Die semiaride Steppe der Inneren Mongolei (China) ist ein gefährdetes Ökosystem. Der Wandel vom traditionellen nomadischen Lebensstil hin zur konventionellen Landwirtschaft überlastet die Steppe und führt zu Degradierung und Desertifikation. Besonders die intensive Beweidung belastet die weiten Grasflächen und mindert deren natürliches Potential Kohlen-stoff (C) im Boden zu speichern. Um den Einfluss unterschiedlicher Beweidungsintensitäten auf die semiaride Steppe zu untersuchen, wurden im Rahmen des Projektes Matter fluxes in grasslands of Inner Mongolia as influenced by stocking rate (MAGIM) das Einzugsgebiet des Xilin Flusses in der Inneren Mongolei von 2004 bis 2009 untersucht. Dafür wurden u. a. meteorologische und Eddykovarianz-Messungen an definierten Standorten durchgeführt. Ziel dieser Messungen war es, die Unterschiede im Energiehaushalt und den Kohlendioxid- und Wasserflüssen (CO2- und H2O-Flüsse) für die dominanten Steppenarten und unter verschiedenen Beweidungsintensitäten zu erfassen. Die Schließung der Energiebilanz ergab eine Schließungslücke von 10 – 30% in Abhängigkeit der meteorologischen Bedingungen, wobei die Lücke unter feuchten Bedingungen kleiner ist. Die gemessenen CO2- und H2O-Flüsse sind klein im Vergleich zu Grasländern in den gemäßigten Zonen und reagieren sensitiv auf Veränderungen der Einflussfaktoren. Dabei ist die Evapotranspiration (ET) eng an den eingehenden Niederschlag (P) gekoppelt und über längere Zeiträume wie ein Jahr entspricht ET dem P (ET: 185,7 mm a-1 bis 242 mm a-1; P: 138 mm a-1 bis 332 mm a-1). Die Jahressummen für den Nettoökosystemaustausch (NEE) reichen von -10,7 g C m-2 a-1 (2005) bis -67,5 g C m-2 a-1 (2007) für die unbeweidete Steppe und charakterisieren diese als eine leichte Nettosenke für atmosphärisches CO2. Grundsätzlich zeigt die unbeweidete Steppe eine höherer C-Sequestrierung (maximale C-Sequestrierung im Mittel -0,06 g C m-2 s-1) als die beweidete Steppe (maximale C-Sequestrierung im Mittel -0,02 g C m-2 s-1). Die Messergebnisse zeigen, dass die Steppe unter trockenen Verhältnissen zur CO2-Quelle wird, unter erhöhten Niederschlagsbedingungen zur CO2-Senke und die Beweidung die C-Sequestrierung des Ökosystems unter beiden Bedingungen einschränkt. Im Vergleich der beiden Steppenarten (Leymus chinensis und Stipa grandis) konnte für Leymus chinensis eine höhere Trockentoleranz beobachtet werden. Diese führt zu einer höheren C-Sequestrierung unter trockeneren Verhältnissen. Unabhängig von der Steppenart sind die wichtigsten Einflüsse auf das Ökosystem die Bodenfeuchte, die vom eingehenden P abhängt, die Temperatur (T) und die Beweidung. Diese Faktoren können dabei nicht unabhängig voneinander betrachtet werden. Der Einfluss durch die Beweidung beeinflusst das Ökosystem nachhaltig, wobei die Intensität und die Dauer (Jahre) der Beweidung entscheidend sind, da nicht nur die oberirdische Biomasse reduziert wird, sondern gleichzeitig die Bodeneigenschaften. Um die Sensitivität auf den CO2- und H2O-Austausch der semiariden Steppe über die Messungen hinaus abzuschätzen, wurden Simulationen mit den Modellen BROOK90 und DAILYDAYCENT (DDC) durchgeführt. Beide Modelle konnten gut an die Bedingungen der semiariden Steppe angepasst werden, wobei die Übereinstimmung zwischen der gemessenen und modellierten ET für BROOK90 besser war (r2 = 0,7) als für DDC (r2= 0,34). Beide Modelle konnten gut die Dynamik der ET-Messungen wiedergeben. Die Sensitivitätsanalyse hat gezeigt, dass die Beziehung zwischen P und ET entscheidend für das Ökosystem ist und sich Änderungen in der T nur zum Ende und Beginn der Vegetationsperiode auf den Wasseraustausch auswirken. DDC konnte sehr gut den gemessenen CO2-Austausch simulieren. Die Ergebnisse zeigen die Sensitivität gegenüber den klimatischen Faktoren T, P und der Beweidung. Die CO2-Flüsse werden durch hohe Beweidungsintensitäten so stark minimiert, dass andere Einflussfaktoren dahinter zurücktreten. Bei leichten Beweidungsintensitäten wirkt sich dagegen besonders der P auf die Austauschprozesse aus. Die DDC-Ergebnisse zeigen, dass unter den derzeitigen Bedingungen der bodenorganische Kohlenstoff (SOC) verringert wird, also C aus dem Boden freigesetzt wird. Auch unter unbeweideten Verhältnissen steigt der SOC nicht wieder auf das Ausgangsniveau (von vor der Beweidung) an. Die Ergebnisse zeigten, dass die C-Sequestrierung der Steppe nur erhöht werden kann, wenn der P steigt, die T in einem Optimumbereich (+/- 2°C) bleibt und die Beweidung minimiert wird. Die Messungen und Modellergebnisse zeigen, dass der Niederschlag der limitierende Faktor der semiariden Steppe ist. P bestimmt die Bodenfeuchte, diese wiederum beeinflusst das Pflanzenwachstum und somit den CO2- und H2O-Austausch der Pflanzen. Die Beweidung strapaziert das Ökosystem und reduziert dadurch die CO2- und H2O-Flüsse und verändert die Bodeneigenschaften nachhaltig. Unabhängig von der klimatischen Entwicklung, ist die derzeitige überwiegend hohe Beweidungsintensität der Steppe eine Belastung für das Ökosystem und schränkt das Pflanzenwachstum langfristig ein, was u. a. die Desertifikation begünstigt. / Semiarid grasslands in Inner Mongolia (China) are degrading. The change from the traditional Nomadic lifestyle to conventional agriculture stresses the semiarid grasslands and increases desertification. In particular, intense grazing of the semiarid grasslands reduces their potential of storing carbon (C) in the soil. In the project Matter fluxes in grasslands of Inner Mongolia as influenced by stocking rate (MAGIM) a team of scientists researched the catchment area of the Xilin River to investigate impacts of different grazing intensities on semiarid grasslands. Meteorological and eddy covariance measurements took place from 2004 to 2009. The aim of the measurements was to examine the energy balance and the exchange of the carbon dioxide (CO2) and water (H2O) fluxes of the dominant grasslands in Inner Mongolia under different grazing intensities. The energy balance could be closed by 70 – 90% depending on the driving factors. The energy balance shows a smaller gap for moist conditions. The CO2 und H2O fluxes in the study area are much smaller than in temperate grasslands and show a high sensitivity towards the driving factors. Evapotranspiration (ET) is closely connected to the precipitation (P) and over longer periods of a year or more, ET nearly matches P (ET: 185.7 mm a-1 to 242 mm a-1; P: 138 mm a-1 to 332 mm a-1). The annual net ecosystem exchange (NEE) of ungrazed grassland ranges from -10.7 g C m-2 a-1 (2005) to -67.5 g C m-2 a-1 (2007), which makes the grassland a small CO2-sink. Overall, ungrazed grassland shows higher C sequestration (averaged maximum -0.06 g C m-2 s-1) than grazed grassland (averaged maximum -0.02 g C m-2 s-1). The measurements show the semiarid grassland as a CO2-source under dry conditions and as a CO2-sink under moist conditions, while grazing decreases the C sequestration for both climatic conditions. A comparison of the two dominant steppe types (Leymus chinensis and Stipa grandis) showed a higher tolerance for Leymus chinensis under dry conditions, which resulted in higher C sequestration for this vegetation. Besides the steppe type, the main driving factors are P, temperature (T) and grazing. These factors can not only be considered in isolation, but cross correlation needs to get considered as well. Grazing affects the sustainability of the ecosystem, with an increasing impact due to grazing intensity and duration (years). The impact of grazing influences the vegetation directly and shows indirect impacts for the soil properties. Simulations with the models BROOK90 and DAILYDAYCENT (DDC) enable a sensitivity analysis of CO2 and H2O fluxes of the semiarid grassland. Both models performed well, but BROOK90 showed a better fit to observed ET (r2 = 0.7) than DDC (r2= 0.34). Both models simulated the dynamics of the measured ET well. The sensitivity analysis showed a close relationship between P und ET and a smaller impact on ET due to a change in T. DDC performs well in the simulation of CO2 exchange dynamics of the semiarid grassland. The results show for high grazing intensities a decreasing influence of the other driving factors. A change in P has an influence on CO2 and H2O fluxes under low grazing intensities. The results also show a decrease in soil organic carbon (SOC) as grazing intensity increases (under current climatic conditions). An increase in SOC could only be achieved under an increase in P, an optimum T and low grazing intensities. The measurements and results of the simulations indentify P as the main driving factor controlling the CO2 and H2O fluxes in the semiarid grassland. P influences the soil moisture and this influences plant growth, which governs the CO2 and H2O exchange of the vegetation. Grazing decreases the CO2 and H2O exchange and affects the soil properties in the long term. Besides climate change, the current high grazing intensities of the semiarid grassland have a negative impact on the ecosystem, decreasing plant growth and increasing desertification.

Forschungsgegenstand war ein neuentwickeltes modulares Kassettensystem mit Hedera helix 'Woerner', das im Folgenden als hydroponische Nutzwand bezeichnet wurde. Die Lebensqualität in Ballungsräumen sinkt aufgrund von steigender Verdichtung. Stadtgrün verbessert die Lebensqualität und sorgt für lokale Klima- und Luftverbesserung. Allerdings besteht ein Nutzungskonflikt mit anderen Bebauungsvorhaben. Hier verspricht der Einsatz der hydroponischen Nutzwand ein hohes Potential, da das wandgebundene Fassadenbegrünungssystem weitgehend bodenunabhängig ist. Es erfolgte eine Studie zur Quantifizierung des Leistungspotenzials. Neben einer detaillierten Beschreibung des Kassettensystems und der Versuchsanlage, die eine nach Norden und eine nach Süden exponierte Nutzwand darstellte, erfolgte die Erstellung einer Wasserbilanz und eines abgeleiteten Bewässerungsplanes. Im Substrat wurden Untersuchungen zum Sauerstoffgehalt durchgeführt. Ebenso war auch die Wirkung auf das Bestandsklima ein wesentliches Kriterium, um das Kassettensystem zu beschreiben. Für die Leistungsabschätzung wurden Wachstumsanalysen zur Beschreibung der Pflanzenproduktion durchgeführt. Für einige Kassettenelemente wurde dabei im Wurzelraum ein Pflanzenstärkungsmittel mit Bacillus subtilis angewendet, mit dem Ziel, eine Wachstumssteigerung zu erreichen. In einem Austrocknungsversuch im Gewächshaus wurde der Effekt verschiedener Konzentrationen des Pflanzenstärkungsmittels auf eine erhöhte Stresstoleranz von Hedera helix 'Woerner' untersucht. Der Wasserhaushalt stellte einen gesonderten Schwerpunkt dar, bei dem zwei Ansätze zur Bewässerungssteuerung verfolgt wurden. Es erfolgte eine Modellierung der Evapotranspiration über Daten aus meteorologischen Messungen und Messungen zur Transpiration der Pflanzen im Bestand. In einem zweiten Ansatz wurden die Möglichkeiten der pflanzenbasierten Sensorik untersucht, wofür ein elektronischer Blattdickensensor zum Einsatz kam. Die Erkenntnisse aus der Dissertation sollten zeigen, welche Praxistauglichkeit eine hydroponische Nutzwand besitzt und ob sie lokal in der Lage ist, dem Problem sinkender Lebensqualität im städtischen Raum entgegenzuwirken.:I Inhaltsverzeichnis S. I II Abbildungsverzeichnis S. III III Tabellenverzeichnis S. X IV Formelverzeichnis S. XV V Abkürzungsverzeichnis S. XVII 1 Einleitung S. 1 2 Problemstellung S. 2 3 Zielsetzung S. 9 4 Kassettensystem S. 10 4.1 Material und Methoden S. 21 4.1.1 Versuchsanlage S. 21 4.1.2 Sauerstoffgehalt im Substrat S. 32 4.1.3 Mikroklimatische Einflüsse S. 34 4.2 Ergebnisse S. 43 4.2.1 Versuchsanlage S. 43 4.2.2 Sauerstoffgehalt im Substrat S. 49 4.2.3 Mikroklimatische Einflüsse S. 51 4.3 Diskussion S. 69 4.3.1 Versuchsanlage S. 70 4.3.2 Sauerstoffgehalt im Substrat S. 77 4.3.3 Mikroklimatische Einflüsse S. 78 4.4 Zusammenfassung S. 84 5 Wachstum S. 88 5.1 Material und Methoden S. 92 5.1.1 Wachstumsanalyse S. 92 5.1.2 Trockenstressversuch mit Bacillus subtilis FZB24® flüssig S. 102 5.2 Ergebnisse S. 108 5.2.1 Wachstumsanalysen S. 108 5.2.2 Trockenstressversuch mit Bacillus subtilis FZB24® flüssig S. 120 5.3 Diskussion S. 121 5.3.1 Wachstumsanalysen S. 121 5.3.2 Trockenstressversuch mit Bacillus subtilis FZB24® flüssig S. 125 5.4 Zusammenfassung S. 126 6 Wasserhaushalt S. 128 6.1 Material und Methoden S. 132 6.1.1 Transpiration von Einzelpflanzen S. 132 6.1.2 Evapotranspiration des Pflanzenbestandes S. 134 6.2 Ergebnisse S. 139 6.2.1 Transpiration von Einzelpflanzen S. 139 6.2.2 Evapotranspiration des Pflanzenbestandes S. 143 6.3 Diskussion S. 147 6.3.1 Transpiration von Einzelpflanzen S. 147 6.3.2 Evapotranspiration des Pflanzenbestandes S. 150 6.4 Exkurs Blattdickenmessung S. 151 6.5 Zusammenfassung S. 158 7 Schlussfolgerungen S. 161 8 Anhang Abbildungen S. 165 9 Anhang Tabellen S. 176 10 Literaturverzeichnis S. 191

Die Verdunstung ist die Klimaanlage der Erde. Sie verbindet den globalen Wasserkreislauf mit dem Energiekreislauf. Die Komponenten des Wasser- und Energiekreislaufs stehen für jeden Standort in einem dynamischen Gleichgewicht. Mit der Ausführung von Bauvorhaben wird in das Gleichgewicht eingegriffen. Entscheidend für die Beurteilung der Folgen für die Umwelt sind die langfristigen Auswirkungen. Diese können durch den Vergleich langjähriger mittlerer Jahresbilanzen vor und nach der Bebauung aufgezeigt werden. Bei der Genehmigung neuer Baugebiete müssen diese Auswirkungen ein Entscheidungskriterium werden, wenn der Eingriff in den Naturhaushalt so gering wie möglich gehalten werden soll. Nur die Betrachtung von einzelnen Starkregenereignissen ist nicht ausreichen. Von der Versiegelung der Oberflächen ist die Verdunstung in der Jahresbilanz stärker als die anderen Komponenten des Wasserkreislaufs betroffen. Trotzdem werden bisher bei der Planung neuer Baugebiete hauptsächlich der Oberflächenabfluss und in zunehmendem Maße die Versickerung untersucht. Die Reduzierung der Verdunstung wird zumeist vernachlässigt. Ursache für diese Reduzierung ist die fehlende Zwischenspeicherung des Wassers. Das wirkt sich direkt auf den Energiekreislauf aus, da die nicht für den Verdunstungsprozess benötigte Energie in den bodennahen Schichten bleibt. Im ersten Teil werden die Einflussfaktoren auf die Verdunstung erläutert und ein Überblick über die Berechnungsmethoden gegeben. Im zweiten Teil werden die Oberflächen unbebauter und bebauter Gebiete systematisiert und in Landnutzungsarten unterteilt. Für diese werden die hydrologischen und energetischen Eigenschaften und deren Auswirkungen auf den Wasser- und Energiehaushalt erläutert und die mittleren Jahresbilanzen berechnet. Die tatsächliche Verdunstung wird auf der Basis der Gras-Referenzverdunstung und der Landnutzungsart ermittelt. Ausgangswerte sind langjährige meteorologische Jahresmittelwerte. Die Verdunstung von Wasserflächen wird mit dem Temperaturgleichgewichtsverfahren berechnet. Mit den vorgestellten Verfahren können Einzugsgebiete von Bebauungsplangröße untersucht werden. Es werden Lösungen zur Beibehaltung eines möglichst hohen Verdunstungsanteils in bebauten Gebieten vorgeschlagen. Ansatzpunkt ist dabei stets die Zwi-schenspeicherung des Regenwassers. Am wirkungsvollsten sind dabei Dachbegrünungen, Wasserflächen und Bäume. Das Verfahren wird an zwei Beispielen angewandt - die Erschließung eines Industriegebietes auf einer vorher land- und forstwirtschaftlich genutzten Fläche in Treuen im Vogtland und der Neubau einer Untergrundstation im Zentrum der schwedischen Großstadt Malmö. / Evapotranspiration could be called the air-conditioner of the earth. It is connecting the water and the energy cycle. The components of the water and energy cycle are related to each other in a dynamic system. Urban development is interfering with this system. Changes of the water and energy balance resulting from construction can be calculated on the basis of long-standing annual average balances and compared with the balance in the catchment area before construction. Before granting building permission, the impacts on the water and energy balance should be evaluated in order to minimize interference with nature. Causing long-term impacts must be considered beforehand in planning. Coping only with design storm events does not suffice. Evaporation is more intensely affected by the paving of streets and squares and by constructing buildings then the other components of the water cycle. However, up to now, in the process of design and planning permission of new development areas, the focus is on runoff and, increasingly, on infiltration of rainwater. The large reduction of evaporation is mostly neglected. The reason for the reduction is the lack of buffer storage for water. Thus directly affects the energy cycle. Energy which is not used for evaporation remains in the near-ground layers. In the first part, the factors influencing evaporation are explained and an overview over the methods of calculation is given. In the second part all surfaces of urban and natural areas are systematized and subdivided into types of land use. The hydrological and energy properties as well as their effects on the water and energy balance are elucidated for this types of land use and their average annual balances are calculated. Solutions are presented for retaining in urban areas an evaporation rate as high as possible. Starting point hereby is always the buffer storage of rainwater. Most effective measures are the installation of rooftop greening, open water surfaces and trees. The calculations are performed on the basis of the FAO reference evaporation and the types of land use. Starting values are long-stand average annual meteorologic values. The evaporation of water surfaces is calculated with the temperature balance model. The method is applied to two examples showing the impacts of land use change on water and energy balance: the development of agricultural and forest land in Saxony into an industrial development site, and the impact of the construction of an underground station in the centre of the City Malmö, Sweden.

Water BudgetThis chapter documents the hydrologic analysis of a watershed within the Windy Ridge mega-landslide of Central Utah to (1) create a water budget and (2) place a quantitative limit on the magnitude of climatic changes documented by Shurtliff et al. (2017) and Hudson et al. (2019). (1) A water budget was calculated over the last four years using instrumentation and weather stations both within and surrounding the watershed, In terms of precipitation input, 85% is released by the evapotranspiration of the Pinyon-Juniper forest, 4% discharges as surface water from the base of the watershed, and 11 % infiltrates the groundwater system. This infiltration rate is slightly lower than the 15% suggested by Maxey-Eakin method (Maxey and Eakin, 1949), likely due to the less permeable, clay-rich sediment. (2) Previous studies performed on Garden Basin Cattail (GBC) Fen at the base of its watershed suggest swings from pond-like to wetland environments (Shurtliff et al, 2017; Hudson et al, 2019). This study estimated precipitation values necessary to create standing water (pond) environments. Changes in annual precipitation, as well as input from North American monsoon (NAM), may cause these environmental changes. Each of these cases were examined. Trends in piezometer measurements compared to mean annual precipitation indicated that ‰¥ 644 mm of annual precipitation are required to sustain a wet (perennial standing water) environment. The change from wetland to pond conditions may depend on seasonal trends in precipitation. This study suggests an increase of 150-300 mm of precipitation in late summer (NAM) may be connected to perennially wet conditions. The higher annual precipitation values, largely accomplished by NAM fluctuations, caused a transition from wetland to pond (Hudson et al., 2019; Shurtliff et al., 2017). Chapter 2: Core AnalysisChapter 2 further documents the watershed's historical environmental and climate record by analyzing sediment and topography surrounding GBC fen, adding to the works of Shurtliff et al. (2019) and Hudson et al. (2019). A core was extracted from GBC fen at the base of the watershed and the sediment analyzed in terms of color, texture, environmental scanning electron microscope (ESEM) imaging, RockEval pyrolysis, and 14C ages. These results were then compared to pre-existing pollen and diatom proxies completed on a previous core by Shurtliff et al. (2019). This study suggests climatic variation, along with basin fill processes, was the driver of environmental change in GBC fen (Garden Basin watershed). Climate proxies show the basic trend from a particularly wet period (12-9 ka BP) of more stagnant or deeper water, to a much dryer period of much shallower water levels (9-3 ka BP), followed by a rebound in moisture levels, especially in the past few hundred years. Although climate was the driver of transitions within GBC2 core, a pollen record of sustained shallow water plants and MASW (Park et al., 1999) survey may suggest beaver activity.

Irrigated agriculture is the largest user of freshwater in a world experiencing increased water scarcity and water demands. Variable rate irrigation (VRI) aims to use water efficiently in crop production, resulting in good yields and water conservation. With VRI, the grower is able to employ custom irrigation rates for different parts of a field. Adoption of VRI has been limited due to the complexity of matching irrigation to spatiotemporal crop water needs and the cost/benefit economics of VRI equipment. The goal of this study was to quantify spatiotemporal variability of VWC in a field that has uniform soil type and discuss the driving factors that contribute to that variability. Soil samples were acquired at 66 and 87 locations during the 2019 growing season at two study sites. Soil samples from 32 and 48 locations within each study site were selected to be analyzed for soil texture properties. The USGS Web Soil Survey was also referenced. Both, the USGS data and the data collected for this project showed very uniform soils across both fields. The objectives of this study were i) to show variability of VWC within fields that contain uniform soil texture using univariate Local Moran’s I (LMI) and ii) to compare static VRI zones based on spatial patterns of readily available field data that might serve as surrogates for VRI zones created from measured variation of soil volumetric water content (VWC). Management zones created using readily available field data had reasonable correlations with VWC. In both study sites, elevation was found to be the best variable for delineating VRI zones that imitate measured VWC.

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Double-cropping of corn (Zea mays L.) for grain following the harvest of a small grain crop has been under evaluation in Virginia as an alternative cropping strategy (Brann and Pitman, 1997). To assess the potential constraints on late planted corn imposed by insects and diseases, double-cropped corn was evaluated in field experiments in Montgomery County, Virginia from 1998 to 2000. Factors included two near-isoline hybrids (NK4640 and NK4640Bt), insecticides at planting (tefluthrin in all years, 1998-2000; and imidacloprid in 1999 and 2000), and fungicide treatments (azoxystrobin or propiconazole). Response variables included yield, moisture at harvest, grain test weight, damage by European corn borer (Ostrinia nubilalis), damage by corn earworm (Heliothis zea), disease progress curves for gray leaf spot Cercospora zeae-maydis), and number of plants exhibiting virus symptoms. The Bt hybrid performed significantly better than the non-Bt hybrid for yield and test weight in double-cropped corn in 1998 and 2000, but not in 1999. A spatially referenced site suitability analysis was performed for full season and double-cropped corn in Virginia using weighted abiotic factors and constraints. Thornthwaite potential evapotranspiration (PET) and PET minus precipitation were used to identify areas of the state having a lower average moisture deficit during the silking months for double-cropped corn compared to full-season corn. It is concluded that double-cropped corn production is a viable option in Virginia where abiotic factors are not constraining, particularly growing season length and moisture availability during the sensitive stages of development. / Master of Science

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<p dir="ltr">Water scarcity and acute drought continue to be serious concerns, even in humid climates where precipitation normally exceeds evapotranspiration (ET), highlighting the need for improved landscape water conservation practices. Lawns represent the largest area in most managed landscapes and require regular mowing, feeding and sometimes supplemental summer irrigation to persist. A general historical guideline for lawn irrigation is to supply 25-38 mm per growing wk-1 in the absence of rainfall. This fixed volume is often applied on a programmatic “set and forget” three times per week schedule (e.g. M-W-F). This application guideline often results in excess irrigation as it does not take into account plant need or prevailing environmental conditions. Further, in times of acute summer drought policymakers may restrict irrigation to once or twice weekly to conserve water. The effects of these regulations on turf health and potential water savings are unclear. Thus, two multi-year summer field studies were conducted to identify opportunities for improved lawn water conservation. Study one evaluated the effect of varying weekly irrigation volume and frequency on mature Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.:KBG) located under a fixed-roof rainout structure. Turfgrass response was measured as visual turf quality (TQ), digital green color (DGC), volumetric soil water content (VWC) and area under the curve for each response variable. In year one, KBG was subject to six irrigation programs and compared to a high deficit control for 49 days. The programs were: 25 mm total water wk-1 applied either three times (M-W-F) or twice (M and F) weekly, 19 mm total wk-1 twice weekly (M and F), 13 mm total wk-1 once weekly and 60 or 80% accumulated ETo three times weekly. Due to poor performance, the high deficit control and 60% ETo were excluded from further evaluation. In year two, seven programs were evaluated: 33 mm total water wk-1 applied once, twice, or three times weekly, or every-other-day, 25 mm total wk-1 applied twice or three times weekly and 80% ETo twice weekly for 63 days. In both years, generally, 25-33 mm wk-1 applied two or three times wk-1 produced the most consistent TQ, DGC and highest VWC. Study two compared three supplemental irrigation programs to a natural rainfall control for six widely planted cool-season lawn grasses for 70 days. The six lawn grasses were: a KBG sod, seeded drought tolerant and susceptible KBG cultivars, a turf-type tall fescue (Schedonorus arundinaceus (Schreb.) Durmort.: TTTF) blend and two KBG and perennial ryegrass (Lolium perenne L.:PRG) mixtures. In Study two, highly significant differences p < .001 occurred for irrigation program and lawn grasses. While supplemental irrigation aided all grasses, rainfall in year one and two measured 119 mm and 343 mm, respectively, affecting data in each study year. Area under the turfgrass quality curve (AUTQC) was lowest for the rainfall control (339 and 425) and highest for 33 mm wk-1 applied three times (507 and 526) and 80% ETo programs (508 and 535) in year one and two, respectively. Annual responses for DGC and VWC generally followed TQ trends. For grasses subject only to natural rainfall, TTTF, and the KBGs were generally superior to the KBG:PRG mixtures, thus emphasizing the importance of species selection. In summary, these studies compared a traditional “set and forget” irrigation program to a range of alternative programs and different lawn grasses. These data provide evidence for irrigation savings by employing a combination of planting drought tolerant lawn species and adopting a more limited irrigation program. Future field studies should include the evaluation of adaptive, data-driven programs based on forecast environmental conditions and threshold responses like DGC or predetermined VWC set points calibrated for varying soil types and growing environments.</p>

This project proposes a new urban aquifer strategy that utilizes stormwater to create a cascading plaza and an improved 'great street' in Washington DC. A system of urban aquifers is developed beneath the surface of the street, perched atop the compacted, impermeable soils below. This set of aquifers prevents stormwater from entering the existing combined sewer and allows trees to draw water from this new groundwater source and develop expansive root systems. On the surface, stormwater flows through interconnected planters where it irrigates and is filtered by vegetation before infiltrating to recharge the aquifer. At Cascade Plaza, sloping topography intersects the aquifer, and the new groundwater seeps out of the plaza steps, turning them into a miniature cascade, by gravity and water pressure alone. It collects in a web of runnels, pools at the lowest point, and overflows in high water, mysteriously disappearing below ground again to fill an underground reservoir. In this unique ecological system, water flows both above and below ground to mitigate excess stormwater and make the street and plaza more beautiful. / Master of Landscape Architecture / This project proposes a new urban aquifer strategy that utilizes stormwater to create a cascading plaza and an improved ‘great street’ in Washington DC. A system of urban aquifers is developed beneath the surface of the street, perched atop the compacted, impermeable soils below. This set of aquifers prevents stormwater from entering the existing combined sewer and allows trees to draw water from this new groundwater source and develop expansive root systems. On the surface, stormwater flows through interconnected planters where it irrigates and is filtered by vegetation before infiltrating to recharge the aquifer. At Cascade Plaza, sloping topography intersects the aquifer, and the new groundwater seeps out of the plaza steps, turning them into a miniature cascade, by gravity and water pressure alone. It collects in a web of runnels, pools at the lowest point, and overflows in high water, mysteriously disappearing below ground again to fill an underground reservoir. In this unique ecological system, water flows both above and below ground to mitigate excess stormwater and make the street and plaza more beautiful.