisen scheint je nach Art, Bew\u00e4sserungsmenge und Zusammensetzung des Prozesswassers erforderlich.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Halophyten in landbasierten marinen Kreislaufanlagen f\u00fcr die Fischzucht (erste Phase). Vortrag, Anne Buhmann und Verena Hanke, 08.06. – 09.06.2011<\/p>\n
EU COST Training School, Putting halophytes to work – from genes to ecosystems. The biotechnological potential of salt-tolerant plants. Presentation and guided tour to the experiments setup, Jutta Papenbrock und Anne Buhmann, 03.07. – 10.07.2011<\/p>\n
Sommeruni in der Leibniz-Stadt (f\u00fcr interessierte B\u00fcrger und B\u00fcrgerinnen der Stadt und Region Hannover), Wozu Spargel im Meer? Vortrag mit F\u00fchrung, Poster-Ausstellung und Kostprobe, Jutta Papenbrock und Anne Buhmann, 29.08. und 05.09.2011<\/p>\n
11. Biomasse-Tagung Rheinland-Pfalz, Biomasseerzeugung durch Halophyten, Vortrag Uwe Waller, 10.11.2011<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Anwendung k\u00fcnstlicher Feuchtgebiete in der marinen Aquakultur wurde bisher nur vereinzelt untersucht. Dabei sind Halophyten als direkt vermarktungsf\u00e4higes Nahrungsmittel eine interessante Erg\u00e4nzung zur Produktion mariner Speisefische – stellen somit ein weiteres vermarktungsf\u00e4higes Produkt dar. <\/p>\n
In der ersten Projektphase wurden zwei Halophyten-Arten, A. tripolium und P. coronopus, sowohl grundlegend im Labor als auch unter aquakulturtypischen Bedingungen im Freiland untersucht. Die Ergebnisse zeigen generell die Machbarkeit der Wiederverwertung von N\u00e4hrstoffen aus Aquakultur auf. Dar\u00fcber hinaus erscheinen die sekund\u00e4ren Effekte, zum Beispiel die parallel in den Pflanzenreaktor ablaufenden Prozesse, die den pH-Wert stabilisieren, zus\u00e4tzliche Argumente f\u00fcr eine Integration von Halophyten in marine Produktionskreisl\u00e4ufe zu sein. <\/p>\n
Ausgehend von den exkretierten N\u00e4hrstoffen einer Fischproduktion von 100 t Fisch (Warmwasser) im Jahr k\u00f6nnen ca. 6 Tonnen Halophyten-Biomasse t\u00e4glich produziert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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