2013 research outputs found
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Digitalization of the individual : consequences, design, and behavior
Get PDFIn the past decades, digitalization has increasingly influenced our daily lives and habits in almost all areas and has even become indispensable for individuals, organizations, and society. The interactions between individuals and organizations have changed significantly as digitalization extends the boundaries of organizations to the point at which it affects individuals. Consequently, new research efforts and better understanding are essential to understand how the behavior of individuals is affected by the use of digital technologies, how customers demands change, and how the purchasing process of organizations needs to be adapted.
Currently, the literature on digital transformation is mainly treating the organizational perspective. Nevertheless, organizations should not neglect the individual perspective as it is essential to understand customer needs and their consequences affected by digital technologies. Matt et al. (2019)1 present a holistic research framework with three research perspectives for the digitalization of the individual. This framework encompasses the behavior of individuals, the design of information systems, and the consequences that digitalization entails. Additionally, this research framework suggests that a digitized individual can take on different roles. The dissertation uses this framework of Matt et al. (2019)1 to structure and classify the covered contents and research objectives.
The aim of this dissertation is to contribute to a comprehensive overview for organizations to understand their customers concerns regarding digital technologies, which design options they have to address these concerns, and how it influences their behavior to realize the potential of the technologies or reduce their harms. Therefore, this work applies pluralistic methodological approaches (qualitative methods, e.g., semi-structured interviews and qualitative content analysis, and quantitative methods, e.g., quantitative decision models and data collection from online questionnaires). With that, the dissertation provides novel insights for organizations to better implement digital technologies by regarding the consequences for individuals and the behavior of individuals.
First, to contribute to an understanding of the negative consequences digitalization can bring along for individuals, part A of this dissertation presents two research articles that focus on the concerns of individuals. The research papers P1 and P2 show in two different domains what individuals are concerned about when using digital technologies and what prevents individuals from using them. Therefore, this dissertation presents knowledge about the fears and concerns of the individuals have and offers starting points to develop responsible and transparent digital technologies that address the concerns of the individuals.
Second, to contribute to design approaches for information systems that enable organizations to increase customer satisfaction with digital products and services, part B presents design approaches that organizations can use to address individuals perceived consequences and change their behavior using digital technologies. Both research papers in part B present quantitative decision models as decision support for organizations. This dissertation offers two design approaches that provide organizations with information on designing technologies to serve digitized individuals and foster them better to make well-founded decisions when introducing digital technologies.
Third, to contribute to the understanding of why and how individuals behave in certain ways and how this behavior can be influenced, Part C examines the behavior of individuals when using digital technologies. Research paper P5 develops a metric to better explore the privacy paradox. With that, this dissertation offers a basis, especially to researchers and individuals, to prevent unwanted behavior when using digital technologies.
To sum up, this dissertation contributes to scientific knowledge in research on the digitalization of the individual and thus addresses a subject of fundamental importance in this digital age. The models and approaches developed in this dissertation explore ways to improve conditions for the digitized individual at all three research perspectives with equal regard for the individual as itself and the individual as a customer.In den vergangenen Jahrzehnten hat die Digitalisierung zunehmend unseren Alltag und unsere Gewohnheiten in nahezu Bereichen des Lebens beeinflusst und ist damit für Individuen, Organisationen und die Gesellschaft unverzichtbar geworden. So hat sich die Beziehung zwischen Individuen und Organisationen erheblich verändert, da die Digitalisierung die Organisationsgrenzen aufweicht und ihre Kund:innen mehr integriert. Folglich sind neue Forschungsanstrengungen und ein besseres Verständnis erforderlich, um nachvollziehen zu können, wie das Verhalten von Individuen durch den Einsatz digitaler Technologien beeinflusst wird, wie sich die Anforderungen von Kund:innen ändern und wie der Kaufprozess von Organisationen angepasst werden muss.
Derzeit wird in der Literatur zum Themengebiet der digitalen Transformation hauptsächlich die organisationale Perspektive behandelt. Nichtsdestotrotz sollten Organisationen die individuelle Perspektive nicht vernachlässigen. Sie ist grundlegend, um die Kund:innenbedürfnisse, die durch digitale Technologien beeinflusst werden, und deren Folgen zu verstehen. Matt et al. (2019) stellen einen ganzheitlichen Forschungsrahmen mit drei Forschungsperspektiven für die Digitalisierung des Individuums vor. Dieser umfasst das Verhalten der Individuen, die Gestaltung von Informationssystemen und die Konsequenzen, die die Digitalisierung für Individuen mit sich bringen kann. Zusätzlich zeigt dieser, dass ein digitalisiertes Individuum verschiedene Rollen einnehmen kann. Die Dissertation nutzt das Framework von Matt et al. (2019), um die Inhalte und Forschungsziele zu strukturieren und einzuordnen.
Ziel dieser Dissertation ist es, einen Beitrag zu einem umfassenden Überblick für Organisationen zu leisten, um die Individuen im Zuge der Digitalisierung zu verstehen. Dabei wird untersucht, welche Bedenken ihre Kund:innen in Bezug auf digitale Technologien haben, welche Gestaltungsmöglichkeiten sie haben, um diese Bedenken zu adressieren, und wie es das Verhalten von Kund:innen beeinflusst. Dadurch können sie das Potenzial dieser Technologien realisieren oder ihre Schäden reduzieren. Diese Arbeit wendet eine Vielzahl an methodischen Ansätzen an (qualitative Methoden, z.B. halbstrukturierte Interviews und qualitative Inhaltsanalyse, und quantitative Methoden, z.B. quantitative Entscheidungsmodelle und Datenerhebung aus Online-Fragebögen). Damit liefert die Dissertation neue Erkenntnisse für Organisationen, um digitale Technologien besser zu implementieren, indem sie die Konsequenzen für Individuen und das Verhalten von Individuen betrachtet.
Um erstens einen Beitrag zum besseren Verständnis der negativen Folgen, die die Digitalisierung für den Einzelnen mit sich bringen kann, zu leisten, umfasst Teil A dieser Dissertation zwei Forschungsartikel, die sich mit den Bedenken des Einzelnen beschäftigen. Die Forschungsartikel P1 und P2 zeigen in zwei unterschiedlichen Bereichen, welche Bedenken Individuen bei der Nutzung digitaler Technologien haben und was Individuen davon abhält, diese zu nutzen. Daher präsentiert diese Dissertation Wissen über die Ängste und Bedenken der Individuen und bietet Ansatzpunkte, um verantwortungsvolle und transparente digitale Technologien zu entwickeln.
Um zweitens einen Beitrag zu Gestaltungsansätzen für Informationssysteme zu leisten, werden in Teil B Gestaltungsansätze vorgestellt, mit denen Organisationen die wahrgenommenen Konsequenzen für Individuen adressieren und das Verhalten im Umgang mit digitalen Technologien ändern können. Diese ermöglichen es Organisationen die Kund:innenzufriedenheit bei der Nutzung von digitalen Produkten und Dienstleistungen zu erhöhen. Beide Forschungsarbeiten in Teil B stellen quantitative Entscheidungsmodelle als Entscheidungshilfe für Organisationen vor. Diese Dissertation bietet zwei Gestaltungsansätze, die Organisationen Informationen zur Gestaltung von Informationssystemen liefern und sie dabei unterstützen, fundierte Entscheidungen bei der Einführung digitaler Technologien zu treffen.
Drittens, um zum Verständnis beizutragen, warum und wie sich Individuen auf bestimmte Weise verhalten und wie dieses Verhalten beeinflusst werden kann, wird in Teil C das Verhalten von Individuen bei der Nutzung digitaler Technologien untersucht. P5 entwickelt eine Metrik, um das Privacy-Paradoxon besser zu erforschen. Damit bietet diese Dissertation eine Grundlage, insbesondere für Forscherinnen und Forscher sowie Individuen, um unerwünschtes Verhalten bei der Nutzung digitaler Technologien zu verhindern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Dissertation wissenschaftliche Erkenntnisse zur Erforschung der Digitalisierung des Individuums leistet und damit ein Thema von grundlegender Bedeutung im digitalen Zeitalter behandelt. Die in dieser Dissertation entwickelten Modelle und Ansätze zeigen Wege auf, wie die Bedingungen für das digitalisierte Individuum auf allen drei Forschungsperspektiven verbessert werden können
External nutrition stimuli induced proteome and phosphoproteome responses of maize root hairs and arabidopsis root microsomal fraction
Get PDFThis work studied how the proteome from young maize root hair cells responds to different nutrition deprivation, and gives perspectives to the possible involvement of NRT1.1 and NRT2.1 in regulating root membrane phosphoproteome responses. This work also proposes a phospho-switch model that may explain how the NRT2.1 activity was regulated.Insgesamt hat diese Arbeit einen Beitrag zur Erforschung des Proteoms von jungen Maiswurzel-Haarzellen und dessen Reaktion auf verschiedene Nährstoffmangelbedinungen geleistet. Dabei wurden verschiedene Perspektiven der Beteiligung von NRT1.1 und NRT2.1 an der Regulierung der Reaktion des Phosphoproteoms aufgezeigt und ein Phospho-Switch-Modell erarbeitet, welches die Forschungsergebnisse integriert und die NRT2.1-Aktivität erklärt
Entry regulation and competition : evidence from retail and labormarkets of pharmacists
Get PDFWe examine a deregulation of German pharmacists to assess its effects on retail and labor markets. From 2004 onward, the reform allowed pharmacists to expand their single-store firms and to open or acquire up to three affliated stores. This partial deregulation of multi-store prohibition reduced the cost of firm expansion substantially and provides the basis for our analysis. We develop a theoretical model that suggests that the general limitation of the total store
number per firm to four is excessively restrictive. Firms with high managerial effciency will open more stores per furm and have higher labor demand. Our empirical analysis uses very rich information from the administrative panel data on the universe of pharmacies from 2002 to 2009 and their affiliated stores matched with survey data, which provide additional information on the characteristics of expanding firms before and after the reform. We find a sharp immediate increase in entry rates, which continues to be more than five-fold of its pre-reform level after five years for expanding firms. Expanding firms can double revenues but not profits after three years. We show that the increase of the number of employees by 50% after five years and the higher overall employment in the local markets, which increased by 40%, can be attributed to
the deregulation
Foam mat drying of cassava and associated properties : comparison between white-flesh and yellow-flesh varieties
Get PDFCassava is an important staple food crop in Africa, Asia and Americas, serving as food, raw material, feed, and source of livelihoods. However, cassava has poor post-harvest physiological stability, deteriorates rapidly, has high toxic cyanogenic contents and poor physicochemical properties. Foam mat drying was considered as a technique to combat these challenges. First, a comparison of the different properties of variants of cassava based on colour was made from the perspective of sustainability. Afterwards, an optimization of the foaming process was conducted for two varieties (white-fleshed and yellow-fleshed) of cassava using various foaming variables. Optimal variables were not different between both varieties. Foaming reduced cyanogenic toxicity and retained carotenoids in cassava significantly, but also had significant influence on colour. The foams developed had asymmetrical distribution in air bubble diameter, while foam powder microstructure showed close association between the hydrocolloids and starch.
Furthermore, an optimization of the drying conditions of optimal cassava foams was conducted based on temperature and foam thickness. Drying kinetics (moisture removal ratio, diffusivity, dying rate) of the cassava foams and the effect of various drying conditions on selected physicochemical properties of cassava foam powder was researched. Two falling rates were found during drying, Diffusivity was significantly affected by temperature but not foam thickness. The cassava foam powders had acceptably low cyanogenic contents, and had high retention of carotenoids. Foam powder microstructure did not change significantly with temperature, but yellow cassava foam powder had higher coalescence.Maniok ist ein wichtiges Grundnahrungsmittel in Afrika, Asien und Amerika und dient als Nahrung, Rohstoff, Futtermittel und Lebensgrundlage. Maniok hat jedoch eine geringe physiologische Stabilität nach der Ernte, verdirbt schnell, hat einen hohen Gehalt an toxischen Cyanogenen und schlechte physikalisch-chemische Eigenschaften. Als eine Technik, um diesen Herausforderungen zu begegnen, wurde die Schaummattentrocknung in Betracht gezogen. Zunächst wurde ein Vergleich der unterschiedlichen Eigenschaften von Maniokvarianten nach Farbe unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit vorgenommen. Anschließend wurde eine Optimierung des Schäumungsprozesses für zwei Manioksorten (weißfleischig und gelbfleischig) unter Verwendung verschiedener Schäumungsvariablen durchgeführt. Optimale Variablen waren zwischen beiden Sorten nicht unterschiedlich. Schäumen reduzierte die cyanogene Toxizität und hielt Carotinoide in Maniok signifikant zurück, hatte aber auch einen signifikanten Einfluss auf die Farbe. Die entwickelten Schäume wiesen eine asymmetrische Verteilung des Luftblasendurchmessers auf, während die Mikrostruktur des Schaumpulvers eine enge Verbindung zwischen den Hydrokolloiden und der Stärke zeigte.
Darüber hinaus wurde eine Optimierung der Trocknungsbedingungen optimaler Maniokschäume basierend auf Temperatur und Schaumdicke durchgeführt. Es wurde die Trocknungskinetik (Feuchtigkeitsentfernungsverhältnis, Diffusivität, Abtötungsrate) der Maniokschäume und der Einfluss verschiedener Trocknungsbedingungen auf ausgewählte physikalisch-chemische Eigenschaften von Maniokschaumpulver untersucht. Während des Trocknens wurden zwei Fallgeschwindigkeiten festgestellt. Die Diffusivität wurde signifikant von der Temperatur, jedoch nicht von der Schaumdicke beeinflusst. Die Maniokschaumpulver wiesen akzeptabel niedrige cyanogene Gehalte auf und hatten eine hohe Retention von Carotinoiden. Die Mikrostruktur des Schaumpulvers änderte sich mit der Temperatur nicht signifikant, aber gelbes Maniokschaumpulver wies eine höhere Koaleszenz auf
Einfluss der mechanischen und pneumatischen Anregung auf die Entmischung und Abscheidung in der Mähdrescherreinigungsanlage
Get PDFIn dieser Arbeit erfolgt die messtechnische Untersuchung der Mähdrescherreinigungsanlage nach dem White-Box-Modell, indem das genaue Wirken der Teilprozesse herausgestellt wird.
Dies erhöht das Prozessverständnis und ermöglicht die Validierung und Verifizierung von DEM-CFD-Simulationen.
Die Entmischung und Abscheidung wird anhand des Bewegungsverhaltens von Korn und Stroh bewertet. Dazu werden 2D-Hochgeschwindigkeitsröntgen-Aufnahmen, statische 3D-Rekonstruktionen und 2D-Hochgeschwindigkeitskamera-Aufnahmen analysiert.
Die Untersuchung der Einflussgrößen auf das Bewegungsverhalten der Gutbestandteile erfolgt an einem Reinigungsprüfstand.
Neben der Identifikation von Entwicklungspotential werden die Erkenntnisse zur Verifizierung von DEM-CFD-Simulationen genutzt.Due to the legal limitation of the maximum machine width the throughput increase is realized by further developing of the process technology. This requires precise knowledge of the ongoing processes. The aim of this work is the metrological investigation of the combine cleaning system according to the white-box model by analyzing the process sequence of the sub-processes.This enhances process understanding and enables the validation and verification of DEM-CFDsimulations.
The evaluation of the segregation and separation process is based on the movement behavior of grain and straw. For this purpose, 2D high-speed x-ray images, static 3D reconstructions and 2D high-speed camera images are analyzed. The segregation in the lower layers is limited by the compression of the material layer due to its own weight. Due to the higher porosity the
segregation of the grain near the wall is slightly faster. Additional relative movements of the material based on the superimposed conveying process. The resulting voids are used for a faster segregation. The influence decreases with increasing mechanical and pneumatic excitation in vertical direction.
The influencing factors on the movement behavior of the material in the cleaning system is investigated with a test-rig. In the unloaded state the airflow decreases along the sieve. Due to higher sieve loads the airflow is flatter. Therefore the maximum air speed under the lower sieve is shifted to larger sieve lengths.
The front area of the upper sieve is less loaded. The air passes by these areas and causes an increase of the air speed. High air speeds in the winnowing steps result in a high grain separation. A high component of the air velocity in the conveying direction between the sieves causes a shift of the separation on the lower sieve to longer lengths. The air throughput must be within the limits between a sufficient material fluidisation and a low conveying process on the
sieves.
In addition to identifying development potential, the results are used to verify DEM-CFDsimulations. There are deviations of movement behavior between grain and straw. Nevertheless,the influencing factors can also be examined qualitatively on the basis of the simulations
Suitability of recycled organic residues from animal husbandry and bioenergy production for use as fertilizers
Get PDFIn recent years, agriculture has been increasingly faced with the acute need to find a more sustainable practice for dealing with nutrient-rich organic side streams. For ecological and economic reasons, pressure is mounting every day to implement an improved utilisation and to close nutrient loops in agriculture to the maximum possible.
Pig manure and biogas digestates are suitable as organic fertilisers because they contain essential plant nutrients. They also provide organic matter that contributes to the maintenance of soil fertility. However, their current use is often insufficient. Both residues can be used as fertilisers either directly or following treatment. This can be as simple as solid-liquid separation. A more advanced approach is the precipitation of phosphorus for conversion into phosphate fertilisers ("P-Salts"). The fertilising effect of such innovative P-Salts needs to be investigated in an agronomic context. The same applies for the integration of separated biogas digestates as organic fertilisers into different biomass production systems.
The primary objective of this thesis is to establish whether recycled fertilisers from organic residues are comparable to mineral fertilisers and can serve as a suitable substitution. For this purpose, five specific objectives were defined: (1) to determine whether separated biogas digestates can complement or substitute mineral fertilisers and whether/how they affect long-term yield performance in different biomass cropping systems; (2) to ascertain which type of separated biogas digestate is suitable for which biomass production system; (3) to test the effect of two recycled P-Salts on yield and quality of different crops compared to triple superphosphate (TSP); (4) to examine whether the combination of recycled P-Salts with biochar and dried solid digestates results in interaction effects; and (5) to assess whether there are differences in the uptake efficiency of recycled and mineral fertilisers between different crop types.
Thus, several experiments were carried out. The fertilising effect of separated biogas digestates on three biomass production systems (perennial grassland, intercropping of triticale and clover grass, silage maize) was investigated in multi-year field experiments in south-west Germany. P-Salt and biochar from pig manure were tested in a greenhouse study with spring barley and faba bean. In a second greenhouse study with ornamentals, the P-Salt from manure, a P-Salt from biogas digestate, and dried solid digestates were assessed.
The long-term yield stability of biomass cropping systems fertilised with separated biogas digestates was clearly demonstrated under field conditions. Separated biogas digestates can substitute mineral fertiliser in perennial and intercropping systems. Solid digestates were most suitable for cropping systems with soil tillage where their incorporation into soil is possible. The intercropping of triticale and clover grass was found to be the most stable system, with constantly high biomass yields being maintained using only digestates. For maize, a combined application of digestates and mineral fertiliser proved to be the best option.
The P-Salt from manure had the same or even better effects than TSP on spring barley and faba bean. In the experiment with ornamentals, the two P-Salts from manure and digestate had more or less the same effect as TSP on biomass production. These results suggest that both P-Salts have an equivalent fertilisation effect to TSP and can thus replace it as mineral fertiliser.
In this thesis, it was possible to achieve competitive yield results with the tested fertilisers, provided that they are integrated in a suitable fertilising strategy. The next step is for the recycled fertilisers to be actually used in agricultural practice - a prerequisite for which being that their implementation has agronomic, practical, ecological and economic advantages.
The enhanced use efficiency of N and P already available on farms is challenging but necessary to reduce dependency on both synthesised N fertilisers and imported P fertilisers. This thesis significantly contributes by providing knowledge on the fertilising effect of selected recycled fertilisers necessary for their future implementation in agriculture.
Optimised nutrient management and residue treatment using advanced technologies can contribute to the further closing of nutrient cycles. The highest environmental benefits can be realised on farms with excess residues and limited agricultural land. It is therefore highly recommended that these farms improve their current practice by prioritising the implementation of appropriate measures.
Sound residue management necessitates strategic planning and capital investments from farmers and companies, but is a crucial step towards the sustainable intensification of cropping systems and resilient future agriculture.In den letzten Jahren sah sich die Landwirtschaft zunehmend damit konfrontiert, eine nachhaltigere Lösung für den Umgang mit nährstoffreichen organischen Nebenströmen zu finden. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen wird der Druck immer größer, diese besser zu nutzen um Nährstoffkreisläufe in der Landwirtschaft so weit wie möglich zu schließen.
Schweinegülle und Biogasgärreste enthalten essentielle Pflanzennährstoffe und eignen sich gut als organische Düngemittel. Die enthaltene organische Substanz trägt zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit bei. Ihre derzeitige Verwendung ist leider häufig unzureichend. Beide Reststoffe können als Düngemittel direkt oder nach einer Behandlung verwendet werden. Das kann eine einfache Fest-Flüssig-Trennung sein. Aufwändiger ist die Fällung von Phosphat zur Herstellung von Phosphatdünger (P-Salz). Die Düngewirkung von solch innovativen P-Salzen muss agronomisch untersucht werden. Das gilt auch für die Integration separierter Biogasgärreste als organische Dünger in verschiedene Biomasseanbausysteme.
Hauptziel dieser Arbeit ist daher, festzustellen, ob aus organischen Reststoffen recycelte Düngemittel mit Mineraldüngern vergleichbar sind und diese möglicherweise ersetzen können. Dazu wurden fünf speziellere Ziele definiert: (1) zu bestimmen, ob separierte Biogasgärreste Mineraldünger ergänzen oder ersetzen können und ob/wie sie die langfristige Ertragsleistung in Biomasseanbausystemen beeinflussen; (2) herauszufinden, welche separierten Biogasgärreste sich für welches Biomasseproduktionssystem eignen; (3) die Wirkung von zwei recycelten P-Salzen auf Ertrag und Qualität verschiedener Kulturpflanzen zu testen und mit Triple-Superphosphat (TSP) zu vergleichen; (4) zu untersuchen, ob die Kombination von recycelten P-Salzen mit Biokohle und getrockneten festen Gärresten zu Interaktionseffekten führt; und (5) zu beurteilen, ob es zwischen verschiedenen Pflanzenarten Unterschiede in der Nährstoffaufnahme aus recycelten und herkömmlichen Düngemitteln gibt.
Dazu wurden mehrere Versuche durchgeführt. Die Düngewirkung von separierten Biogasgärresten wurde anhand von drei Biomasseproduktionssystemen (Dauergrünland, Triticale mit Kleegrasuntersaat, Silomais) in mehrjährigen Feldversuchen in Südwestdeutschland untersucht. P-Salz und Biokohle aus Schweinegülle wurden in einem Gewächshausversuch mit Sommergerste und Ackerbohnen getestet. Zwei P-Salze aus Gülle und Biogasgärresten sowie getrocknete feste Gärreste wurden in einem zweiten Gewächshausversuch mit Zierpflanzen untersucht.
Die langfristige Ertragsstabilität von Biomasseanbausystemen, die mit separierten Biogasgärresten gedüngt wurden, konnte in Feldversuchen eindeutig nachgewiesen werden. In mehr- und überjährigen Systemen können separierte Biogasgärreste Mineraldünger ersetzen. Feste Gärreste waren am besten für Anbausysteme geeignet, in denen eine Einarbeitung in den Boden möglich ist. Der überjährige Anbau von Triticale mit Kleegrasuntersaat erwies sich als das stabilste System, das konstant hohe Biomasseerträge lieferte und rein mit Gärresten aufrechterhalten werden kann. Für Mais war die Kombination aus Gärresten und Mineraldünger die beste Option.
Das P-Salz aus Gülle hatte die gleiche oder sogar bessere Wirkung als TSP auf Sommergerste und Ackerbohnen. Im Zierpflanzenversuch hatten die beiden P-Salze aus Gülle und Gärresten eine vergleichbare Wirkung auf die Biomasseproduktion wie TSP. Das bedeutet, dass beide P-Salze TSP als Mineraldünger ersetzen können.
In dieser Arbeit erzielten die getesteten Düngern gute Ertragsergebnisse, sofern sie in eine geeignete Düngestrategie integriert waren. Im nächsten Schritt müssen die zurückgewonnenen Dünger in der landwirtschaftlichen Praxis auch tatsächlich eingesetzt werden. Dies setzt voraus, dass der Einsatz agronomische, praktische, ökologische und ökonomische Vorteile hat.
Eine bessere Ausnutzung von bereits auf den landwirtschaftlichen Betrieben vorhandenem Stickstoff und Phosphat ist herausfordernd, aber notwendig, um die Abhängigkeit von synthetischen N- und importierten P-Düngern zu verringern. Diese Arbeit trägt dazu bei, indem sie Erkenntnisse zur Düngewirkung ausgewählter Recyclingdünger liefert, die für deren künftige Anwendung in der Landwirtschaft notwendig sind.
Optimiertes Nährstoffmanagement und Reststoffaufbereitung mit fortschrittlichen Verfahren tragen zur besseren Schließung von Nährstoffkreisläufen bei. Der größte Umweltnutzen kann in Betrieben mit Nährstoffüberschüssen und begrenzten landwirtschaftlichen Flächen erzielt werden. Daher wird dringend empfohlen, dass diese Betriebe ihre derzeitige Praxis verbessern und mit hoher Priorität entsprechende Maßnahmen umsetzen.
Ein solides Reststoffmanagement verlangt strategische Planung und Investitionen von Landwirten und Unternehmen, ist aber ein entscheidender Schritt hin zu einer nachhaltigen Intensivierung von Anbausystemen und zu einer resilienten zukunftsfähigen Landwirtschaft
The potential of rural cooperatives development in Albania : challenges and benefits
Get PDFPromising but particularly challenging remains the agricultural sector in Albania even after almost three decades of transition and the collapse of communism regime. The country is located in a very strategic geographical area of Europe, tempting for centuries to its neighbors is struggling to find the way to promote the agriculture sector.
On the other hand, the agriculture sector contributes to almost half of the employment in Albania and accounts for about one-fifth of the gross domestic product (ILO - International Labour Organisation, 2018). Roughly 60% is subsistence farming meaning that small and family farms with an average of 1.2 ha to 2 ha is the most common profile of the farmers (INSTAT, 2018). Combining this with the land fragmentation, for instance two or more rather small parcels per farm, geographically spread, generates a challenge for farmers. As a consequence of the land reform implemented in the early 1990s, in which state agricultural land was equally distributed to the rural population, which resulted in small and fragmented farms that hampered the growth and competitiveness of agriculture.
Due to negative experience in the past, Albania, farmers tend to be hesitant to form or join organizations such as cooperatives, as in many other post communism regime countries. However, there are signs of change, as the first movements of cooperatives establishment have started, even though initiated by external factor such as international projects provided by GIZ, FAO and many other foreigner programs. The two major objectives of this research are: first to highlight the obstacles why farmers are hesitant to participate in cooperation even after three decades of regime change. Secondly, the benefits and the mechanisms to promote this movement, as well as the impact it might have in further development of agriculture in the country.
Based on this observations and consecutive problematic this dissertation analyzes the potential of cooperative development in the following key issues: cooperatives evolution within the last decades, governmental institution supporting role in this movement, the factors that influence the willingness of farmers to or not to cooperate. The research has taken place in the main villages/areas of Lushnja and Fier district covering about 25% of the Albanian national milk/dairy cow per head (INSTAT, 2018). The research sample included 238 farmers involved in cow milk production who were selected randomly by the interviewers. The interviewed farmers were all personally involved in farm activities, including the production and sale of cow milk
Furthermore, the findings show the importance of governmental institutions in the promotion and the support for the development of cooperatives. Their role is fundamental as they play the leading and managerial role of the policy implementation. Moreover, a particular importance has shown the indirect affect that local rules have on cooperation. From the findings, it emerges that the main and most noteworthy mechanism of how local rules affect willingness to cooperate is by constructing social capital. Without leaving apart the determinants of the local rules, trust, and leadership skills in cooperation taken individually and in relation to each other (Agrawal 2001, Ostrom 2009, Ostrom and Mc Ginhis 2014).
Summarizing the above mentioned major findings and in conclusion, innovative initiatives is a process in itself that should be elaborated and supported broadly to deliver the importance it brings in the development of the farm or in the farmers organization such as cooperatives, without leaving aside the impact it might have in the community (Dossa and Kaeufer, 2014; Bocken et al., 2013; Weltzien, 2011).
A challenging initiative does not make it not valuable and uncertain but should intrigue the community to incorporate new possibilities.Der Agrarsektor in Albanien ist vielversprechend, stellt aber dennoch besondere Herausforderungen, selbst nach dem Zusammenbruch des kommunistischen Regimes und nahezu drei Jahrzehnten des Übergangs. Das Land befindet sich geografisch in einer sehr strategisch bedeutsamen und daher über Jahrhunderte für die Nachbarn einladenden Region von Europa, was es schwierig macht, einen Weg zur Förderung des Agrarsektors zu finden.
Andererseits trägt der Agrarsektor nahezu zur Hälfte der Beschäftigung in Albanien bei und ist für ungefähr ein Fünftel des Bruttoinlandsprodukts verantwortlich (ILO - International Labour Organisation, 2018). Bei etwa 60 % handelt es sich um Subsistenzwirtschaft, was bedeutet, dass kleine und von Familien betriebene Bauernhöfe mit durchschnittlich 1,2 ha bis 2 ha am häufigsten vertreten sind (INSTAT, 2018). Wird dies mit der Flächenzerstückelung kombiniert, z. B. zwei oder mehr eher kleine Parzellen pro Bauernhof, die verteilt räumlich sind, stellt dies für Landwirte eine Herausforderung dar. Als Folge der in den frühen 1990ern implementierten Landreform, bei der im Staatsbesitz befindliche Agrarflächen in gleichem Umfang auf die Landbevölkerung aufgeteilt wurden, was zu kleinen und zerstückelten Bauernhöfen führte, wurden Wachstum und Wettbewerbsfähigkeit des Agrarsektors erschwert.
Aufgrund der negativen Erfahrungen in der Vergangenheit tendieren Landwirte in Albanien dazu, zögerlich zu sein, was die Bildung von Organisationen oder Kooperativen oder einen Beitritt zu diesen betrifft, was auch in vielen anderen postkommunistischen Ländern der Fall ist. Allerdings gibt es Anzeichen für einen Wandel, da die ersten Bildungen von Kooperativen begonnen haben, auch wenn dies durch externe Faktoren initiiert wird, z. B. durch internationale Projekte, die durch GIZ, FAO und viele andere ausländische Träger vorhabens angeboten werden. Die zwei Hauptziele dieser Forschungsstudie sind: Zuerst die Hindernisse hervorzuheben, warum Landwirte zögern, sich selbst nach drei Jahrzehnten Regimewechsel an Kooperationen zu beteiligen. Zweitens die Vorteile und den Mechanismus zur Förderung dieser Bewegung herauszustellen sowie den Einfluss, den sie auf die weitere Entwicklung des Agrarsektors im Land haben könnte.
Auf der Grundlage dieser Beobachtungen und der daraus folgenden Problematik analysiert diese Dissertation das Potenzial für die Entwicklung von Kooperativen im Hinblick auf die folgenden Schlüsselthemen: Entwicklung von Kooperativen innerhalb der letzten Jahrzehnte, die unterstützende Funktion staatlicher Einrichtungen bezüglich dieser Bewegung sowie die vorhaben Faktoren, welche die Bereitschaft von Landwirten beeinflussen, zu kooperieren oder nicht. Das Forschungs wurde in den wichtigsten Dörfern/Regionen der Lushnja- und Fier-Bezirke durchgeführt, was ca. 25 % der nationalen albanischen Milchproduktion pro Kopf abdeckt (INSTAT, 2018). Die Stichprobe der Forschungsstudie umfasst 238 Landwirte in der Kuhmilchproduktion, die von den Interviewern auf Zufallsbasis ausgewählt wurden. Die interviewten Landwirte waren alle persönlich an landwirtschaftlichen Aktivitäten beteiligt, also Produktion und Verkauf von Kuhmilch mit einbezogen.
Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse die Bedeutung staatlicher Einrichtungen, was die Förderung sowie die Unterstützung der Entwicklung von Kooperativen betrifft. Deren Rolle ist fundamental, da sie im Hinblick auf die Implementierung des Regelwerks eine zentrale und führende Rolle spielen. Außerdem hat sich die besondere Bedeutung der indirekten Wirkung gezeigt, die lokale Vorschriften auf eine Kooperation haben. Die Ergebnisse zeigen, dass der wichtigste und bemerkenswerteste Mechanismus, wie lokale Vorschriften die Bereitschaft zur Kooperation beeinflussen, die Schaffung von Sozialkapital ist. Wobei lokale Vorschriften, Vertrauen und Führungsqualitäten als Bestimmungsfaktoren einer Kooperation individuell und in Beziehung zueinander nicht außer Acht gelassen werden dürfen (Agrawal 2001, Ostrom 2009, Ostrom und Mc Ginhis 2014).
Fasst man die oben genannten, wichtigen Ergebnisse zusammengefasst, sind innovative Initiativen abschließend der Prozess, der näher ausgeführt und umfassend unterstützt werden sollte, um die Bedeutung für die Entwicklung von landwirtschaflichen Betrieben oder landwirtschaftlichen Organisationen, wie z. B. Kooperativen, zu vermitteln, ohne die Auswirkung auf das Gemeinwesen außer Acht zu lassen (Dossa und Kaeufer, 2014; Bocken et al., 2013; Weltzien, 2011)
Coupling pyrolysis with mid-infrared spectroscopy for the characterization of soil organic matter
Get PDFSoil organic matter (SOM) is known to play an important role in the global carbon cycle due to its ability to sequester atmospheric carbon dioxide (CO2) and maintenance of soil physical, chemical, and biological properties. Due to the growing need to enhance the understanding of SOM composition and dynamics as influenced by natural and anthropogenic factors, in addition to the limited ability to exist analytical techniques to provide in-depth knowledge into the constituents of SOM, a lot of research is currently focused on the development of new techniques to address the aforementioned concerns.
In this study, a novel analytical technique, pyrolysis coupled with mid-infrared spectroscopy (Py-MIRS) was developed and applied to study SOM bulk chemistry in soils by measuring certain mid-infrared organic functional groups. Secondly, the developed Py-MIRS technique was applied to soil samples from different long term experiments to investigate the effects of agricultural management practices and land uses by monitoring the different functional groups. Lastly, the implications of methodological considerations of diffuse reflectance Fourier transform mid-infrared spectroscopy (DRIFTS) on specific mid-infrared functional groups and quality indices were investigated on soils from a number of long-term field experiments. Py-MIRS was developed by testing critical experimental conditions like pyrolysis temperature, heating rate, and time using a range of reference standard compounds varying in chemical and structural composition and bulk soils. As a next step in the methodological development, the suitability of the newly developed Py-MIRS was further evaluated by testing the effect of long-term management and land use on the molecular composition of SOM in bulk soils taken from long-term field experiments in Ultuna, Sweden, and Lusignan, France.
The newly developed Py-MIRS technique and the evaluation of the effect of drying temperatures on peak areas obtained with DRIFTS demonstrate progress in the use of pyrolytic and spectroscopic techniques in the domain of SOM characterization. Py-MIRS revealed its potential as a rapid, reproducible, and effective technique to yield information on SOM molecular composition with minimal constraints due to mineral interferences and secondary thermal reactions. Py-MIRS also provided some insights into sustainable practices that improve SOM quality. However, the technique requires further development and testing on different clay mineralogies and land uses.Die organische Bodensubstanz (OBS) spielt aufgrund der Möglichkeit atmosphärisches CO2 zu speichern, sowie ihrem Beitrag zum Erhalt der physikalischen, chemischen und biologischen Bodeneigenschaften, eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Es besteht ein wachsender Bedarf die Zusammensetzung und Dynamiken von OBS zu verstehen, insbesondere wie diese durch natürliche und anthropogene Faktoren beeinflusst werden. Zudem sind die derzeit vorhandenen Analysetechniken zur Bestimmung der Zusammensetzung von OBS in ihrer Eignung begrenzt. Die Entwicklung neuer Techniken zur Untersuchung der OBS Zusammensetzung ist daher ein wichtiges Anliegen der Wissenschaft.
In der vorliegenden Arbeit wurde eine neue Analysetechnik, Pyrolyse gekoppelt mit Spektroskopie im mittleren Infrarot-Bereich (Py-MIRS), entwickelt und angewandt, mit dem Ziel die molekulare Zusammensetzung von OBS in Böden, durch die Messung bestimmter funktionaler organischer Verbindungen, zu bestimmen. In einem zweiten Schritt wurde die entwickelte Py-MIRS Technik zur Messung von Bodenproben verschiedener Langzeitversuche angewandt. Hierbei wurde der Effekt unterschiedlicher landwirtschaftlicher Praktiken und Landnutzungen, durch Monitoring funktionaler organischer Verbindungen, untersucht. Zuletzt wurden die Implikationen methodologischer Abschätzungen von Diffus-Reflexions-Infrarot-Fourier-Transformations-Spektroskopie (DRIFTS) auf bestimmte funktionale organische Verbindungen und Qualitätsindexe auf Böden einer Reihe von Langzeitfeldversuchen erforscht.
Die entwickelte Py-MIRS Technik sowie die Erforschung des Effekts der Trockentemperatur auf DRIFTS Peakflächen markieren einen bedeutenden Fortschritt in der Nutzung pyrolytischer und spektraler Techniken im Bereich der OBS Klassifizierung. Py-MIRS zeigte Potential als schnelle, reproduzierbare und effektive Technik um Informationen über die molekulare Zusammensetzung von OBS, mit minimalen Einschränkungen aufgrund von Mineralinterferenz und sekundären thermischen Reaktionen, zu gewinnen. Zudem bot Py-MIRS Einblicke in nachhaltige Praktiken zur Verbesserung der OBS Qualität. Weitere Tests und eine Weiterentwicklung der Technik sind jedoch für Böden anderer Tonmineralogie sowie für andere Landnutzungen nötig
Applied policy research through the lens of new quantitative trade models
Get PDFThis cumulative dissertation consists of four essays focusing on the applied policy research in international trade. I conduct policy research on current and relevant trade subjects using state-of-the-art quantitative trade models. In the first two essays I analyze the impact of potential trade policies before they are implemented (ex-ante), while in the two later essays I examine policy issues and their effects after they were implemented (ex-post).
The first essay is dedicated to the exploration of the trade and welfare effects of a potential free trade agreement (FTA) between the United States and Japan. Examining the effects of this bilateral FTA is of economic relevance as Japan is the largest trading partner for the United States without an established FTA. Based on the new quantitative trade model of Caliendo and Parro (2015) I consider various trade policy scenarios of such a potential FTA. In my counterfactual analysis I focus on the decrease of tariffs as well as on the reduction of different levels of non-tariff barriers. My findings indicate that the largest trade effects are driven by the reduction of non-tariff barriers. Furthermore, I compare the impact of a bilateral Deep FTA with the impact of the Trans-Pacific Partnership (TPP). The results show that the United States would prefer joining TPP; Japan would benefit the most of a Deep FTA.
The second essay of my dissertation project concentrates on the abolition of import tariffs in the automotive sector between the EU and the United States. To study the potential policy implications of the so-called Zero Tariff Solution, this essay applies the Caliendo and Parro (2015) framework and the empirical approach of the first essay. Hereby, several possible trade policy scenarios are analyzed. The key result clearly shows that the highest welfare gains would be achieved by the grand solution where the EU and the United States reduce the automotive tariffs for all WTO countries.
At the heart of the third essay lies the question about the underlying reasons for the steady decline of unemployment in Germany since the peak in 2005. In particular, I dissect the employment effect of the rise of the East (rise in trade between Germany and Eastern Europe) and that of the fourth stage of the German labor market reform (Hartz IV"). By extending the Caliendo et al. (2019) dynamic trade model I can show that the Hartz IV" reform decreases the short-term unemployment by 0.4 percent. I examine the productivity growth of Germany and Eastern Europe as potential drivers for the increased trade. I discover that the German productivity growth leads to a decrease in short-term unemployment, whereas the productivity growth in Eastern Europe enhances the German short-term unemployment slightly. Thus, the overall effect of the rise of the East driven by the productivity growth of Germany and Eastern Europe contributed to a slight decrease in German short-term unemployment.
The fourth essay investigates social welfare in Germany while taking income inequality into account. The essay consists of two parts: In the first part (closed economy setting) we study the welfare effects of the German Tax-Reform 2000, the largest tax reform of the last decades. In the second part (open economy setting) we concentrate on the social welfare effects of the trade liberalization in Germany between 1995 and 2014. We apply the Antràs et al. (2017) approach which considers income inequality when focusing on social welfare. The results demonstrate that the Tax-Reform 2000 contribute to a minor average annual social welfare growth. However, this additional social welfare growth strongly varies with the social planers inequality aversion. Additionally, we identify the optimal tax-progressivity for each year of the period. Furthermore, when studying the trade liberalization, we find support that a counterfactual move of the German economy of the year 2014 to the trade openness of 1995 would severely reduce the social welfare.Diese kumulative Dissertation setzt sich aus vier Aufsätzen zusammen und untersucht aktuelle Handelsthemen mit modernsten quantitativen Methoden. Die ersten beiden Aufsätze analysieren die Auswirkungen potenzieller Handelspolitiken vor einer möglichen Realisierung (Ex-ante), während die beiden darauf folgenden Aufsätze Handelspolitiken nach ihrer Umsetzung (Ex-post) unter die Lupe nehmen.
Der erste Aufsatz befasst sich mit der Untersuchung der Handels- und Wohlfahrtseffekte eines potenziellen Freihandelsabkommens (FTA) zwischen den USA und Japan. Die Untersuchung dieses bilateralen Freihandelsabkommens ist von wirtschaftlicher Relevanz, da Japan der größte Handelspartner für die USA ohne ein etabliertes Freihandelsabkommen ist. In diesem Aufsatz betrachte ich basierend auf dem Handelsmodell von Caliendo und Parro (2015) verschiedene handelspolitische Szenarien. Dabei konzentriert sich meine Analyse auf die Auswirkungen des Abbaus von Zöllen sowie auf den Abbau unterschiedlicher nichttarifärer Handelshemmnisse. Meine Ergebnisse machen deutlich, dass die größten Handelseffekte auf den Abbau nichttarifärer Handelshemmnisse zurückzuführen sind. In dem Aufsatz vergleiche ich weiter die Auswirkungen eines tiefen bilateralen Freihandelsabkommens Deep FTA mit den Auswirkungen der Transpazifischen Partnerschaft (TPP). Die Ergebnisse zeigen, dass die USA TPP bevorzugen würden, während Japan am meisten von einem Deep FTA profitieren würde.
Der zweite Aufsatz befasst sich mit der Eliminierung von Einfuhrzöllen im Automobilsektor zwischen der EU und den USA. Um die politischen Implikationen dieser Nulllösung zu untersuchen, wenden wir die analytische Vorgehensweise des ersten Aufsatzes an. Hierbei betrachten wir mehrere handelspolitische Szenarien der möglichen Nulllösung. Eines der zentralen Ergebnisse ist es, dass die Grand Solution (EU und USA eliminieren die Autozölle für alle WTO-Länder) die höchsten Wohlfahrtsgewinne erzeugen würde.
Im Zentrum des dritten Aufsatzes steht die Frage nach den Gründen für den stetigen Rückgang der Arbeitslosigkeit in Deutschland seit 2005. Durch die Erweiterung des dynamischen Handelsmodells von Caliendo et al. (2019) analysiere ich die Beschäftigungseffekte der Arbeitsmarktreform (Hartz IV) und dem rise of the East (Zunahme der Handelsströme zwischen Deutschland und Osteuropa), die zu dieser Zeit stattfanden. Insbesondere untersuche ich das Produktivitätswachstum in Deutschland und Osteuropa als potenzielle Treiber für die gestiegenen Handelsströme und deren Auswirkungen auf den deutschen Arbeitsmarkt. Meine Ergebnisse zeigen, dass der rise of the East zur Reduktion der Kurzzeitarbeitslosigkeit beitrug, hervorgerufen durch das Produktivitätswachstum in Deutschland. Weiter veranschaulichen meine Ergebnisse, dass die Hartz IV-Reform die Kurzzeitarbeitslosigkeit um 0.4 Prozente senkte.
Nach dem Model von Antràs et al. (2017) untersuchen wir in dem vierten Aufsatz die Wohlfahrtseffekte in Deutschland unter Berücksichtigung der Einkommensungleichheit. Der Aufsatz besteht aus zwei Teilen: Im ersten Teil steht die Untersuchung der Wohlfahrtseffekte der Steuerreform 2000 im Mittelpunkt (Fokus: Geschlossene Volkswirtschaft). Der zweite Teil konzentrieret sich auf die Wohlfahrtseffekte der Handelsliberalisierung zwischen 1995 und 2014 in Deutschland (Fokus: Offene Volkswirtschaft). Die Ergebnisse veranschaulichen, dass die "Steuerreform 2000" zu einem jährlichen Wachstum der sozialen Wohlfahrt von zusätzlichen 0.07 Prozent beiträgt. Dieser zusätzliche Wohlfahrtszuwachs variiert jedoch mit der Ungleichheitsaversion des sozialen Planers. Darüber hinaus identifizieren wir die optimale Steuerprogressivität für unterschiedliche Grade der Ungleichheitsaversion des sozialen Planers. Im Rahmen der offenen Volkswirtschaft zeigen wir, dass sich die soziale Wohlfahrt stark reduzieren würde, wenn die deutsche Wirtschaft des Jahres 2014 die höheren Handelskosten von 1995 hätte
Genomic and phenotypic improvement of triticale (×Triticosecale Wittmack) line and hybrid breeding programs
Get PDFTriticale (×Triticosecale Wittmack) breeding is a success story as it evolved to a serious alternative in farmers crop rotations since the 1970s and is grown globally on around 4 million hectares today. New developments, however, pointed out additional possibilities to improve triticale line and hybrid breeding programs increasing its future competitiveness and were evaluated in this study. In more detail, these were to (i) examine the genetic control and evaluate long term genetic trends of plant height in Central European winter triticale, (ii) evaluate the potential of triticale hybrid breeding and hybrid prediction approaches in triticale with a focus on biomass yield, (iii) introduce and examine a concept bypassing the time and resource consuming evaluation of female candidate lines in cytoplasmatic male sterility (CMS) based hybrid breeding, and (iv) to draw conclusions for the future improvement of triticale line and hybrid breeding programs.
The genome wide association study detected markers significantly associated with plant height and developmental stage, respectively. These explained 42,16% and 29,31% of the total genotypic variance of plant height and development stage and are probably related to four and three quantitative trait loci (QTL), respectively. The two major QTL detected for plant height were located on chromosomes 5A and 5R which most likely could be assigned to the known height reducing genes Rht12 from wheat and Ddw1 from rye. The third major QTL detected located on chromosome 4B could not be assigned to a known height reducing gene and it cannot be precluded, that these significantly associated markers are identifying one and the same QTL as the markers located on chromosome 5R, as these showed a high linkage disequilibrium amongst each other. Evaluating the 129 registered cultivars showed that plant height decreased since the 1980s. Evaluating their genetic constitution revealed that most cultivars carried at least one height reducing QTL and that plant height could be reduced even further in cultivars combining more than one height reducing QTL. It was further observed that the frequency of cultivars carrying one or a combination of height reducing QTL increased since the 1980s.
A considerable amount of heterosis has been observed for biomass related traits in triticale hybrids before. However, the use of hybrid prediction approaches for these traits has not been evaluated. Hybrid prediction based on mid parent values already showed very good results illustrating their potential to preselect the most promising parents as prediction accuracies based on parental general combining ability (GCA) effects were only slightly better. When incorporating molecular markers into GCA based prediction accuracies, prediction accuracies decreased slightly compared to prediction accuracies solely based on phenotypic GCA effects. Predicting hybrids incorporating one or two untested parental lines, imitating a scenario where novel female and/or male candidate lines are introduced into a hybrid breeding program, reduced genomic prediction accuracies even further due to the decreasing amount of information which could be exploited from the parents. Additionally including specific combining ability (SCA) effects in the genomic prediction models did not yield additional use. A high proportion of SCA variance compared to the total genetic variance decreased prediction accuracies for the traits fresh and dry biomass yield. In this study simulation studies were used to demonstrate what a prediction accuracy of a specific value actually means for a hybrid breeding programs.
Further, an approach was introduced and evaluated showing great potential to evaluate novel female candidate lines for their use in a CMS based hybrid breeding program by bypassing their time and resource demanding introgression into a male sterile cytoplasm using three way hybrids. Prediction accuracies obtained by this novel approach showed highly promising results for most evaluated traits compared to prediction accuracies based on GCA effects or mid parent performance. Additionally incorporating SCA effects into the prediction models showed only a little increase of the prediction accuracies. Further, the results were supported by simulation studies adjusting different parameters, such as the number of parents or the proportion of SCA variance compared to the total genetic variance.Die Züchtung von Triticale (×Triticosecale Wittmack) ist eine Erfolgsgeschichte, da sie sich seit den 1970er Jahren zu einer ernstzunehmenden Alternative in der Fruchtfolge von Landwirten entwickelt hat und heute weltweit auf rund 4 Millionen Hektar angebaut wird. Jüngere Entwicklungen jedoch identifizierten zusätzliches Potential zur Verbesserung von Triticale Linien und Hybridzüchtungsprogrammen, die die Konkurrenzfähigkeit von Triticale weiter erhöhen können und wurden deshalb in dieser Studie näher beleuchtet. Genauer betrachtet waren die Ziele dieser Studie (i) die genetische Struktur und genetischen Langzeittrends des Merkmals Wuchshöhe in Mitteleuropäischer Wintertriticale zu untersuchen, (ii) die Potenziale der Hybridzüchtung und Konzepte zur Hybridvorhersage in Triticale, mit dem Fokus auf Biomasseertrag, zu evaluieren, (iii) ein Konzept, welches die zeit und ressourcenintensive Beurteilung weiblicher Mutterkomponenten in der zytoplasmatisch männlich sterilen (CMS) Hybridzüchtung vereinfacht, vorzustellen sowie bezüglich seiner Zweckdienlichkeit zu bewerten, und (iv) um Rückschlüsse für die zukünftige Verbesserung von Triticale Linien und Hybridzuchtprogrammen zu ziehen.
In einer genomweiten Assoziationsstudie wurden Marker entdeckt, die signifikant mit den Merkmalen Wuchshöhe und Entwicklungsstadium assoziiert waren. Diese erklärten 42,16% beziehungsweise 29,31% der Gesamtvarianz der genannten Merkmale und repräsentieren wahrscheinlich vier beziehungsweise drei merkmalsbeeinflussende Genorte (QTL). Es wurden zwei bedeutende QTL für das Merkmal Wuchshöhe auf den Chromosomen 5A und 5R entdeckt, welche höchstwahrscheinlich den Wuchshöhe reduzierenden Genen Rht12 von Weizen und Ddw1 von Roggen zuzuschreiben sind. Das dritte bedeutende QTL, welches auf Chromosom 4B gefunden wurde, konnte keinem bekannten Wuchshöhe reduzierenden Gen zugeordnet werden. Ferner kann nicht ausgeschlossen werden, dass diese als signifikant identifizierten Marker ein und dasselbe QTL identifizieren, wie die auf Chromosom 5R liegenden Marker, da diese untereinander ein hohes Kopplungsungleichgewicht aufweisen. Die Wuchshöhe der 129 untersuchten zugelassenen Sorten nahm seit den 1980er Jahren kontinuierlich ab. Die Untersuchung der zugrunde liegenden genetischen Ursachen hat ergeben, dass die meisten Sorten mindestens ein Wuchshöhereduzierendes QTL trugen und dass sich die Wuchshöhe noch weiter verringerte, wenn eine Sorte mehrere Wuchshöhe reduzierende Gene vereinte. Außerdem konnte beobachtet werden, dass sich seit den 1980er Jahren die Häufigkeit von zugelassenen Sorten die ein oder eine Kombination aus mehreren Wuchshöhe reduzierenden QTL trugen erhöht hat.
Ein beträchtlicher Umfang an Heterosis wurde in früheren Studien für Biomassemerkmale beobachtet. Nichtsdestotrotz wurden die Nützlichkeit von Hybridvorhersageansätzen bisher nicht evaluiert. Hybridvorhersagen, welche auf dem Mittelwert ihrer Elternlinien basieren zeigten vielversprechende Vorhersagegenauigkeiten und spiegelte somit ihr hohes Potential für die Vorselektion der vielversprechendsten Elternkomponenten wider, da Vorhersagegenauigkeiten basierend auf den elterlichen allgemeinen Kombinationsfähigkeiten (GCA) nur geringfügig besser waren. Mit der Aufnahme von molekularen Markerdaten in die GCA basierten Vorhersagen verringerten sich die Vorhersagegenauigkeiten im Vergleich zu den Vorhersagen, welche lediglich auf phänotypischen GCA Effekten basierten. Bei Vorhersagen, welche ein oder zwei ungetestete Elternlinien beinhalteten, d.h. in einem Szenario welches neue weibliche und/oder männliche Kandidatenlinien in ein Hybridzuchtprogramm integriert, verringerten sich die genomischen Vorhersagegenauigkeiten noch weiter, da nur von einem beziehungsweise von keinem Elter Information genutzt werden konnte. Die zusätzliche Einbeziehung von spezifischen Kombinationseffekten (SCA) in die genomischen Vorhersagemodelle ergab keinen zusätzlichen Nutzen. Ein hoher Anteil an SCA Varianz an der genetischen Gesamtvarianz verringerte die Vorhersagegenauigkeiten für die Merkmale Frisch und Trockenbiomasseertrag. Ferner wurde anhand von Simulationsstudien abgeleitet, was eine bestimmte Vorhersagegenauigkeit eigentlich für ein Hybridzüchtungsprogramm bedeutet.
Es wurde ein neuer Ansatz auf seinen Nutzen in einem CMS basierten Hybridzuchtprogram hin evaluiert der die zeit und ressourcenintensive Rückkreuzung weiblicher Kandidatenlinien für deren Evaluierung in ein männlich steriles Zytoplasma umgeht. Die durch diesen neuen Ansatz erhaltenen Vorhersagegenauigkeiten zeigten großes Potential für die meisten untersuchten Merkmale im Vergleich zu Vorhersagegenauigkeiten basierend auf GCA Werten oder ihrem elterlichen Mittelwert. Das zusätzliche Miteinbeziehen von SCA Effekten in die Vorhersagemodelle zeigte nur eine geringfügige Verbesserung der Vorhersagegenauigkeiten. Außerdem konnten die Ergebnisse durch Simulationsstudien unter Anpassung verschiedener Parameter, wie die Anzahl der Eltern oder der Anteil der SCA Varianz an der genetischen Gesamtvarianz, untermauert werden