Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Gegenstand des Gesamtprojektes AZ 27708\/01 – \/03 ist 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 der ersten Projektphase wurden zwei Halophyten-Arten, A. tripolium und P. coronopus, sowohl grundlegend im Labor als auch unter aquakulturtypischen Bedingungen im Gew\u00e4chshaus untersucht. Die Ergebnisse zeigten generell die Machbarkeit der Wiederverwertung von N\u00e4hrstoffen aus Aquakultur auf. In der zweiten Projektphase wurde die typischerweise nutzbare Vegetationsperiode mit Hilfe k\u00fcnstlicher Beleuchtung und einer Temperaturkontrolle im Gew\u00e4chshaus auf die Wintermonate ausgedehnt. Daf\u00fcr wurden weiterf\u00fchrende experimentelle Untersuchungen in den mit k\u00fcnstlichen Feuchtgebieten versehenen Kreislaufsystemen am Standort V\u00f6lklingen (HTW) durchgef\u00fchrt. In diesem Zeitraum wurde noch eine weitere Halophyten?Art (Salicornia spp.), die von der LUH vorgezogen wurde, in das Messprogramm der HTW aufgenommen. Des Weiteren wurden an der LUH der Einfluss verschiedener abiotischer Faktoren, wie z. B. Salzgehalt, Verf\u00fcgbarkeit von Spurenelementen, verschiedene Lichtregime etc., auf die im Projekt identifizierten Halophytenarten untersucht. 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. An der LUH wurden neben den bereits beschriebenen Arten zahlreiche neue Arten, wie z.B. Atriplex portulacoides, Spartina spp., Mertensia maritima, auf ihre Eignung in k\u00fcnstlichen Feuchtgebieten untersucht.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die zweite Projektphase zeigte, dass durch eine k\u00fcnstliche Beleuchtung auch im Winter annehmbare Wachstumsraten erzielt werden k\u00f6nnen, auch wenn diese geringer als in den Sommermonaten waren. Daf\u00fcr bedarf es jedoch einer zus\u00e4tzlichen Beleuchtung und einer Temperaturkontrolle. Die kommerzielle Umsetzung war bisher noch nicht Bestandteil der Untersuchungen und wird seit Januar 2012 im Rahmen der dritten Projektphase intensiver beleuchtet. W\u00e4hrend des bisherigen Projektverlaufes wurden die haupts\u00e4chlich verwendeten Arten, Strandaster und Wegerich auch erfolgreich in hydroponischer Kultur angezogen. Die Biomassezunahme ist in der Hydrokultur h\u00f6her als in der Sandkultur. Die Leistung der Halophyten als Biofilter war im Vergleich zu Sandkulturen deutlich besser zu quantifizieren, die Ernte der Pflanzen ist einfacher und sauberer. Die gesamte Handhabung hat sich zumindest im bisher untersuchten Ma\u00dfstab als deutlich einfacher herausgestellt. Aus diesen Gr\u00fcnden sollen in der Projektweiterf\u00fchrung weitere Arten in hydroponischer Kultur kultiviert werden. Dazu geh\u00f6ren Crithmum maritimum, Atriplex crithmoides, Limonium vulgare und Spartina anglica. Alle Arten lassen sich recht gut in hydroponischer Kultur kultivieren. Dennoch wollen die Projektpartner vor allem die Filterleistung und Biomassebildung weiter verbessern. Ein Ansatz ist, die hydroponischen Kulturen mit Bl\u00e4hton zu versetzen. Basierend auf den bisherigen Ergebnissen aus den Arbeitspaketen liegt der Schwerpunkt der dritten Projektphase auf der Optimierung der hydroponischen Kulturen f\u00fcr verschiedene Arten, um m\u00f6glichst viele Arten mit hoher Salztoleranz, hohem Filterpotential und Biomassezuwachs zu etablieren.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Nehring, S., Boestfleisch, C., Buhmann, A., Papenbrock J. (2012) The North American toxic fungal pathogen G3 Claviceps purpurea (Fries) Tulasne is established in the German Wadden Sea. BioInvasions Records 1: 5-10 <\/p>\n
Buhmann, A., & Papenbrock, J. Filtering of aquaculture effluents by halophytic plants: Basic principles, current uses and future perspectives. Environmental and Experimental Botany, invited review, eingereicht<\/p>\n
Buhmann, A., & Papenbrock, J. Biofiltering of aquaculture effluents by halophytic plants: basics, current uses und future perspectives, Workshop Sustainable cultivation and exploitation of halophyte crops in a salinizing world, Amsterdam, Niederlande, 17.4- 19.4.2012, Vortrag<\/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 den ersten beiden Projektphasen wurden verschiedenen Halophyten-Arten, A. tripolium, P. coronopus, und Salicornia ssp. 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. Die zweite Projektphase zeigte, dass durch eine k\u00fcnstliche Beleuchtung auch im Winter annehmbare Wachstumsraten erzielt werden konnten. 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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