BackgroundUsing secondary phosphorus (P) sources recovered from waste streams for base fertilization of soilless growing media may help conserve the global phosphate resources. However, little is known regarding the plant availability of P from secondary sources for soilless plant production.AimThe objective of this study was to investigate the plant availability of P from secondary sources using a peat-based growing medium and standard extraction methods.MethodsSeventeen secondary P sources differing in terms of feedstock and processing were tested, and their fertilization efficacy was compared with that of water-soluble monocalcium phosphate (MCP-P) in a pot experiment using marigolds. The correlation of plant P uptake with calcium chloride + diethylenetriaminepentaacetate (CAT) and/or calcium–acetate–lactate (CAL) extractable P amount in the growing medium (PCAT and PCAL, respectively) was examined.ResultsOnly three of the 17 tested secondary P sources (all struvite forms) exhibited comparable fertilization efficacy to MCP-P. The remaining sources showed P uptake varying between 4% and 91% of MCP-P. For precipitates from liquid waste streams and untreated organic waste, except for sewage sludge and compost, the P uptake ranged from 71% to 100%. The highest variability (4%–86%) was observed for thermally and thermochemically treated secondary P sources. Plant P uptake was closely correlated with PCAT (R2 = 0.76) and PCAL (R2 = 0.78), and this correlation became even stronger when PCAT and PCAL were combined (R2 = 0.89).ConclusionsMost struvite forms meet the requirements of base P fertilization for soilless plant production and can substitute water-soluble fertilizers obtained from primary P sources. The combination of PCAT and PCAL may be a promising approach to characterize the plant availability of P from secondary sources in soilless growing media and warrants further consideration.
Metabolic nitrogen and carbohydrate pools as potential of supply chains for ornamental young plants (2019) Scientia Horticulturae 247 , S. 449-462.
DOI: 10.1016/j.scienta.2018.12.029
Dieter Lohr
,
Christian Wöck
,
Elke Meinken
Berechtigungen: Open Access
Berechtigungen: Peer Reviewed
Use of ergosterol as an indicator for colonization of peat-based growing media by saprophytic fungi (2017) European Journal of Horticultural Science 82 (1), S. 3-11.
DOI: 10.17660/eJHS.2017/82.1.1
Dieter Lohr
,
P. Tillmann
,
Uwe Drüge
,
Siegfried Zerche
,
Thomas Rath
,
Elke Meinken
Berechtigungen: Peer Reviewed
Non-destructive determination of carbohydrate reserves in leaves of ornamental cuttings by near-infrared spectroscopy (NIRS) as a key indicator for quality assessments (2017) Biosystems Engineering 158 , S. 51-63.
DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2017.03.005
Dieter Lohr
,
P. Tillmann
,
Siegfried Zerche
,
Uwe Drüge
,
Thomas Rath
,
Elke Meinken
Berechtigungen: Peer Reviewed
Non-destructive measurement of nitrogen status of leafy ornamental cuttings by near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) for assessment of rooting capacity (2016) Biosystems Engineering 148 , S. 157-167.
DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2016.06.003
Susanne Amberger-Ochsenbauer
,
Matt Taylor
,
Dieter Lohr
,
Elke Meinken
Berechtigungen: Peer Reviewed
Effect of increasing ratios of urea-N in the nutrient solution on growth of pelargonium (Pelargonium x hortorum) (2012) Proceedings of the 28th International Horticultural Congress, Lisbon (Portugal), August 22-27, 2010, Acta Horticulturae 938, 243-250 .
DOI: 10.17660/ActaHortic.2012.938.31
Johannes Werth
,
Thomas Kuster
,
Dominikus Gregor Kittemann
,
Michael Beck
,
Dieter Lohr
,
Elke Meinken
,
Esther Bravin
,
Sascha Buchleither
,
Michael Zoth
,
Christian Scheer
Johannes Werth
,
Dominikus Gregor Kittemann
,
Michael Beck
,
Elke Meinken
,
Dieter Lohr
,
Thomas Kuster
,
Esther Bravin
,
Sascha Buchleither
,
Michael Zoth
,
Christian Scheer
Johannes Werth
,
Dominikus Gregor Kittemann
,
Michael Beck
,
Elke Meinken
,
Dieter Lohr
,
Thomas Kuster
,
Esther Bravin
,
Sascha Buchleither
,
Michael Zoth
,
Christian Scheer
Heinz-Josef Schmitz
,
Martin Jauch
,
Irena Krummradt
,
Ralf Walker
,
Dieter Lohr
,
Elke Meinken
Increasing evapotranspiration of extensive roof greenings by using plants with high transpiration rates and irrigation with grey water (2018) Acta Horticulturae 1215 , S. 53-56.
DOI: 10.17660/ActaHortic.2018.1215.9
Green roofs might mitigate the urban-heat-islands (UHI) due to an increase of evapotranspiration. However, most green roofs are nowadays extensive ones which are designed as dry site without irrigation, with a thin layer of growing medium and drought-adapted vegetation, especially sedum. Under hot and dry conditions - when cooling is needed - evapotranspiration of such green roofs will decrease rapidly because of a shortage of water. To increase evapotranspiration and thus cooling capacity, supplementary irrigation and plants with high transpiration are needed. But the use of drinking water is not sustainable, due to limited resources. Grey water might be an alternative. In a previous work herbs and grasses tolerant to grey water and with high transpiration rates were selected. In the current study evapotranspiration of extensive roof greenings with three mixtures of these plants compared to common sedum greenings was examined. In a 14-month greenhouse experiment, grey water irrigation reduced evapotranspiration of mixtures of herbs and grasses as well as of sedum only up to 15% compared to tap water. Irrespective of water quality, evapotranspiration of herbs grasses mixtures was more than twice as high as evapotranspiration of sedum. Under field conditions an established herbs grasses roof reached an evapotranspiration of 7.5 L m-2 d-1. Based on the results of the greenhouse and field trials the FAO-56 evapotranspiration model was adapted to non-irrigated green roofs with sedum as well as to irrigated sedum and herbs grasses vegetation, respectively. These models show that under hot and dry conditions evapotranspiration of non-irrigated sedum roofs tend towards zero within a few days, whereas irrigated herbs grasses roofs maintain high evapotranspiration rates. At least under weather conditions in central Europe irrigated roof greenings with herbs and grasses can compensate nearly 100% of global radiation during summer. Thus, this new type of high transpiration green roof can reduce UHI sustainable.
Dieter Lohr
,
Dieter Neumaier
,
Elke Meinken
Die Luftkapazität zählt - Lehrschau "Rund um die gesunde Wurzel" auf der IPM 2019 (2018) DEGA Gartenbau 72 (12), S. 48-49.
Elke Meinken
,
Dieter Lohr
,
Christian Wöck
Colonization of growing media by saprophytic fungi - importance of carbon and nitrogen fractions (2017) ISHS Acta Horticulturae 1168: International Symposium on Growing Media, Composting and Substrate Analysis - SusGro2015 , S. 325-332.
DOI: 10.17660/ActaHortic.2017.1168.42
Dieter Lohr
,
Christian Wöck
,
Elke Meinken
Pyrolytic combustion analysis of carbon - a new approach for characterizing growing media (2017) Proceedings of the International Symposium on Growing Media, Composting and Substrate Analysis (SusGro), Acta Horticulturae No. 1168 , S. 341-347.
DOI: 10.17660/ActaHortic.2017.1168.44
Dieter Neumaier
,
Dieter Lohr
,
R. Voßeler
,
S. Girmann
,
S. Kolbinger
,
Elke Meinken
Hydrochars as peat substitute in growing media for organically grown potted herbs (2017) Proceedings of the International Symposium on Growing Media, Composting and Substrate Analysis (SusGro), Acta Horticulturae No. 1168 , S. 377-385.
DOI: 10.17660/ActaHortic.2017.1168.48
R. Koch
,
B. Degen
,
Dieter Lohr
,
Elke Meinken
,
Michael Emmel
Organische Dünger auf dem Prüfstand: Stickstoff-Freisetzung (2017) Gärtnerbörse 117 (1), S. 48-51.
Raum ist in urbanen Gebieten eine umkämpfte Ressource. Durch die zunehmende Verdichtung der Städte und die damit einhergehende Versieglung erwachsen für Städte durch den Klimawandel zwei große Herausforderungen die zukünftig bewältigt werden müssen: Urbane Sturzfluten durch Extremregenereignisse und die Bildung städtischer Hitzeinseln. Begrünte Dachflächen spielen eine zentrale Rolle bei der Bewältigung dieser Herausforderungen. Zum einen sollen sie die Gefahr von urbanen Sturzfluten durch eine Verzögerung des Regenwasserabflusses mindern, zum anderen gleichzeitig die zunehmende Hitzebelastung durch eine hohe Evapotranspiration reduzieren. Allerdings erzeugt die gleichzeitige Maximierung der Verdunstungsleistung und des Regenwasserrückhalts einen nur schwer zu lösenden Zielkonflikt dar: Für eine hohe Verdunstungskühlung ist eine hohe Substratfeuchte notwendig, was aber das Wasserrückhaltevermögen mindert. Zur Lösung dieses Konflikts muss das Wassermanagement begrünter Dachflächen intelligent gestaltet werden. Hierfür soll ein IoT-basiertes Bewässerungsmanagement für Dachbegrünungen entwickelt werden, in das lokal erhobene Messwerte (Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung, Substratwassergehalt), die kurz- und mittelfristige Wettervorhersage (z.B. anstehende Niederschläge, potentielle Evapotranspiration) und die zur Verfügung stehende Wasserressource (Grau-, Trink- oder Regenwasser) einfließen.
Mehr
Lydia Paetsch
,
Dieter Lohr
,
Johannes Burmeister
,
Robert Brandhuber
,
Elke Meinken
,
Martin Wiesmeier
Wirkung karbonisierter organischer Reststoffe auf die Bodenfruchtbarkeit (2018) Schriftenreihe der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft, 91 Seiten, 1. Auflage, August 2018 .
Dietmar Horn
,
Elke Meinken
,
Urs Schmidhalter
,
Daniel Hauck
,
Dieter Lohr
Charakterisierung der Düngewirkung alternativer P-Dünger im Zierpflanzenbau (2018) VDLUFA-Kongressband 2018 Münster, VDLUFA-Schriftenreihe 75, 104-111 .
Dieter Lohr
,
P. Tillmann
,
Elke Meinken
Verwendung von Agar-Platten als Kontrollproben in der Nahinfrarotspektroskopie (2017) VDLUFA-Kongressband 2016 Rostock, VDLUFA-Schriftenreihe 73 , S. 617-624.
Dieter Lohr
,
Elke Meinken
Qualitätssicherung in der Analytik – Verdeckter Ringversuch mit Kultursubstraten (2016) VDLUFA-Kongressband 2015 Göttingen, VDLUFA-Schriftenreihe 71 , S. 753-759.
Elke Meinken
,
Annette Bucher
,
Katharina Anneser
,
Martin Jauch
,
Hermann Konnemann
,
Dieter Lohr
Leitfaden für die Düngung im Garten – In fünf Schritten zur erfolgreichen Düngung (2011) Berichte der Bayerischen Gartenakademie 2, Hrsg.: Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG), Veitshöchheim .
In the wake of the decarbonisation of the entire economy, the use of peat in horticulture is under increasing pressure. In Germany, wood fibre is by far the most important substitute in growing media for professional horticulture. However, due to readily microbial degradability and a wide C:N ratio, nitrogen immobilization is a major problem of wood fibre products and considerably limits their use. Concurrently, stability of wood fibre is assessed by incubation experiments in which the change of mineral nitrogen is measured. However, these experiments have three shortcomings: First, they are quite labour and time-consuming as incubation period is up to 21 days. Second, if long-term fertilizers – especially urea-aldehyde condensation products – are applied by the manufacturer, the experiments only provide information about the stability of the N balance, but not about the stability of the material itself. Third, comparability and repeatability of the incubation experiments are rather poor. To overcome these shortcomings new approaches to evaluate stability of wood fibre were tested.The setup of the first approach is similar to the currently used incubation experiments. However, the incubation period is only five days and additionally to change in mineral nitrogen from the beginning to the end of the experiment, carbon mineralization is analysed continuously by Oxitop®-C measuring heads. The second approach focusses on the characterization of readily decomposable nitrogen and carbon fractions in the wood fibre. On the one hand, hydrolysable nitrogen and carbon is measured and on the other hand, a stepwise thermal fractionation of carbon under pyrolytic conditions is done. The results of the two approaches are compared to nitrogen immobilization measured in common incubation experiments and further validated by nitrogen balances deduced form short-term pot experiments with Chinese cabbage.
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Dieter Lohr
,
Bettina Babel
,
Carina Lau
,
Nolwen Levaillant
,
Felix Prell
,
Daniel Hauck
Due to depletion of global phosphorus resources, there is an increasing interest in phosphorus recycling products as fertilizer for growing media. However, in contrast to currently used fertilizers, which are almost completely based on calcium phosphates, at least in sewage-sludge based recycling products a remarkably amounts of phosphorus can be bound to iron or aluminum. In previous studies, the CaCl2/DTPA (CAT) and CAL method partly underestimated plant availability of such sewage-sludge based recycling products, which might be due to a low solubility of iron- and aluminium-bound phosphorus in these two extractants. Thus, a pot trial with marigold was done: plants were fertilized with mono-calcium phosphate (MCaP), di-calcium phosphate (DCaP), tri-calcium phosphate (TCaP), aluminium phosphate (AlP) or iron phosphate (FeP) at growing media pH of 5.5 and 6.5, respectively. No effect on plant growth was observed for the three calcium phosphates irrespectively of pH. However, plant fresh weight was reduced if P was applied as FeP and AlP, whereby no effect of pH was found for AlP but for FeP. Against expectations, plant availability was poorer at the higher pH. In contrary to fresh weight, P uptake of plants decreases from mono- to tri-calcium phosphate and with increasing pH. For aluminium and iron phosphates results for P uptake was comparable to those reported for fresh weight. Whereas plant availability of the three calcium phosphates was well reflected by CAT and overestimated by CAL, P uptake from iron phosphate was strongly underestimated by CAT but matches CAL soluble P. Availability of aluminum phosphate was strongly underestimated by both extractants as well as by the combination of CAT and CAL soluble phosphorus. This supports previous findings for various sewage-sludge based products and raises the question of the need of other extractants.
Extensive green roofs are a key component of urban water management in the future. On the one hand, they should mitigate urban heat islands, for which evapotranspiration has to be maximized, and on the other hand, they are supposed to reduce the risk of urban floods after heavy precipitation events. To achieve these goals, an exact measurement of the water supply status is necessary. In arable soils as well as in organic growing media, dielectric sensors are widely common. However, there is only little knowledge about the suitability of this kind of sensors for mineral and coarse-textured substrates used for extensive green roofs. In the current research four dielectric sensors (EC-5, 10 HS, SMT 100 and Aquaflex TR) were tested using five different green roof substrates. The five substrates were filled in plastic boxes of 80 x 60 cm. Substrate height was 15 cm and the four sensors were placed at half height. Afterwards, white lupine was sown and cultivated up to a height of about 30 cm. For testing the sensors, the substrates were saturated with water and then they have been left to dry out until plants show severe signs of wilt. During dry out, the sensor signals as well as the weight of the boxes were recorded automatically every five minutes. For each substrate six consecutive drying cycles were done. With exception of the Aquaflex TR, for all sensors output signals were closely linear correlated to the weight loss and signal ranges were comparable for the six drying cycles. However, significant differences in output signals of the sensors between the five tested substrates were observed. This indicates a need for substrate specific calibrations. The relation between the output signal of the Aquaflex TR and the weight loss was not linear, but also reproducible and suitable to assess water supply status of plants.
Traditionally in Germany, chopped hop bines are returned to hop gardens after the harvest season in late autumn. However, due to more stringent legal regulations addressing the application of manure, this common practice is banned. Furthermore, the return of hop residues bears phytopathological risks, such as the spreading of Verticillium spores. Aerobic composting of hop bines might solve both problems. Nitrogen is conserved over winter, and pathogens are killed due to high temperatures during composting. However, nitrogen release from mature composts is relatively poor. Thus, in a pot trial, the nitrogen fertilizing effect of aerobically composted hop bines was compared to that of fresh hop bines (air-dried directly after harvest), aged hop bines (stored on a heap for four weeks according to common practice) as well as mature green waste compost and green manure (Phacelia). Lamb's lettuce was cultivated in balcony boxes filled with topsoil used for arable crops. The plant density was 116 plants m-2, and nitrogen was applied on a basis of 130 kg ha‑1. Nitrogen from hop bines, green waste compost, and green manure was estimated to become plant available at rates of 100, 75, 50, and 25%, respectively. The control was fertilized with ammonium nitrate. With the exceptions of composted hop bines and green manure, plant growth in organic fertilized treatments was significantly less compared to the control, even if only 25% of the nitrogen was estimated to become plant available. The fertilizing effect of composted hop bines was comparable to that of fresh hop bines and higher than aged ones. However, nitrogen release of all kinds of hop bines was significantly less compared to Phacelia. The results indicate that nitrogen in hop bines can be conserved over winter by aerobic composting, but due to remarkable gaseous N losses during the composting process, the overall efficiency is relatively poor.
Due to high nitrate loads in ground water, the German government tightened up legal regulations addressing the application of green manure crops during the last years. Among others, the current practice of putting back chopped hop bines to hop gardens after harvest was banned. However, there is a lack of knowledge about the nitrogen dynamics of chopped hop bines and their contribution to nitrate leaching. Indeed, pot trials revealed a fertilization effect of chopped hop bines, but in incubation experiments, no increase of mineral nitrogen was found. This might be due to the heterogeneity of hop bines, which consist of N rich, “green” parts (leaves, small branches) as well as the “woody” main stem. To test this hypothesis a pot trial with Italian ryegrass and an incubation experiment were conducted using “green” and “woody” hop material at various ratios. Therefore, entire hop bines were cut off and after removal of the cones divided into leaves, petioles, residues of cones and small side shoots (“green”) as well as into the lignified parts of the stem (“woody”). The two fractions were applied to an arable soil with ratios of 100:0, 70:30, 50:50, 30:70, 10:90 and 0:100 on a mass base, respectively. N uptake of ryegrass as well as net mineralization in unplanted Mitscherlich vessels were measured. Results confirmed the hypothesis: N uptake by plants was significantly higher than net mineralization in unplanted pots. For the woody material a nitrogen immobilization potential of about 4 to 5 g kg‑1 dry matter was found, whereas for green material a mineral fertilizer equivalent of 18% was calculated. Overall, the results indicate that application of chopped hop bines is not part of the nitrate problem but might be - in combination with catch crops - a good strategy to preserve the bounded nitrogen available for the next growing season.
Due to coarse textured, fast-draining growing media with poor buffer capacity, nitrogen leaching after heavy rainfall is a major concern in container nurseries. The amendment of growing media with Chabazite – a natural zeolite with high ammonium (NH4+) exchange capacity – in combination with NH4+ fertilization might reduce nitrogen losses significantly. This was tested in a pot trial with Photinia fraseri. Growing media amended with Chabazite were compared with a pumice containing growing medium as control. Chabazite was used on the one hand untreated and on the other hand it was charged with ammonium sulfate ((NH4)2SO4) with loads of 1 and 5 g ammonium nitrogen (NH4-N) pot‑1. During the first part of the trial, pots with untreated Chabazite were repeatedly fertilized with NH4+ and leached after each fertilizer application. Pots with charged Chabazite were also leached on the same dates. In the second part, pots with untreated Chabazite received an excessive NH4+ supply and were leached several times afterwards. In both parts of the trial, NH4+ was adsorbed by Chabazite after fertilization. Higher amounts of NH4+ were leached from growing media with pumice than from those with untreated Chabazite. In leachates from growing media with NH4+-charged Chabazite, higher amounts of nitrate (NO3-) were only found in the case of charging with 5 g N pot‑1. Whereas after excessive NH4+ fertilization leaching of NH4+ remained low in presence of Chabazite, summing up to 5% of the applied N, in the control leached NH4+ was 28% of fertilized NH4+. Thus, it can be concluded that fertilized NH4+ was adsorbed to Chabazite and thus protected from direct leaching as well as from nitrification and subsequent leaching as NO3-. This protection decreased with increasing NH4+ charging of Chabazite. Hence, the combination of Chabazite with repeated NH4+ fertilization is a promising approach to reduce nitrogen leaching from container nurseries.
Amendment of growing media with Chabazite, a natural zeolite with a high ammonium sorption capacity, in combination with ammonium fertilization might be a promising approach to reduce nitrogen leaching in container nurseries. However, it is unclear if ammonium, which is adsorbed to Chabazite is still plant-available. Thus, a pot trial with Photinia fraseri was conducted with growing media containing 25 vol % of either pumice or Chabazite. Chabazite firstly was used as received and secondly was charged with two levels of ammonium resulting in nitrogen loads of 1 and 5 g N pot‑1, respectively. The untreated Chabazite was fertilized with 1 g N pot‑1 as ammonium sulfate divided in repeated applications in accordance with the control (pumice). In these two treatments plant growth and nitrogen uptake was more or less the same. Plants in the growing media with NH4-charged Chabazite receiving also 1 g N pot‑1 produced a significantly lower fresh mass compared to the untreated Chabazite and pumice and suffered from slight nitrogen deficiency. If 5 g N pot‑1 were applied with charged Chabazite, plants grew better and took up more nitrogen. The results indicate that Chabazite did not influence negatively plant availability of fertilized ammonium. However, ammonium from charged Chabazite is only partly plant-available. With increasing NH4 charging of Chabazite, ammonium and nitrate accumulated in the growing media.
Green roofs play a crucial role in climate change mitigation strategies. On the one hand, they should reduce the risk of urban floods after heavy rainfalls. On the other hand, they should cool the city by evapotranspiration and avoid the formation of urban heat islands. However, concurrently most green roofs in Germany are extensive ones. They are designed as dry sites, with shallow and well-drained vegetation layers, no additional irrigation and greened with highly drought-adapted plants - mainly sedum. Indeed, during the last years a new kind of extensive green roofs – still with shallow vegetation layers – but equipped with sub-surface irrigation and voluminous retention elements as temporary water storage beneath the vegetation layer as well as greened with plants with high transpiration, were developed. But also these new kind of green roofs are facing a conflict of objectives between storm water retention and cooling performance. To solve this conflict of objectives an adaptive and sensor based water management system was developed. It consists of two main components: Irrigation management of the plants and management of storm water runoff, especially the control of the retention element. For the irrigation management a decision matrix was developed which adapts the irrigation strategy, depending if cooling performance or water retention has higher priority. Prioritization is based on thermal discomfort and rain forecast. The decision matrix uses environmental data, data of the weather forecast and information about water resources (e.g. grey water, water supply in the retention element). For management of storm water, run-off is actively controlled and the vegetation layer used as temporary water storage. In combination with a retention element, this can quadruple water retention capacity of green roofs. The amount of water stored in the green roof system – especially the retention element – is mainly controlled on basis of real-time, radar-based precipitation data.
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Johannes Görl
,
Dieter Lohr
,
Elke Meinken
Effect of co-composted biochar on nitrogen availability to spinach (2022) 31. International Horticultural Congress (IHC2022); International symposium on plant nutrition, fertilization, soil management .
Co-composted biochar is suspected to be an effective sorbent for nitrate and thus might reduce nitrate leaching from agricultural soils. However, the underlying mechanism is unknown now and the effect on nitrogen availability is under discussion. In the current study, a pot trial with spinach was conducted to evaluate the influence of two co-composted biochars on nitrogen availability. Two wood-based biochars were co-composted with grass clippings and woody scrap material from landscaping activities. Additionally, a compost without biochar was prepared. Composts were mixed to an arable soil at rates of 30, 60 and 120 t ha-1 and nitrate was applied on basis of 100 kg N per hectare. Afterwards, mixtures were filled in balcony boxes, moisturized and placed in a greenhouse for 40 days. As control the soil without compost was treated in the same way. Furthermore, additional treatments without and with the highest application rate, but without nitrogen fertilization, were prepared. After the 40 days these balcony boxes were also fertilized with 100 kg ha-1 of nitrogen and spinach – pre-cultivated in press pots – was planted in all balcony boxes. Irrespectively of application rates and – in case of the highest application rate – of date of nitrogen fertilization, no negative effect of co-composted biochar on N uptake was observed. In addition, the nitrogen balance for treatments with co-composted biochar was not significantly different from the control. However, for treatments with compost without biochar an increasing balance shortfall with increasing amounts of compost was observed. This might due to a nitrogen immobilization of woody residues. In view of the fact, that N uptake by plants was comparable and significant amounts of easily extractable nitrate were found in the soil at the end of the experiment, we assume that the co-composted biochars used in this experiment had no adsorption capacity for nitrate.
Nitrogen dynamics of chopped hop bines - Effect of leaf to stem ratio (2021) 4th International Symposium on Horticulture in Europe, 09.-11.03.2021, virtual .
Annette Bucher
,
Dieter Lohr
,
Elke Meinken
Effect of non-charged and NH4-charged chabazite on growth and nitrogen uptake of Photonia fraseri 'Red Robin' (2021) 4th International Symposium on Horticulture in Europe, 09.-11.03. 2021, virtual .
Dieter Lohr
Keimpflanzenteste zur Qualitätsbeurteilung von Substraten und Böden. (2020) 30. Baum- und Bodenseminar; Jena .
HintergrundBegrünte Dachflächen sind in zweifacher Hinsicht Kernelemente von Mitigationsstrategien bezogen auf die Auswirkungen des Klimawandels im urbanen Raum. Einerseits sollen sie bei zukünftig häufiger auftretenden Starkregenereignissen das Risiko von Sturzfluten durch eine Verzögerung des Regenwasserabflusses reduzieren. Andererseits soll durch die Evapotranspiration der Flächen das thermische Milieu verbessert und die Entstehung von städtischen Hitzeinseln verhindert werden. Beides können die aktuell üblichen Extensivbegrünung auf Grund ihrer grundlegenden Konzeption – dünnschichtiger Aufbau mit schnelldrainenden Substraten und trockenheitsadaptierte Pflanzen – nicht leisten. In den letzten Jahren wurden daher neue Typen von Extensivbegrünungen entwickelt, die unter den Bezeichnungen Klima- bzw. Retentionsdach am Markt eingeführt wurden. Bei diesen Konzepten werden zum einen andere Pflanzengesellschaften verwendet und zum zweiten verfügen sie über ein größeres Wasserspeichervermögen ohne grundlegend höhere Anforderungen an die Gebäudestatik zu stellen. Allerdings bleibt bei diesen Systemen ein schwer lösbarer Zielkonflikt zwischen maximalem Wasserrückhalt und maximaler Evapotranspiration bestehen. Ersteres verlangt nach einem maximalen Speichervolumen und damit einem geringen Wassergehalt im Substrat, während für den zweiten Aspekt eine gleichbleibend hohe Substratfeuchte notwendig ist. Zielstellung und ForschungsansatzIm Forschungsvorhaben werden diese beiden gegenläufigen Aspekte bei der Entwicklung eines adaptiven, sensorgestützten Bewässerungsmanagements für neuartige, extensive Dachbegrünungen berücksichtigt. Grundlage für das Bewässerungsmanagement sind zum einen Vor-Ort gemessenen Umweltdaten (z.B. Substratfeuchte, Wasservorrat im Unterbau, Lufttemperatur), Daten der kurz- und mittelfristigen Wettervorhersage (Niederschläge, Temperatur, Einstrahlung, Evapotranspiration) sowie die zur Verfügung stehenden Wasserressourcen für die Bewässerung (Trink-, Grau- oder Regenwasser). Die Parametrisierung des Bewässerungsmanagements erfolgt auf Basis von Messwerten (z.B. zur Evapotranspirationsleistung von Dachbegrünungen in Abhängigkeit von den Wetterbedingungen sowie der Substratfeuchte) die an sechs realitätsnahen, kleinmaßstäblichen Dachbegrünungsmodellen (s. Abb. 1) erhoben werden. Der Wasserhaushalt in den Modulen wird über eine kontinuierliche Wägung erfasst, zudem sind in den Modellen unter anderem Sensoren zur Erfassung der Substratfeuchte und -temperatur sowie der Luftfeuchte und -temperatur verbaut. Des Weiteren sind alle Modelle mit einem Niederschlagssimulator, mit dem Regenereignisse von einem leichten Dauerregen bis zu einem extremen Gewitterschauer nachgestellt werden können, ausgestattet. Des Weiteren kann der Regenwasserabfluss mit hoher zeitlicher Auflösung gemessen werden.Aktueller Stand der ArbeitenDer Aufbau der sechs Dachbegrünungsmodelle ist inzwischen abgeschlossen. Nach grundlegenden Funktionstest wurden die ersten Niederschlagsereignisse simuliert und mit der fortlaufenden Datenerfassung begonnen. Zudem wurden automatisierte Schnittstellen zum Abruf und zur Auswertung der benötigten Vorhersagewerte geschaffen. Dabei handelt es sich um Daten, die vom DWD über den Serverservice Open-Data allgemein zugänglich zur Verfügung gestellt werden. Zum einen werden kurz- und mittelfristige Vorhersagen (bis + 72 h) u.a. zum Niederschlag, der Einstrahlung, der Temperatur und der potentiellen Evapotranspiration herangezogen, die aus den MOSMIX-L-Datensätzen – einer statistisch optimierten Punktvorhersage, die viermal täglich aktualisiert wird und stündliche Prognosewerte für die nächsten zehn Tage liefert – stammen. Auf Basis dieser Daten soll insbesondere die Bewässerung der Vegetation gesteuert werden. Der zweite Datensatz sind räumlich hochaufgelöste, radarbasierte Niederschlagskarten (RADVOR). Diese Karten werden alle 15 min mit einer Zeitverzögerung von einer Stunde bereitgestellt. Sie liefern für 1 km² große Rasterpunkte die aktuelle Niederschlagsmenge sowie zwei Kurzeitvorhersagen (+60 und +120 min). Auf Basis dieser Daten soll der Wasserstand im Retentionselement reguliert werden. Zum einen soll bei angekündigten Starkregenereignissen das Wasser aus dem Retentionselement frühzeitig abgelassen werden, zum zweiten soll die Geschwindigkeit des Wasserablaufs während eines Starkregens reguliert werden.Geplante Arbeiten Mit Beginn der Vegetationsperiode werden fortlaufende Messserien gestartet, bei denen vor allem die Evapotranspirationsleistung der Pflanzen in Abhängigkeit von den Wetterbedingungen und der Substratfeuchte sowie der Verlauf des Drainwasserablaufs nach unterschiedlichen Niederschlagsereignissen ermittelt werden. Mit diesen Daten wird das Bewässerungsmanagement parametrisiert. Zeitglich sollen Messungen unter Realbedingungen mit einer mobilen Sensorplattform, deren Prototyp aktuell von der Fa. ZinCo getestet wird, erfolgen, um die Übertragbarkeit der gewonnenen Daten zu prüfen.
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Dieter Lohr
Torfersatz in Balkonkästen und Pflanzgefäßen (2020) Gartenseminar der Kreisfachberatung für Gartenkultur und Landespflege im Landkreis Rosenheim; Schechen / Hochstätt .
Begrünte Dachflächen spielen eine wichtige Rolle im städtischen Wassermanagement und sind in zweierlei Hinsicht zentrale Bausteine von Mitigationsstrategien bezogen auf die Auswirkungen des Klimawandels im urbanen Raum. Einerseits sollen sie bei immer öfter auftretenden Starkregenereignissen das Risiko von Sturzfluten durch eine Verzögerung des Regenwasserabflusses reduzieren. Zum zweiten soll durch die Evapotranspiration der Flächen das thermische Milieu verbessert und die Entstehung von städtischen Hitzeinseln verhindert werden. Derzeit wird jedoch ein Großteil der Dachbegrünungen extensiv gestaltet, d.h. als Trockenstandorte mit dünnen Vegetationstragschichten und einer trockenheitsadaptierten, verdunstungsarmen Vegetation. Dies läuft beiden Aspekten - Verbesserung des Stadtklimas sowie Verzögerung des Wasserablaufs - zuwider. Im Rahmen eines früheren Forschungsprojektes konnte gezeigt werden, dass mit extensiven, relativ kostengünstigen Dachbegrünungen bei Verwendung verdunstungsstarker Pflanzen eine erhebliche Verdunstungskühlung erzielt werden kann. Ein Ansatz zur Verbesserung des Wasserrückhalts sind Retentionsdächer, bei denen der Wasserablauf durch spezielle Drainelemente, die von der Vegetationstragschicht kapillar entkoppelt sind, stark verzögert wird. Im Forschungsvorhaben sollen diese beiden Aspekte verknüpft und ein adaptives, sensorgestütztes Bewässerungsmanagement für modifizierte, extensive Dachbegrünungen unter Nutzbarmachung des Retentionsspeichers entwickelt werden. Unter Einbeziehung von Umweltdaten (Substratfeuchte, Lufttemperatur, Einstrahlung), der Wettervorhersage (z.B. anstehende Niederschläge) sowie der verfügbaren Wasserressourcen (Regen- oder Trinkwasser) wird die Bewässerungsstrategie kontinuierlich angepasst. So soll z.B. bei angekündigten Starkregenereignissen der Wasservorrat im System (Substrat und Drain-/ Retentionselemente) minimiert werden, um einen maximalen Wasserrückhalt zu erzielen. Gleichzeitig sollen unnötige Wasserverluste bei der Bewässerung vermieden werden. Die Untersuchungen sind in drei aufeinander aufbauende Phasen gegliedert. In der ersten Projektphase, die schon weitgehend abgeschlossen ist, wurde aus fünf grundsätzlich geeigneten Sensoren der für die Bodenfeuchtemessung in Substraten für extensive Dachbegrünungen am besten geeignetste ermittelt und kalibriert. Die derzeitige zweite Phase des Projekts bildet das Kernstück des Vorhabens. Hierfür wurden im Gewächshaus sechs realitätsnahe kleinmaßstäbliche Dachbegrünungsmodelle mit unterschiedlichem Systemaufbau (Substratdicke, Vegetation, Drain- und Retentionselemente) errichtet und mit den in Phase I ermittelten Bodenfeuchtesensoren sowie Sensoren zur Erfassung von Klimadaten (Temperatur, Einstrahlung u.ä.) ausgestattet. Um den Wasserhaushalt im Substrat detailliert nachverfolgen zu können, sind die Modelle wägbar und das entstehende Drainwasser kann aufgefangen werden (siehe Abbildung). In einem der sechs Modelle wurde zudem ein modifiziertes Retentionselement eingebaut, dessen Wasservorrat kontinuierlich erfasst und aktiv beeinflusst werden kann. Um Starkregenereignisse simulieren zu können, werden die Modelle mit einem Niederschlagssimulator ausgerüstet. Über zwei Vegetationsperioden hinweg werden verschiedene Wetterszenarien (Niederschlag, Temperatur, Luftfeuchte) simuliert und ein adaptives Modell für die Bewässerungssteuerung entwickelt. Zentrale Fragestellungen sind dabei: Welchen Beitrag leisten einzelne Komponenten zum Regenwasserrückhalt? Wie lange dauert es, den Wasservorrat im Substrat auf ein Minimum zu reduzieren? Auf welchem Minimalniveau kann der Wassergehalt im Substrat gehalten werden ohne die Vegetation zu schädigen? Welche Bewässerungsstrategie ist für eine maximale Verdunstungsleistung notwendig? In der dritten Phase, die parallel zur zweiten Vegetationsperiode von Phase II stattfinden wird, soll das Bewässerungsmodell unter Freilandbedingen validiert werden. Hierfür ist geplant, auf bereits vorhandene, gut etablierte Dachbegrünungen zurückzugreifen. Der gesamte Forschungsansatz stützt sich auf bewährte Komponenten, die - sofern notwendig - lediglich modifiziert und adaptiert werden. Dies betrifft zum Beispiel Sensoren zur Messung der Bodenfeuchte oder die Komponenten zur Erfassung und Nutzung des Wasservorrats im Retentionselement. Bei der Softwareentwicklung werden nur Module genutzt, die eine spätere Veröffentlichung des Quellcodes unter GNU-Lizensierung möglich machen. Somit können die Ergebnisse einfach und schnell in die Praxis umgesetzt werden. Zusätzlich wird darauf geachtet, dass durch die notwendige Technik bzw. die Bewässerungsstrategie keine erhöhten Anforderungen an die Gebäude-/Dachstatik entstehen, so dass auch bereits bestehende extensive Dachbegrünungen entsprechend nachgerüstet werden können.
Tim Eickenscheidt
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Carla Bockermann
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Dominik Bodenmüller
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Theo Großkinsky
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Sarah Gutermuth
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Michael Hafner
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Hans Hartmann
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Christina Hartung
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Hauke Heuwinkel
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Martin Kapfer
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Johann Krimmer
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Martin Krus
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Carina Kuchler
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Daniel Kuptz
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Dieter Lohr
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Robert Mack
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Ulrich Mäck
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Simone Mann
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Elke Meinken
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Christoph Moning
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Elisabeth Rist
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Claudia Schön
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Tobias Schröder
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Anja Schumann
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Werner Theuerkorn
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Cordt Zollfrank
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Matthias Drösler
Ralf Walker
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Dieter Schenk
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Martin Jauch
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Irena Krummradt
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Heinz-Josef Schmitz
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Dieter Lohr
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Elke Meinken
Optimierung der Evapotranspirations- und Kühlleistung extensiver Dachbegrünungen durch gezielte Nutzung von Grauwasser (2016) Abschlussbericht über das unter dem AZ 28577-23 von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderte Forschungsprojekt, 2016 .
Dieter Lohr
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Elke Meinken
Verbesserung der pflanzenbaulichen Eignung von HTC-Kohle durch eine Co-Kompostierung (2015) Versuche im deutschen Gartenbau 2015 ‒ Gemüsebau, ePaper , S. 464-468.
Dieter Lohr
3 Prüfberichte über die Untersuchung der Wurzelfestigkeit von Bahnen und Beschichtungen für private Auftraggeber (Verlängerung bzw. Übertragung von Berichten) (2014)
Dieter Lohr
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Elke Meinken
Einsatz der Nah-Infrarot-Spektroskopie - ein neuer Ansatz zur Beurteilung der Qualität von Zierpflanzenstecklingen (2013) Infodienst Weihenstephan, Juni 2013 .
Dieter Lohr
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Elke Meinken
Einfluss unterschiedlicher Langzeitdünger auf das Wachstum von Impatiens Cultivars Neuguinea-Gruppe unter Berücksichtigung einer mehrwöchigen Lagerung des Substrates (2006) Bericht für privaten Auftraggeber .
Dieter Lohr
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Elke Meinken
Wachstum einer gemischten Balkonkastenbepflanzung in torffreien beziehungsweise torfreduzierten Substraten (2006) Bericht für privaten Auftraggeber .
Dieter Lohr
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Martin Jauch
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Elke Meinken
Untersuchungen zur Eignung von Flexipack für den Pflanzenbau (2006) Bericht für privaten Auftraggeber .
Durch innovative Konzepte soll der Beitrag von extensiven Dachbegrünungen zu einer naturnahen Regenwasserbewirtschaftung und zur Überflutungsvorsorge im urbanen Raum maximiert werden.
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Im Rahmen des Vorhabens soll der Beleg erbracht werden, dass ein weitestgehender Torfverzicht im Zierpflanzenbau unter Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit der Gartenbaubetriebe möglich ist.
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