2013 research outputs found
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It is not about spinach : a food justice perspective on urban agriculture in Cape Town and Maputo
Get PDFThe worlds rapid urbanisation has presented multiple challenges to societies and the environment and strained the sustainability and equity of urban food systems. In discussions on the future of the worlds cities and their food security, urban agriculture has gained attention for its potential to contribute to food supply and dietary diversity, generate income for urban producers, and provide various multifunctional benefits such as environmental services, education, and community building.
The dissertation followed a conceptual approach that applies a food systems perspective on urban agriculture and uses urban agriculture as a means to identify food justice patterns. In addition, this thesis contributes to participatory action research methodology by shifting focus to the concept of democratisation processes in research. Co-research is a more radical and inclusive form of participatory action research that involves actors and groups from marginalised communities in all research steps. Communities are involved in the study design, problem posing, decision-making around methodology, data collection, analysis and triangulation, and scaling of activities. This process fosters ownership of the gathered results through mutual and transformative learning, and hence, could become more valuable than the results themselves.
The food system in Cape Town is highly segregated, as is the city itself: the legacy of apartheid-era planning left an affluent and prosperous city centre surrounded by lower-income areas populated largely by People of Colour who face daily challenges in accessing food. Urban agriculture is practised in the townships of Cape Town by hundreds of farmersmost of them People of Colour, unemployed, elderly, female home growersand thousands of backyard growers who cultivate a variety of vegetables mostly on small plots. The food gardens are either on public or private land: land is leased for short periods from public institutions such as schools or clinics or leased from municipalities, which is a lengthy andfor many farmersopaque process. NGOs, with support from the Municipality, introduced urban agriculture as a poverty alleviation strategy to combat high rates of food security in the marginalised parts of the city. Decades of support have hampered the establishment of community-driven food solutions and led to dependencies on NGOs for inputs, marketing, and acquisition of new knowledge. These farming activities play an insignificant role when it comes to household contribution. Food is produced in highly confined and troubled spaces in informal settlements, almost exclusively for a niche market of middle/upper class consumers in the wealthier city centre.
Maputos food system is strongly influenced by food imports from neighbouring South Africa, by its rapid growth, and by migration from the rural areas of the country where selfsustaining family farming is a primary livelihood strategy. In the urban and peri-urban area of Mozambiques capital, the zonas verdes (green zones) were established to combat the citys severe food insecurity crisis after the colonial era. These horticultural production sites have remained vibrant production areas. Urban agriculture is largely commercialised and plays a key role supplying the city with specific horticultural products, mainly cabbage and lettuce. Informal traders buy crops directly from the fields and sell them in Maputos local markets and street stands. Four of five farming families indicate that the income they generate in this activity is their main source of revenue. Another estimated 40,000 people earn their livings by supporting urban agriculture through activities such as trading, selling, pesticide application, and transportation. Like Cape Town, it is mainly women who are involved in urban agriculture in Maputos fields.
Understanding urban agriculture through a food systems lens was crucial in examining the potentials and challenges of urban agriculture. Applying a co-research approach in Cape Town allowed investigations that fostered participating farmers agency over the findings and led to the creation of a strong network that carried the research beyond the scope of this project. The mutual contextualisation of the results gathered in an inclusive research process into food justice theory revealed farmers in-depth understanding of structural inequalities within food systems in cities. Food justice theory is mainly applied in case studies in the North and looks at historical context and trauma, systemic challenges, and marginalisation in ethnicity, class, place, time, and gender. These research findings from two case studies in the South add to our understanding of marginalisation in urban agriculture in Cape Town and Maputo and shed light on the importance of intersectionality as a contextual component of food justice.Die zunehmende Urbanisierung weltweit stellt die Gesellschaften und die Umwelt generell vor vielfältige Herausforderungen. Sie belastet insbesondere die Nachhaltigkeit und Gerechtigkeit der städtischen Ernährungssysteme. In den Diskussionen um die Zukunft der Städte und ihrer Ernährungssicherheit rückt die urbane Landwirtschaft immer wieder in den Fokus. Von ihr erhofft man sich eine Verbesserung der Nahrungsmittelversorgung und Ernährungsvielfalt, Einkommensgenerierung und zudem Vorteile im Umweltschutz, der Bildung und Nachbarschaftsarbeit zu bieten.
Die Dissertation baut auf einen konzeptionellen Ansatz auf, der eine Ernährungssystemsperspektive auf die urbane Landwirtschaft anwendet und diese dann nutzt, um Ernährungsgerechtigkeitsmuster abzuleiten. Darüber hinaus trägt diese Dissertation zur Methodik der partizipativen Aktionsforschung bei, indem sie einen Schwerpunkt auf Demokratisierungsprozesse in der Forschung legt. Dieser so genannte Co-research-Ansatz ist eine radikalere und inklusivere Form der partizipativen Aktionsforschung, da sie marginalisierte Gruppen in alle Forschungsschritte einbezieht. Die Gruppen werden in das Studiendesign, die Problemstellung, die Auswahl der Methodik, die Datenerhebung, die Analyse und Triangulation sowie die Skalierung der Aktivitäten einbezogen. Dieser Prozess fördert, dass die Forschungsergebnisse angenommen werden und könnte so durch gemeinsames und transformatives Lernen langfristig wertvoller werden als die Ergebnisse selbst.
Die Untersuchung zeigt auf, dass sich die Situationen in Kapstadt und Maputo stark unterscheiden. Kleinbauern in Kapstadt sind beim Verkauf in die reicheren Viertel der Stadt stark von Zwischenhändlern abhängig und zudem einem instabilen Markt ausgesetzt. In Maputo sind Organisationsstrukturen und Markt stabiler, doch die Ackerflächen sind durch die Konkurrenz um Landnutzung in Folge der zunehmenden Urbanisierung bedroht.
Das Ernährungssystem in Kapstadt ist wie die Stadt selbst stark segregiert: Die Apartheid-Ära hinterließ ein wohlhabendes Stadtzentrum, das überwiegend von der weißen Bevölkerungsgruppe bewohnt wird und einkommensschwache Gegenden in den Randbezirken, in denen größtenteils nicht weiße Menschen leben, die täglich mit Herausforderungen um Zugang zu Nahrungsmitteln konfrontiert sind. Urbane Landwirtschaft wird in den Townships von Kapstadt von Hunderten von Bauern betrieben - meist arbeitslose, ältere Frauen aus der schwarzen Bevölkerungsgruppe. Zudem bauen Tausende in Hinterhöfen Gemüse an, auf überwiegend kleinen Parzellen.
Die Forschung zeigt, dass die urbane Landwirtschaft eine widersprüchliche Strategie zur ökonomischen Unterstützung einer marginalisierten Gesellschaft ist, da ihr Beitrag zur Linderung der Armut unbedeutend ist. Das Einkommen der urbanen Bäuerinnen und Bauern ist gering und unbeständig, und oft geben die Bauern mehr Geld für Betriebsmittel aus, als sie mit dem Anbau verdienen. Multifunktionale Vorteile der urbanen Landwirtschaft wie Gemeinschaftsbildung und die Schaffung von Grünflächen für Umweltbildung tragen jedoch entscheidend zum sozialen Zusammenhalt innerhalb dieser Gesellschaften bei.
Das Nahrungsmittelsystem Maputos ist geprägt von Nahrungsmittelimporten aus dem benachbarten Südafrika, von dem raschen Wachstum der Stadt und von der Migration aus den ländlichen Gebieten des Landes, in denen die selbstversorgende Familienlandwirtschaft eine primäre Strategie zur Sicherung des Lebensunterhalts darstellt. Im städtischen und stadtnahen Bereich der mosambikanischen Hauptstadt wurden die zonas verdes (Grünzonen) eingerichtet, um nach der Kolonialzeit die schwere Ernährungskrise der Stadt zu bekämpfen.
Bei dieser Forschung zu den Potenzialen und Herausforderungen der städtischen Landwirtschaft war es von entscheidender Bedeutung, die städtische Landwirtschaft unter dem Blickwinkel des Ernährungssystems zu verstehen. Die Anwendung eines Co-research Ansatzes in Kapstadt ermöglichte Untersuchungen, die die teilnehmenden Gruppen förderte und zur Schaffung eines starken Netzwerks führte, das die Forschung über den Rahmen dieses Projekts hinaustrug. Die gemeinsame Kontextualisierung der Ergebnisse, die in einem inklusiven Forschungsprozess über Ernährungsgerechtigkeit gesammelt wurden, offenbarte den Bauern ein tiefes Verständnis der strukturellen Ungleichheiten bei Lebensmitteln in Städten. Die Theorie der Ernährungsgerechtigkeit wird hauptsächlich in Fallstudien im Norden angewandt und befasst sich mit historischem Kontext und Trauma, systemischen Herausforderungen und Marginalisierung in Bezug auf ethnische Zugehörigkeit, Klasse, Ort, Zeit und Geschlecht. Diese Forschungsergebnisse aus zwei Fallstudien tragen Verständnis der Marginalisierung in der städtischen Landwirtschaft in Kapstadt und Maputo bei und beleuchten die Bedeutung der Intersektionalität als kritische Komponente der Ernährungsgerechtigkeit
Prediction of protein-protein complexes by combining size exclusion chromatography and mass spectrometric analysis
No full textTwo major objectives were pursued and met in this study.
First, the goal was to add to the scientific toolbox a diligent method for uncovering PPi dynamics on a proteomic scale, with a focus on plant membranes. There are large-scale or high-throughput approaches, but they rely on genetically modified proteins or heterologous expression systems to describe PPi outside of their natural context. Similarly, those methods are incapable of describing the dynamics of protein interactions. In course of this study, a co-elution based approach was combined with modern mass spectrometric label free quantification in order to investigate PPi and interaction dynamics on a proteomic scale. A rigorous data processing pipeline was developed to not only address known fallacies of using co-elution based methods (such as for example random co elution), but also to access and utilize meta-information in form of protein abundance and protein network connectivity to draw conclusions not only on proteomic scale, but also for individual proteins. In total, 6.928 individual proteins extracted from Arabidopsis thaliana root membranes were detected under different nutritional conditions (full nutrition, nitrogen starvation and nitrogen resupply). The data processing pipeline described in this study was used to predict and discover connectivity information for at least 2.058 of these proteins. Each step in data processing was validated by comparison to database confirmed interactions to improve filtering criteria. Protein abundance was evaluated through a unique ranking system, allowing a seamless integration as network attributes for each condition. From the suggested interaction data, an interactome network of the various nutritional conditions was reconstructed. Using different network parameters from graph theory, protein significance and dynamic conditional changes were described.
Second, this study applied the aforementioned approach to identify relevant proteins involved in nitrogen signaling in Arabidopsis thaliana root membranes. Through correlation analysis and network reconstruction, receptor kinase AT5G49770 was identified as a component of the nitrogen signaling network that collaborates with co-receptor QSK1, BAK1, the nitrogen transporter NRT2.1 and proton pump AHA2. In response to nitrogen deficiency, the network parameters of AT5G49770 reacted strongly and its involvement was demonstrated by a phenotypic similarity to knock-out lines of NRT2.1, NRT1.1 and AHA2 during a root growth assay of Arabidopsis seedlings. The interaction between QSK1 and BAK1 was further confirmed using FRET/FLIM microscopy and pulldown assays.
These findings show that combining a co-elution based approach with a rigorous data processing pipeline and network analysis is suitable to study the protein interaction environment and signal response dynamics in plant root membranes. The modular experimental design allows for a simple adaptation to study different stimuli and the unbiased proteomic approach yields results for proteins regardless of the individual scientific focus. Meta-information such as protein abundance and network connectivity parameters can be used to prospect and identify important proteins involved in stress response dynamics.
The author of this study is confident that the proteomic data produced can be utilized in further research and contributes to the understanding of nitrogen signaling in plant root membranes. Through integration of the data processing pipeline and adaptation to different scientific scenarios, valuable information beyond protein interaction is gained. Thus, this work makes an important contribution to the advancement of proteomic analysis and data interpretation methodology.In dieser Studie wurden zwei Hauptziele verfolgt und erreicht.
Zunächst war es dezidiertes Ziel dieser Arbeit das wissenschaftliche Methodenspektrum um eine sorgfältige Methode zur Aufdeckung von Protein-Protein Interaktionsdynamiken auf proteomischer Ebene unter besonderer Berücksichtigung der pflanzlichen Membranumgebung zu ergänzen. Zwar gibt es Ansätze für large-scale oder high-throuput Methoden, jedoch sind diese auf genetisch veränderte Proteine oder heterologe Expressionssysteme angewiesen und beschreiben PPi damit außerhalb des natürlichen Kontextes. Ebenso sind diese Methoden ungeeignet, um Dynamiken von Proteininteraktionen zu beschreiben. Zu diesen Zweck wurde in dieser Studie eine Methode entwickelt, die Vorteile eines Co-Elutions-basierten Ansatzes mit modernen label-freien massenspektrometrischen Quantifizierungsmethoden kombiniert. Dazu musste eine belastbare Datenverarbeitungspipeline entwickelt werden, um nicht nur bekannte Fallstricke von Co-Elutionsmethoden (wie z.B. zufällige Co-Elution) zu vermeiden, sondern auch um Metainformationen wie Proteinhäufigkeit oder Netzwerkkonnektivität zu erschließen und nutzbar zu machen. So können Schlussfolgerungen nicht nur auf proteomischer Ebene, sondern auch für individuelle Proteine gezogen werden. Im Rahmen dieser Studie wurden Arabidopsis thaliana Wurzelmembranproteine untersucht. Insgesamt konnten 6.928 individuelle Proteine extrahiert, identifiziert und unter verschiedenen Nährstoffverfügbarkeiten (Normalbedingung, Stickstoffmangel und Stickstoffzufuhr nach Mangel) untersucht werden. Die in dieser Studie beschriebene Datenverarbeitungspipeline wurde verwendet, um PPi für mindestens 2058 dieser Proteine vorherzusagen und zu beschreiben. Jeder Schritt der Datenverarbeitung wurde durch den Vergleich mit datenbankbestätigten Interaktionen kontrolliert, um die Filterkriterien zu verbessern. Aus den vorhergesagten Interaktionen wurde ein Interaktom-Netzwerk der verschiedenen Ernährungszustände rekonstruiert, anhand dessen die Bedeutung der Proteine für den entsprechenden Ernährungszustand durch verschiedene Netzwerkparameter aus der Graphentheorie beschrieben werden konnte. Die Proteinabundanzen wurde durch ein einzigartiges Ranking-System bewertet, was eine nahtlose Integration als Netzwerkattribute für jede Bedingung ermöglichte.
Weiterhin zielte diese Studie darauf ab, das Verständnis des Stickstoff-Signalwegs anhand von Arabidopsis thaliana Wurzelmembranen als Modell zu vertiefen. Unter Verwendung des zuvor etablierten Co-Elutions-Workflows, der Korrelationsanalyse und Netzwerkrekonstruktion wurde die Rezeptorkinase AT5G49770 als wichtiger Einflussfaktor bei der Stickstoff-Signalübertragung in Verbindung mit dem Co-Rezeptor QSK1, dem Stickstofftransporter NRT2.1 und der Protonenpumpe AHA2 identifiziert. Die Netzwerkparameter von ATG549770 zeigten die größten Veränderungen als Reaktion auf Stickstoffmangel. Die Beteiligung wurde durch eine phänotypische Ähnlichkeit zu Knock-out-Linien von NRT2.1, NRT1.1, QSK1 und AHA2 in einer phänotypischen Charakterisierung des Wurzelwachstumstests von Arabidopsis Keimlingen gezeigt. Die Interaktion zwischen QSK1 und AT5G49770 wurde weiterhin durch FRET/FLIM-Mikroskopie und Pulldown-Analyse bestätigt.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Kombination eines auf Co-Elution basierenden Ansatzes mit einer rigorosen Datenverarbeitsungs-Pipeline und der Netzwerkanalyse geeignet ist, um Proteininteraktionsnetzwerke und Signalantwortdynamik in Pflanzenwurzelmembranen zu untersuchen. Das modulär konzeptionierte Versuchsdesign ermöglicht eine einfache Anpassung der Methodik zur Untersuchung verschiedener Stimuli, während die unvoreingenommene proteomische Analytik Ergebnisse unabhängig des individuellen wissenschaftlichen Fokus erzielt. Metainformationen wie Proteinabundanz und Netzwerkkonnektivitätsparameter sind geeignet, um Proteine, die maßgeblich an der Dynamik von Stressreaktionen beteiligt sind zu identifizieren.
Der Autor dieser Studie ist zuversichtlich, dass die erzeugten proteomischen Datensätze für weitere Forschung genutzt werden können und zu einem tieferen Verständnis der Stickstoffsignal-Regulierung in pflanzlichen Wurzelmembranen beitragen. Zusätzlich demonstriert diese Studie, dass über die Erschließung von Metadaten wichtige Informationen gewonnen werden können, um in verschiedenen wissenschaftlichen Szenarien einen Erkenntnisgewinn zu ermöglichen. Damit leistet diese Arbeit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der proteomischen Analytik und Datenauswertung
Establishment of the body axes in Xenopus laevis through goosecoid, myosin 1d and bicaudal c
Get PDFThe bilaterian body plan consists of three body axes: the anteroposterior (AP; head-trunk/tail), the dorsoventral (DV; back-belly) and the left-right (LR; placement of inner organs) axis. Axis formation occurs during early embryogenesis and is critical for further development and viability of the embryo. In this comprehensive study three highly conserved determinants were functionally analyzed in the context of axis development.
The first chapter of this work covers the autoregulatory, homeodomain containing, repressor gene goosecoid (gsc), whose most prominent expression marks the Spemann-(Mangold) organizer (SO). The SO is the primary dorsal signaling center and is instructive for tissue patterning along the DV and AP axes. Transplanting the SO or misexpressing gsc on the opposite ventral side of an embryo is sufficient to establish a new/secondary AP axis. However, its function during normal development in the SO remained enigmatic as the gsc loss of function (LOF) lead to no severe early developmental defects. To elucidate the function of gsc, timed gain of function (GOF) experiments were performed. Gsc efficiently repressed the planar cell polarity (PCP)/Wnt signaling pathway leading to severe gastrulation and neurulation defects. This novel Gsc function was correlated with two vertebrate specific domains, suggesting an evolutionary new function of Gsc with the emergence of jaws/neural crests in vertebrates.
The second chapter of this study addresses the functions of Myosin1d (Myo1d) and Bicaudal c1 (Bicc1) during the LR axis determination in vertebrates. In this group LR symmetry breakage takes place at a ciliated epithelium called LR organizer (LRO). The initial cue for the asymmetric LR axis development is a cilia-driven leftward fluid flow. These cilia have to be correctly polarized through PCP/Wnt signaling. Interestingly, the invertebrate Drosophila melanogaster also displays a distinct LR axis but uses a cilia independent, yet not fully understood, mechanism. It depends on a myo1d homologous gene, myo31DF, and PCP. To unravel a potential common evolutionary origin of the bilaterian LR axis myo1d was analyzed during Xenopus laevis lateralization. Myo1d LOF experiments disturbed LR axis formation by compromising PCP dependent outgrowth and polarization of LRO cilia. These experiments link the PCP/Myosin based mechanism of flies to the newly evolved cilia/flow dependent mode of vertebrate LR axis determination suggesting actomyosin as common ancestral LR determinant.
Contrary to Myo1d, Bicc1 was already described for its function during polarization of flow producing LRO cilia. However bicc1s expression is most prominent in the sensory LRO cells (sLRO). These cells detect the fluid flow and translate it into left-sided signaling of the morphogen Nodal1 and consequently asymmetric LR axis formation. These cells downregulate the expression of the secreted Nodal1 antagonist DAN domain family member 5 (dand5) in response to flow.
Bicc1s function was re-evaluated with respect to its function in sLRO cells. Ex vivo and in vivo experiments involving GOF as well as LOF experiments showed that Bicc1 regulates both dand5 and nodal1 via a direct and indirect post-transcriptional mechanism, respectively. In the process of dand5 regulation several other LR determinants and regulatory events were linked with the Bicc1 dependent mechanism: Dicer1 dependent microRNA repression of dand5 and a proposed cation channel Polycystin 2 mediated Bicc1 modification. These results highlight the importance of a tightly controlled Dand5 protein level as decisive for the overall outcome of the LR symmetry breakage in vertebrates.Der Körperbauplan von Bilateria setzt sich aus drei Körperachsen zusammen: Der anteroposterioren (AP; Längsachse), der dorsoventralen (DV; Rücken-Bauch) und der links-rechts (LR, Anordnung der inneren Organe) Achse. Die Körperachsenbildung findet während der frühen Embryonalentwicklung statt und ist entscheidend für die weitere Entwicklung und die Lebensfähigkeit des Embryos. In dieser umfassenden Arbeit wurden drei hoch konservierte Determinanten auf ihre Funktion während der Achsenentwicklung analysiert.
Das erste Kapitel dieser Arbeit beschreibt die Funktion des autoregulatorischen Repressors und Homeoboxgens goosecoid (gsc), dessen bekannteste Expression den Spemann-(Mangold) Organisator (SO) markiert. Der SO ist das primäre dorsale Signalzentrum und bekannt für seine instruktive gewebespezifizierende Funktion entlang der AP- und der DV-Achse. Transplantation des SO oder Missexpression von gsc auf der gegenüberliegenden, ventralen, Seite des Embryos, ist ausreichend, um eine neue/zweite AP Körperachse zu erzeugen. Trotzdem blieb seine Funktion im SO während der normalen Entwicklung rätselhaft, da ein Funktionsverlust zu keinen massiven frühen Entwicklungsproblemen führte. Um die Funktion von gsc herauszufinden wurden zeitlich und räumlich terminierte Überexpressionen durchgeführt. Gsc reprimierte effizient den Planaren Zellpolaritäts (PCP)/Wnt Signalweg was zu ernsthaften Gastrulations- und Neurulationsdefekten führte. Die neu beschriebene Funktion von Gsc konnte mit zwei Wirbeltier-spezifischen Domänen korreliert werden. Dies suggerierte eine evolutionär neue Funktion von Gsc mit der Entstehung von Kiefern und Neuralleistenzellen in Wirbeltieren.
Das zweite Kapitel dieser Arbeit behandelt die Funktion von Myosin1d (Myo1d) und Bicaudal c1 (Bicc1) während der LR Achsenentwicklung in Wirbeltieren. In dieser Tiergruppe wird die LR Symmetrie durch ein ciliertes Epithel, den sogenannten LR Organisator (LRO), gebrochen. Das erste Signal für die asymmetrische LR Entwicklung ist ein durch Cilien erzeugter linksgerichteter Flüssigkeitsstrom. Dafür müssen diese Cilien durch den PCP Signalweg korrekt polarisiert sein. Interessanterweise zeigt das wirbellose Tier Drosophila melanogaster auch eine eindeutige LR-Achse, für die sie allerdings einen Zilien-unabhängigen Mechanismus verwenden. Dieser ist bis heute noch nicht eindeutig geklärt, beruht aber auf dem myo1d orthologen Gen myo31DF und dem PCP Signalweg. Um einen potentiellen evolutionären Ursprung der LR Achsenentwicklung in Bilateria zu entschlüsseln, wurde myo1d während der Lateralisierung in Xenopus laevis analysiert. Funktionsverlust Experimente von Myo1d resultierten dabei in einer gestörten LR Achsenentwicklung, basierend auf einer Störung des PCP abhängigen Auswachsens und der Polarisierung der LRO-Cilien. Diese Experimente verbinden den PCP/Myosin abhängigen Mechanismus von Fliegen mit dem neu evolvierten Cilien/Flüssigkeitsstrom abhängigen Mechanismus der LR Achsenentwicklung in Wirbeltieren. Somit wird ein Actomyosin abhängiger Mechanismus als gemeinsamer ursprünglicher LR Achsendeterminant für Bilateria impliziert.
Im Gegensatz zu Myo1d wurde für Bicc1 schon eine Funktion während der Polarisierung der LRO Cilien beschrieben. Dennoch ist die markanteste Expression von bicc1 in den sensorischen LRO Zellen (sLRO), welche den Flüssigkeitsstrom detektieren und in ein linksseitiges Signal des Morphogens Nodal1 umwandeln. Dieses Signal resultiert dann in der Entstehung der asymmetrischen LR Achse. Als Antwort auf den Flüssigkeitsstrom wird die Expression von dem sekretierten Nodal1-Antagonisten DAN domain family member 5 (dand5) in den sLRO Zellen runter reguliert. Die Funktion von Bicc1 sollte im Bezug auf die Funktion in den sLRO Zellen reevaluiert werden. Ex vivo und in vivo Funktionsverlust und Funktionsgewinn Experimente zeigten, dass Bicc1 sowohl dand5 direkt als auch nodal1 indirekt post-transkriptional reguliert. Desweiteren wurden auch andere LR Determinanten mit dem Mechanismus der Bicc1 abhängigen dand5 Regulation vernetzt: Die Dicer1 abhängige microRNA vermittelte Repression von dand5 und die mögliche Modifikation von Bicc1 in Abhängigkeit vom Kationen-Kanal Polycystin 2 (Pkd2). Diese Ergebnisse verdeutlichen maßgeblich die Bedeutung eines engmaschig kontrollierten Dand5 Proteinlevels für das Ergebnis des LR Symmetriebruchs in Wirbeltieren
Development of a sensor-based harrowing system using digital image analysis to achieve a uniform weed control selectivity in cereals
Get PDFUsing intelligent sensor technology for site-specific weed control can increase the efficacy of traditional weed control implements. Several scientific studies successfully used intelligent sensors for automatic harrow control by taking many different parameters into account such as weed density, soil resistance factor, and plant growth. However, none of the systems was practically feasible because these factors made the control system too complex and unattractive for farmers. Defining only one parameter (crop soil cover) instead of many provides a new and simple approach which was investigated in this work.
The first scientific publication focuses on the development, practical implementation and testing of the automatic harrow control system. Two RGB-cameras were mounted before and after the harrow and constantly monitored crop cover. The CSC was then computed out of these resulting images. The image analysis, decision support system and automatic control of harrowing intensity by hydraulic adjustment of the tine angle were installed on a controller which was mounted on the harrow. Eight field experiments were carried out in spring cereals. Mode of harrowing intensity was changed in four experiments by speed, number of passes and tine angle. Each mode was varied in five intensities. In four experiments, only the intensity of harrowing was changed. Modes of intensity were not significantly different among each other. However, intensity had significant effects on WCE and CSC. Cereal plants recovered well from 10% CSC, and selectivity was in the constant range at 10% CSC. Therefore, 10% CSC was the threshold for the decision algorithm. If the actual CSC was below 10% CSC, intensity was increased. If the actual CSC was higher than 10%, intensity was decreased. The new system was tested in an additional field study. Threshold values for CSC were set at 10%, 30% and 60%. Automatic tine angle adjustment precisely realised the three different CSC values with variations of 1.5% to 3%.
The next publication discussed and assessed the site-specific field adaptation of the development in cereals. In 2020, three field experiments were conducted in winter wheat and spring oats to investigate the response of the weed control efficacy and the crop to different harrowing intensities, in southwest Germany. In all experiments, six levels of CSC were tested. Each experiment contained an untreated control and an herbicide treatment as a comparison to the harrowing treatments. The results showed an increase in the WCE with an increasing CSC threshold. Difficult-to-control weed species such as Cirsium arvense (L.) and Galium aparine (L.) were best controlled with a CSC threshold of 70%. With a CSC threshold of 20% it was possible to control up to 98% of Thlaspi arvense (L.) The highest crop biomass, grain yield, and selectivity were achieved with an CSC threshold of 2025% at all trial locations. With this harrowing intensity, grain yields were higher than in the herbicide control plots and a WCE of 6898% was achieved.
The last scientific article compares pairwise a conventional harrow intensity with automatic sensor-based harrowing intensity. Five field experiments in cereals were conducted at three locations in southwestern Germany in 2019 and 2020 to investigate if camera-based harrowing resulted in a more homogenous CSC and higher WCE, biomass, and crop grain yield than a conventional harrow with a constant intensity across the whole plot. For this purpose, pairwise comparisons of three fixed harrowing intensities (10 °, 40 °, and 70 ° tine angle) and three predefined CSC thresholds (CSC of 10%, 20%, and 60%) were realized in randomized complete block designs. Camera-based adjustment of the intensity resulted in 6-16% less standard deviation variation of CSC compared to fixed settings of tine angle. Crop density, WCE, crop biomass and grain yield were significantly higher for camera-based harrowing than for conventional harrowing. WCE and yields of all automatic adjusted harrowing treatments were equal to the herbicide control plots.
In this PhD-thesis, a sensor-based harrow was developed and successfully investigated as an alternative to conventional herbicide application in cereals. A permanent, equal replacement of chemical weed control in arable farming systems can only be achieved using modern, sensor-based mechanical weed control approaches. Therefore, the efficacy of the mechanical weed control method can be improved and increased continuously. It has been shown that the precise adjustment of mechanical weed control methods to site-specific weed conditions allows similar WCE results as an herbicide application without causing yield losses. These findings contribute towards modern plant protection strategies to reduce the herbicide use and to establish the acceptance of technical progress in society.Durch den Einsatz von Sensortechnik bei der mechanischen Unkrautbekämpfung, kann die Effektivität und Auslastung der Maschinen gesteigert werden. Die automatische Anpassung der Striegelintensität durch Sensoren, wurde bereits in zahlreichen wissenschaftlichen Arbeiten untersucht, jedoch hat sich keines der Systeme auf dem Markt etablieren können. Bei diesen Striegel-Prototypen wurden verschiedenste Parameter wie beispielsweise die Unkrautdichte, der Bodenwiderstand oder das Pflanzenwachstum berücksichtigt. Allerdings konnten bisherige Systeme nur einzelne Einflussfaktoren berücksichtigen und sie eigneten sich daher nicht für den großflächigen praktischen Einsatz. Dieses Problem kann umgangen werden, wenn der Fokus auf die gezielte Verschüttung von Unkräutern und Kulturpflanze (CSC) gerichtet wird. Diese neue Vorgehensweise bei der sensorgesteuerten Striegeltechnik bietet einen einfachen und zugleich umfangreichen Ansatz, der alle Pflanzen-, Boden- und Unkrautrelevanten Parameter berücksichtigt und abdeckt.
Die erste wissenschaftliche Veröffentlichung befasst sich mit der Entwicklung und einem praktischen Test der automatischen Striegelsteuerung. Hierzu wurden zwei RGB-Kameras vor und hinter dem Striegel angebracht, um den tatsächlichen CSC-Wert zu messen, berechnen und mit einem vorgegebenen CSC-Schwellenwert abgleichen zu können. Die Ansteuerung erfolgte im Anschluss hydraulisch, durch elektrische Signale an das Magnetventil. Wurde der vorgegebene CSC-Schwellenwert unterschritten, wurde die Striegelintensität erhöht. War der tatsächliche, gemessene CSC-Wert über dem vorgegebenen Schwellenwert, wurde die Intensität verringert. In einem ersten Feldexperiment wurde das neue System auf Genauigkeit getestet und mit einem manuell eingestellten Zinkenwinkel verglichen. Hierbei wurden für das automatische System CSC-Schwellenwerte von 10%, 30% und 60% und für die manuelle Ansteuerung drei äquivalente Zinkenwinkel, festgelegt. Es konnten die voreingestellten, automatischen CSC-Schwellenwerte mit einer Präzision bzw. Standardabweichung von 1,5-3% realisiert werden, während die manuell eingestellten Zinkenwinkel eine Standardabweichung zwischen 18-20% aufwiesen.
Die nächste Veröffentlichung befasst sich mit der standortspezifischen Feldanpassung des sensorbasierten Striegels im Getreide. Drei Feldexperimente wurden durchgeführt, um die Auswirkungen der Feldanpassung sowohl im Sommer-, als auch Wintergetreide zu untersuchen. In allen Experimenten wurden sechs verschiedene CSC-Schwellenwerte (CSC von 5, 15, 20, 25, 45 und 70%) getestet. Jedes Experiment enthielt eine unbehandelte Kontrolle und eine Herbizidbehandlung als Vergleich. Die Ergebnisse zeigten einen Anstieg des WCE mit einem steigenden CSC-Schwellenwert. Schwer zu bekämpfende Unkrautarten wie Cirsium arvense (L.) und Galium aparine (L.) wurden am besten mit einem CSC-Schwellenwert von 70% kontrolliert. Mit einem CSC-Schwellenwert von 20% war es möglich, bis zu 98% von Thlaspi arvense (L.) zu bekämpfen. Die höchste Kulturpflanzenbiomasse und Kornertrag konnte mit einem CSC-Schwellenwert zwischen 20-25% erzielt werden. Kornertrag war sogar höher als in der Herbizidparzelle.
Der letzte wissenschaftliche Artikel vergleicht paarweise eine konventionelle Striegelintensität mit einer automatischen, sensorbasierten Striegelsteuerung. In den Jahren 2019 und 2020 wurden dafür fünf Feldversuche in Getreide an drei Standorten in Südwestdeutschland durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden paarweise Vergleiche von drei festen Striegelintensitäten (10 °, 40 ° und 70 ° Zinkenwinkel) und drei vordefinierten CSC-Schwellenwerten (CSC von 10%, 20% und 60%) durchgeführt. Die automatische Anpassung der Intensität führte zu einer 6-16% geringeren Standardabweichung des CSC im Vergleich zu den festen Einstellungen des Zinkenwinkels. Pflanzendichte, WCE, Pflanzenbiomasse und Kornertrag waren beim kamerabasierten Striegeln signifikant höher als beim konventionellen Striegeln. WCE und Erträge aller automatisch eingestellten Striegelbehandlungen waren vergleichbar mit den Herbizid-Kontrollparzellen.
In dieser Dissertation wurde ein sensorbasiertes Striegelsystem entwickelt und als erfolgreiche Alternative zur konventionellen Herbizidanwendung und zur Effektivitätssteigerung herkömmlicher Striegel, im Getreide aufgezeigt. Durch eine präzise Anpassung an standortspezifische Unkraut- und Bodensituationen waren nicht nur die Bekämpfungserfolge vergleichbar mit denen einer Herbizidanwendung, sondern es entstanden auch nur geringfügige Pflanzen- bzw. Ertragsverluste. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben das Potential Einfluss auf zukünftige Pflanzenschutzstrategien zu nehmen, da sie die Möglichkeiten der mechanischen Unkrautbekämpfung erweitern, den Herbizideinsatz reduzieren und die Akzeptanz des technischen Fortschritts in der Gesellschaft fördern
Local communication and local media in the online age : communication spaces in urban and rural areas
No full textObwohl die demokratietheoretische Bedeutung der kommunalen Ebene unbestritten ist, wurde bisher kaum erforscht, wie sich lokale Kommunikationsräume im Online-Zeitalter gestalten. Hier setzt die vorliegende Arbeit an und untersucht vergleichend lokale Kommunikationsräume in urbanen und ländlichen Kontexten. Dazu wurde zunächst ein theoretisches Rahmenmodell basierend auf raumsoziologischen und (neueren) öffentlichkeitstheoretische Überlegungen entwickelt; es unterscheidet eine Ordnungs- und eine Handlungsdimension von Kommunikationsräumen: Die Ordnungsdimension umfasst Kommunikationsstrukturen auf MakroMeso- und Mikroebene (z. B. den Wettbewerb im lokalen Zeitungsmarkt oder Kommunikationsressourcen von Akteuren); die Handlungsdimension umfasst das beobachtbare kommunikative Handeln und lässt sich anhand von zwei Aspekten charakterisieren, dazu gehören die Kommunikationsnetzwerke von Akteuren sowie deren öffentliche Kommunikation mit einem dispersen Publikum. Anschließend wurden n=49 Leitfadeninterviews mit Journalisten und interessengeleiteten Akteuren (Politikern, Verwaltungsmitarbeitern, aktiven Bürgern usw.) zu insgesamt sechs Themen aus drei Städten zwei Großstädten und einer kleinen Mittelstadt geführt. Die Akteure wurden dazu befragt, wie sie mit anderen Akteuren und den Bürgern zu lokalpolitischen Themen kommunizieren und welche Rolle klassische lokaljournalistische Medien dabei (noch) spielen.
Es zeigt sich, dass in allen untersuchten Kommunikationsräumen die lokale bzw. regionale Tageszeitung als wichtigstes Lokalmedium dominiert: Aus der Sicht der Akteure ist die Zeitung nach wie vor das zentrale Medium, mit dem sie die Bürger informieren und dabei auch Menschen außerhalb ihrer themenspezifischen Communities und Filterblasen erreichen. Sie schreiben der Zeitung außerdem einen großen Einfluss auf die öffentliche Meinung und insbesondere in den Großstädten auf die politische Entscheidungsfindung zu. Gleichzeitig nehmen die Akteure wahr, dass die Reichweiten der Zeitungen stetig sinken und diese vor allem junge Menschen kaum noch erreichen. Auch wenn sie nicht als Ersatz für die Lokalzeitungen gesehen werden, sind reine Online-Angebote und Blogs für die Akteure nützliche Kanäle, um jüngere und thematisch besonders interessierte Menschen anzusprechen.
In den ländlichen Kommunikationsräumen dominieren Akteure, die bei ihrer Öffentlichkeitsarbeit auf klassische Medien- und Pressearbeit fokussieren. Digitale Tools und Kanäle werden kaum genutzt weder für die Öffentlichkeitsarbeit, noch für die Kommunikation mit anderen Akteuren im Themenfeld. Die Akteure argumentieren einerseits mit Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes, andererseits mit mangelnden Ressourcen: Es fehlt z. B. an Zeit und Personal, um zusätzliche Online-Kanäle zu bespielen und Nutzerdiskussionen zu beobachten, gar zu moderieren; ein weiterer Aspekt ist das fehlende Know-How der meist älteren Kommunalpolitiker, Verwaltungsmitarbeiter und Journalisten im Umgang mit digitalen Tools. Akteure, die bewusst verschiedene Kommunikationskanäle (online und offline; Earned und Owned Media) orchestrieren, Wissen und Kompetenzen aus lokalen, regionalen und überregionalen Netzwerken (digital) zusammenführen und diese Netzwerke auch strategisch für ihre Öffentlichkeitsarbeit nutzen, sind insgesamt selten und überwiegend in den urbanen Kommunikationsräumen zu finden.
Interessengeleitete Akteure und Journalisten sollten sich die Netzwerklogik heutiger Kommunikationsräume noch stärker zu Nutze machen das bedeutet z. B. für interessengeleitete Akteure, dass sie bei ihrer Kommunikationsarbeit nicht nur (Ressort-)Journalisten, sondern auch andere zentrale Netzwerknoten wie Blogger, Politiker und aktive Bürger im Blick haben und über themenspezifische Verteiler regelmäßig mit Informationen versorgen. Journalisten sollten sich als Ansprechpartner sichtbar machen, ihre Arbeit an die Erfordernisse der jeweiligen Kommunikationsnetzwerke anpassen (z. B. die Stimme wenig beachteter Akteure stärken, Argumente und Positionen von Akteuren zusammenführen, die bisher nicht in Austausch stehen) und verstärkt Möglichkeiten der (projektbezogenen) Zusammenarbeit mit anderen Medien prüfen, um Ressourcen bündeln und Lesern mit investigativen Inhalten neue Kaufanreize bieten zu können.Although the theoretical importance of the municipal level is undisputed, little research has been done to date on how local communication spaces are shaped in the online age. This is where the present study comes in and comparatively examines local communication spaces in urban and rural contexts. To this end, a theoretical framework based on sociological theories and (more recent) theories of the public sphere has been developed; it distinguishes between a structuring and an action dimension of communication spaces. The structuring dimension comprises macro-, meso-, and micro-level communication structures (e.g., competition in the local newspaper market or communication resources of actors). The action dimension comprises observable communicative action and can be characterized by two aspects: the communication networks of actors and their public communication with a large audience. Subsequently, n=49 guideline interviews with journalists and interest-led actors (politicians, administrative staff, active citizens, etc.) have been conducted on a total of six topics in three municipalities two large cities and one small town. The actors were asked how they communicate with other actors and citizens on local political issues and what role traditional local media (still) play in this process.
In all the communication spaces studied, the local or regional daily newspaper domi-nates as the most important local medium. From the point of view of the actors, the newspaper is still the central medium with which they inform citizens and reach people outside their topic-specific communities and filter bubbles. They also attribute to the newspaper a great influence on public opinion and especially in the large cities political decision-making. At the same time, the actors perceive that the newspapers reach is constantly decreasing and that they hardly reach young people in particular. Even if they are not seen as a substitute for local newspapers, online-only offers and blogs are useful channels for actors to address younger people who are particularly interested in the topic.
In rural communication areas, actors who focus their public relations on traditional media and the press dominate. Digital tools and channels are hardly used neither for public relations nor for communicating with other actors in the field. On the one hand, the actors argue with concerns about the users privacy; on the other hand they argue a lack of resources. For example, there is a lack of time and personnel to use additional online channels and to observe or even moderate user discussions. Another aspect is the lack of know-how of the mostly older local politicians, administrative staff, and journalists in dealing with digital tools. Actors who deliberately orchestrate different communication channels (online and offline, earned and owned media), digitally bring together knowledge and expertise from local, regional, and national networks and use these networks strategically for their public relations work are generally rare and predominantly found in urban communication spaces.
Interest-led actors and journalists should make even greater use of the network logic of todays communication spaces. This means, for example, that interest-led actors should not only focus on journalists in their communication work but also on other central network nodes such as bloggers, politicians, and active citizens, and regularly provide them with information via topic-specific mailing lists. Journalists should make themselves visible as contact persons, adapt their work to the requirements of the respective communication networks - e.g., strengthen the voice of actors who receive little attention, bring together the arguments and positions of actors who have not been in contact so far - and more thoroughly examine options for (project-related) cooperation with other media in order to pool resources and create new buying incentives for readers by offering investigative content
Benefits and trade-offs of legume-led crop rotations on crop performance and soil erosion at various scales in SW Kenya
Get PDFSoil erosion and land fragmentation threaten agricultural production in large parts of the Western Kenyan Highlands. In Rongo watershed, maizecommon bean intercropping systems, which dominate the agricultural landscape, are vulnerable to soil degradation, especially on long slope lengths where ground and canopy cover provision fail to protect the soil from the disruptive impact of raindrops. The inclusion of soil conservation measures like hedgerows, cover crops or mulch can reduce soil erosion, but compete with crops for space and labour. Knowledge of critical slope length can minimise interventions and tradeoffs. Hence, we evaluated maizecommon bean intercrop (MzBn) regarding runoff, erosion and crop yield in a slope length trial on 20, 60 and 84 m plot lengths, replicated twice on three farms during one rainy season in Rongo, Migori County. Additionally, we investigated systems of MzBn (farmers practice), MzBn with 5 Mg ha-1 Calliandra calothyrsus mulch (Mul), Arachis hypogaea (Gnt), Lablab purpureus (Lab) and Mucuna pruriens (Muc), regarding their impact on infiltration, runoff, soil loss, soil C and N loss during three rainy seasons (long and short rains, LR and SR, 2016, and LR 2017). Measured field data on soil, crop, spatial maps and meteorology were used as input datasets to parameterize and calibrate the LUCIA model. The calibrated and validated model was then used to simulate agronomic management scenarios related to planting date (planting with first rain vs baseline) and vegetation cultivar (short duration crop) to mitigate water stress.
Based on the measurements, groundcover was most influential over rainfall intensity (EI30) and plant canopy cover in predicting soil loss. Dense groundcover of Mul at the beginning of the rainy seasons was decisive to significantly (p 5mm) in the topsoil under Mul at the end of SR 2016 significantly (p<0.05) increased infiltration rates (420 mm hr-1) in LR 2017 compared to Lab (200 mm hr-1) and Gnt (240 mm hr-1). Average C and N concentrations in eroded sediments were significantly reduced under Mul (0.74 kg C ha1, 0.07 kg N ha1) during the LR 2016 as compared to MzBn (3.20 kg C ha1, 0.28 kg N ha1) and Gnt (2.54 kg C ha1, 0.23 kg N ha1). Likewise, in SR 2016 Mul showed significantly lowered C and N losses of 3.26 kg C ha1 and 0.27 kg N ha1, respectively, over Lab (9.82 kg C ha1, 0.89 kg N ha1).
Soil loss over 84 m slope length was overall significantly higher by magnitudes of 250 and 710% than on 60 and 20 m long plots, respectively, which did not differ significantly among each other (p<0.05). For runoff, 84 m plot length differed significantly from 60 and 20 m, but in the opposite trend as for soil loss. Across all three farms, slope gradient and slope length were the variables with highest explanatory power to predict soil loss. At the individual farm level, under homogeneous slope and texture, slope length and profile curvature were most influential. Considering results of slope length experiments, plot lengths less than 50 m appear to be preferential considering soil loss, sediment load, and soil loss to yield ratio under the given rainfall, soil and slope conditions. Our results call for integrating slope length options and cropping systems for effective soil conservation. We recommend planting Mucuna and Calliandrahedgerows as buffer strips below the critical slope length, and legume cash crops and maize uphill. Such approaches are critical in the backdrop of land fragmentation and labour limitation in the region to sustainably maximise land area. In the modelling exercise, crops planted one and three weeks after the baseline planting date increased Maize and Muc grain yield over the baseline during the three cropping seasons, the three weeks treatment in particular. This could be due to more favourable weather conditions during the shifted vegetation period. Increased grain yield corresponded to high water use efficiency (WUE). The short duration crop planted three weeks after the baseline planting date (PD3WL+SDC10) showed the highest grain yield after PD3WL (three weeks late plaing with BL variety). The use of cultivars with short growth cycle offers the flexibility of planting again where crops failed due to crop water stress or where the rains delay, ensuring completion of the growth cycle before the season ends. Given that short growth duration crops produce less grain yield compared to their counterpart full season crops, due to the length of their cycles, breeding programs must prioritize traits that can enhance the size of the grain-filling sink. At the plot level, management systems that reduce evaporation and retain soil moisture, e.g. mulching, application of farmyard manure etc., must be promoted to reduce evapotranspiration.Bodenerosion und Kleinteiligkeit von Betriebsflächen bedrohen die landwirtschaftliche Produktion in weiten Teilen des westkenianischen Hochlands. Im untersuchten Wassereinzugsgebiet von Rongo sind die weit verbreiteten Mais-Bohne-Mischkkultursysteme gefährdet durch Bodendegradierung. Dies ist vor allem auf langen Hängen und dort der Fall, wo der Oberboden nicht durch entsprechende Bodenbedeckung vor Schlagregen geschützt ist. Bodenschutzmaßnahmen wie Hecken, Bodendecker oder Mulch können das Ausmaß von Bodenerosion verringern, konkurrieren aber oft mit der Hauptkultur um Raum bzw. Arbeitskraft. Der gezielte Einsatz solcher Interventionen ausschliesslich in Bereichen kritischer Hangpositionen kann solcherlei Aufwand und Konkurrenzeffekte minimieren. In diesem Zusammenhang wurden in der hier vorgestellten Studie Mais-Bohne-Mischkulturen (MzBn) während einer Anbausaison auf drei unterschiedlichen Hanglängen (20, 60 und 84 m) mit jeweils zwei Wiederholungen auf drei Betrieben in Rongo, Migori County, hinsichtlich Oberflächenabfluss, Erosion und Ertrag verglichen. Zudem wurden MzBn, MzBn mit 5 Mg ha-1 Calliandra calothyrsus Mulch (Mul), Arachis hypogaea (Gnt), Lablab purpureus (Lab) und Mucuna pruriens (Muc) hinsichtlich Infiltration, Oberflächenabfluss, Erosion, organischem Boden-C und Gesamt-Boden-N während dreier Anbauperioden (lange und kurze Regenzeit 2016 und lange Regenzeit 2017) verglichen. Gemessene Boden- und Pflanzenparameter sowie Boden-, Landnutzungskarten und ein digitales Höhenmodell wurden nebst tagesgenauen Wetterdaten als Eingaben für das Lucia (Land Use Change Impact Assessment)-Modell verwendet. Mit dem kalibrierten und validierten Modell wurden dann Szenarien zum Wasserstressmanagement mit Fokus auf Aussaatzeitpunkten und Sortenwahl (verschiedene Vegetationsdauer) getetstet.
Die Auswertung der Feldversuche zeigte, dass der Grad der Bodenbedeckung (durch Biomasse, Mulch und Streu) stärkeren Einfluss auf Bodenabtrag hatte als Regenintensität (EI30) und Bodenbedeckung des Blätterdachs allein. Die dichte Bodenbedeckung durch Calliandramulch in Mul zu Beginn der Saison war dabei entscheidend für signifikant geringeren Oberflächenabfluss (88, 87 und 84% niedriger als in MzBn, Lab und Gnt) und Bodenabtrag (66 und 65% niedriger als in Gnt und Lab). Der hohe Anteil großer Bodenaggregate > 5mm im Oberboden zum Ende der kurzen Regenzeit (SR) 2016 stand in Zusammenhang mit im Vergleich zu Lab (200 mm hr-1) and Gnt (240 mm hr-1) signifikant erhöhten Infiltrationsraten unter Mul (420mm h-1) in der langen Regenzeit (LR) 2017.
Durchschnittliche C- und N-Konzentrationen in Sedimenten waren in der LR 2016 unter Mul (0.74 kg C ha1, 0.07 kg N ha1) signifikant niedriger als unter MzBn (3.20 kg C ha1, 0.28 kg N ha1) und Gnt (2.54 kg C ha1, 0.23 kg N ha1). Ebenso waren in der SR 2016 C- und N-Verluste deutlich geringer als unter Lab (3.26 kg C ha1 und 0.27 kg N ha1 im Vergleich zu 9.82 kg C ha1 und 0.89 kg N ha1).
Bodenabtrag bei 84 m Hanglänge war 250 bzw. 710% höher als auf den 60 und 20 m Anlagen, wobei sich letztere statistisch (p<0.05) nicht unterschieden. Hinsichtlich Oberflächenabfluss unterschieden sich die Hanglängen ebenfalls statistisch, aber in entgegengesetzter Richtung. Im Vergleich der Flächen auf allen drei Betrieben waren Hangneigung und länge die statistisch einflussreichsten Faktoren bezüglich Bodenabtrag. Auf den einzelnen Betrieben, d.h. bei gleich Hangneigung und Bodenart, waren Hanglänge und Hangform ausschlaggebend. Als Ergebnis der Hanglängenversuche erwies sich eine Länge von 50 m unter den gegebenen Wetter-, Boden- und Geländebedingungen als kritisch bzgl. Erosion, Sedimentmengen und dem Verhältnis von Erosion zu Ertrag.
Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass effektiver Bodenschutz vor allem durch die Integration von Hanglänge und Anbausystem (Pflanzenwahl) erreicht werden kann. Es wird empfohlen Calliandra-Hecken mit Mucuna-Unterpflanzung als Pufferzonen in Streifen unterhalb der kritischen Hanglänge anzulegen sowie Körnerleguminosen und Mais als cash crops oberhalb. Durch diesen Ansatz kann vor dem Hintergrund der Landfragmentierung und Knappheit an Arbeitskraft in der Untersuchungsregion die nutzbare Landfläche nachhaltig optimiert werden.
Der Modellierungsteil dieser Studie zeigte, dass Erträge bei einer und besonders bei drei Wochen späterem Aussaatzeitpunkt im Vergleich zum lokal üblichen Termin während aller drei Anbauperioden zu höheren Kornerträgen führte. Grund hierfür könnten günstigere Wetterbedingungen während der somit verschobenen Vegetationsperiode sein. Die höheren Erträge gingen einher mit effizienterer Wassernutzung der Pflanzen. Eine Sorte mit verkürzter Vegetationsperiode, drei Wochen nach dem üblichen Termin gepflanzt (PD3WL+SDC10), erzielte die höchsten Erträge.
Sorten kürzerer Vegetationsdauer bieten allgemein höhere Flexibilität in Fällen spät einsetzender Regenfälle oder von Pflanzenmortalität, da auch bei wiederholter Aussaat die Regenzeit noch hinreichend genutzt werden kann. Angesichts der niedrigereren Ertragbildung während verkürzter Vegetationsdauer sollte ein höherer Kornanteil prioritäres Zuchtziel für zukünftige Sorten sein. Auf der Seite der Landwirte bedeutet dies, dass vermehrt Anbausysteme, die Evaporation verringern und Bodenfeuchte konservieren (z.B. Mulchen, Mistgaben), zur Anwendung kommen sollten
Agent-based modeling of human-environment interactions in a smallholder agricultural system in the Atlantic Forest (Ribeira Valley, SP, Brazil)
Get PDFShifting cultivation systems (SCSs) have been practiced all over the tropics for centuries as the primary subsistence strategy for smallholders. However, since the mid-20th century, SCSs have been submitted to changes, driven by a combination of geographic, economic, socio-political, and demographic factors. Consequently, land use changes lead to agricultural intensification and the replacement of more profitable and permanent practices. The implementation of forest conservation policies (FCPs) is one of the changing drivers to SCSs. They have been designed to reduce or eliminate it, criminalize traditional practices, restrict resources access, displace locals, and increase inequalities and land conflicts.
In Brazil, SCSs have been practiced by smallholders and indigenous groups, including Quilombolas, descendants of African enslaved who rebelled against the Portuguese regime. After the abolition of slavery, they remained spread over the country without any state legitimation. Their recognition and rights to ancestors land were possible only in 1988, with the Brazilian Constitution. The Ribeira Valley (Southeastern Brazil) is home to dozens of Quilombos, one of the most significant Atlantic Forest remnants, and high biodiversity. Its first Quilombos were formed in the 18th century and relied on SCS to survive, relatively isolated, up to the 1950s. However, in the context of SCS changes, Quilombos are under a transitional process in different dimensions, including constraints to their traditions by FCPs, generating conflicts. Inspired by this challenging scenario, the Thesis goals are to evaluate Quilombolas socioeconomic conditions and the perception of FCPs implementation and integrate two modeling tools. The tools will model the impact of agricultural transitions on family wealth, income, landscape structure, and tree community β diversity and model the impact of FCPs over the equal economic and ecological dimensions.
Socioeconomic data were gathered in 2017 in 14 communities through interviews of 164 farmers. Quilombolas perception of FCPs and constraints for agricultural practice were investigated. The modeling implementation used MPMAS (Mathematical Programming-based Multi-Agent Systems) to simulate land use change in agriculture and forestry. MPMAS was integrated (through land use maps) with a Generalized Dissimilarity Modeling tool (GDM) to predict beta diversity as a function of environmental variation. The modeling exercise was implemented for Pedro Cubas territory, a Quilombo with 52 households located in Eldorado (SP). A combination of primary and secondary data from different sources was used, including a socioeconomic census of 2014 and a collection of tree data in 2016. Five economic/political scenarios were created for comparisons, with a baseline and four different counterfactual situations, varying in market access and FCPs versions. Seven yield curve scenarios and 30 Sobol repetitions were combined, totalizing 1050 simulations. A tradeoff analysis was applied over the political scenarios. MPMAS sensitivity/uncertainty analyses revealed variation on staples consumptions among yield curve scenarios, the sensitivity of income to different parameters, and each income source relevance. The GDM calibration highlighted the importance of climate predictors for tree species, indicating vulnerability to potential climate variability.
Results revealed that only 32% of the families were practicing SCS in 2017, but it was still relevant for food security. 83% of the interviewees were unsatisfied with the FCPs, especially the timing of issuing the licenses for SCS. The political scenarios comparison indicates that agricultural intensification caused an improvement in average income. Still, it was accompanied by economic inequality, diminished rotation of plots, lower diversity of habitats, and a less permeable landscape structure (on fallows and because of the emergence of pasture and perennial areas). GDM results showed a significant change in landscape structure/tree community for at least 10% of the territory in the last decades. Regarding FCPs implementation, scenario comparison showed that well-being conditions improved when FCPs were excluded, although more ecological impacts occur. However, such effects refer to only 2.6% of the territory where 90% is covered by mature forest, and GDM indicates that the total ß diversity would not be significantly affected. The tradeoff analysis showed that FCPs are significant for conservation in the present context when perennials and pasture areas occur. In the isolated scenario case, when SCS is the only economic activity, a combination of good well-being and conservation performances was found, suggesting it is causing even lower environmental impacts. I recommend more flexible policies for SCS implementation in the Quilombos in general, for the potential of improving well-being conditions by impacting a small share of the territories. FCPs flexibilization would be even more relevant to the communities that dont have access to alternatives to SCS.Wanderfeldbau wurde jahrhundertelang von Kleinbauern im gesamten Tropengürtel als Hauptstrategie für Subsistenzlandwirtschaft ausgeübt. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts werden Wanderfeldbausysteme durch eine Kombination geographischer, wirtschaftlicher, soziopolitischer und demografischer Faktoren stark beeinflusst. Folglich sind Veränderungen in der Landnutzung zu beobachten, welche zu landwirtschaftlicher Intensivierung und Ersatz durch rentablere, nicht-rotierende Verfahren führen. Die Umsetzung von Waldschutzmaßnahmen spielt eine große Rolle bei Veränderungen von Wanderfeldbausystemen, da diese Schutzmaßnahmen konzipiert wurden, um Wanderfeldbau einzuschränken bzw. zu eliminieren, indem sie traditionelle Methoden kriminalisieren, Ressourcenzugriff beschränken und Vertreibung erzwingen, was zu wachsender Ungleichheit sowie zu Landkonflikten führt.
In Brasilien wird Wanderfeldbaus von Kleinbauern und indigenen Bevölkerungsgruppen praktiziert, u.a. auch von den Quilombolas, den Nachkommen afrikanischer Sklaven die gegen die portugiesischen Kolonisatoren rebellierten. Nach der Abschaffung der Sklaverei blieben die ehemaligen Sklaven ohne staatliche Legitimation über das ganze Land verteilt. Ihre Anerkennung und ihre Rechte an den Ländern ihrer Vorfahren wurden erst 1988 mit der brasilianischen Verfassung ermöglicht. Das Ribeira-Tal (Südosten Brasiliens) beherbergt Dutzende von Quilombos sowie die größten verbleibenden Reste Atlantischen Regenwaldes mit hoher Biodiversität. Die ersten Quilombos dort wurden im 18. Jahrhundert gegründet und sie überlebten auf Basis von Wanderfeldbau in relativer Abgeschiedenheit bis in die 1950er Jahren Im Kontext der Veränderungen der Wanderfeldbausysteme befinden sich die Quilombos in einem multidimensionalen Übergangsprozess. Hierzu gehört auch die Einschränkung ihrer Traditionen durch die Waldschutzmaßnahmen, die Konflikte erzeugen. Vor diesem anspruchsvollen Hintergrund hat sich die vorliegende Arbeit zum Ziel gesetzt, sowohl die sozioökonomischen Bedingungen und die Wahrnehmung der Implementierung solcher Waldschutzmaßnahmen aus Sicht der Quilombolas zu evaluieren, als auch die Auswirkung der landwirtschaftlichen Intensivierung und der Waldschutzmaßnahmen auf Familieneinkommen, und vermögen, Landschaftsstruktur und Beta-Diversität der Baumgemeinschaft zu modellieren.
Sozioökonomische Daten wurden im Jahr 2017 durch Interviews mit 164 Bauern aus 14 Gemeinschaften erfasst. Damit wurden die Wahrnehmung der Waldschutzmaßnahmen durch Quilombolas und die Einschränkungen der Landwirtschaftsmethoden untersucht. Als Werkzeug für die Simulation der Landnutzungsänderungen in der Land- und Forstwirtschaft wurde MPMAS (Mathematical Programming-based Multi-Agent-Systems) verwendet. Die Ergebnisse von MPMAS sind dann als Landnutzungskarten in das Generalized Dissimilarity Modeling Tool (GDM) integriert worden, um die Beta-Diversität als Funktion der Umweltvariation abzuschätzen. Die Modellierung wurde für das Pedro Cubas Gebiet durchgeführt, ein Quilombo mit 52 Haushalten in Eldorado, im Bundesstaat São Paulo. Dafür wurde eine Kombination primärer und sekundärer Daten aus verschieden Quellen gesammelt, u.a aus dem sozioökonomischen Zensus von 2014 und Daten einer Baumerhebung von 2016. Fünf wirtschaftliche bzw. politische Szenarien wurden dann zum Vergleich erstellt, davon eines als Referenz und vier als kontrafaktische Szenarien angelegt wurden, die vor allem Unterschiede im Marktzugang und den Fassungen der Waldschutzordnungen abbilden. Um mit Unsicherheit umzugehen, wurden sieben Pflanzenertragskurvenszenarien und 30 Sobol-Wiederholungen kombiniert, was insgesamt 1050 Simulationen ergab. Auf die politischen Szenarien wurde eine Trade-off-Analyse angewandt. Unsicherheitsanalysen für MPMAS-Simulationen zeigten Schwankungen sowohl im Konsum von Grundnahrungsmitteln zwischen den verschiedenen Szenarien, als auch in der Empfindlichkeit der Einkommen gegen die unterschiedlichen Parameter sowie in der Relevanz der unterschiedlichen Einkommensquellen. Die GDM-Kalibrierung hob die Bedeutung von Klimavorhersagen für die Baumarten und die Anfälligkeit für potenzielle Klimavariabilität hervor.
Die Ergebnisse zeigten, dass 2017 nur 32% der Familien Wanderfeldbausysteme praktizierten, dies jedoch weiterhin für die Ernährungssicherheit relevant war. 83% der Befragten waren mit den Waldschutzmaßnahmen unzufrieden, insbesondere mit dem Zeitpunkt der Erteilung der Lizenzen für den Wanderfeldbau. Dier Vergleich der politischen Szenarien zeigt an, dass die Intensivierung der Landwirtschaft zu einer Verbesserung der durchschnittlichen Einkommen führt, dies ging jedoch einher mit wirtschaftlicher Ungleichheit, verminderter Rotation der Parzellen, geringerer Vielfalt der Lebensräume und einer weniger durchlässigen Landschaftsstruktur (auf Brachflächen und aufgrund der Entstehung von Weiden und Dauergrünland). Die GDM-Ergebnisse zeigten in den letzten Jahrzehnten für mindestens 10% des Territoriums eine große Veränderung der Landschaftsstruktur bzw. Baumgemeinschaft. In Bezug auf die Umsetzung von Waldschutzmaßnahmen zeigte ein Szenarienvergleich, dass sich die Bedingungen für die Wohlfahrt der Quilombolas verbesserten, wenn diese Maßnahmen abgeschafft würden, das würde gleichzeitig aber die ökologischen Auswirkungen verstärken. Diese Auswirkungen betreffen jedoch nur auf 2,6% des Gebiets, in dem 90% von altem Wald bedeckt sind, und die GDM Simulationen weisen darauf hin, dass die gesamte Beta-Diversität nicht sehr betroffen wäre. Die Trade-Off-Analyse ergab, dass Waldschutzmaßnahmen im gegenwärtigen Kontext mit Dauerkulturen und Weideflächen für die Walderhaltung wichtig sind. Für das Szenario einer wirtschaftlichen Isolation wie bis Anfang der 1950er Jahre, in dem Wanderfeldbau die einzige wirtschaftliche Aktivität ist, haben wir eine Kombination aus gutem wirtschaftlichem Auskommen und Waldschutz festgestellt, was darauf hindeutet, dass dies noch geringere Umweltauswirkungen verursacht. Wir empfehlen flexiblere Richtlinien für die Implementierung solcher Systeme in Quilombos im Allgemeinen, um die wirtschaftliche Wohlfahrt zu verbessern, bei Beeinflussung nur eines kleinen Teils der Gebiete. Die Flexibilisierung von Waldschutzmaßnahmen wäre für die Gemeinschaften, die keine Alternativen zum Wanderfeldbau haben, noch relevanter
Smart urban objects for an adaptive city : a method of artificial intelligence for enhancing welfare
No full textZielstellung der Arbeit ist die Weiterentwicklung urbaner Räume mittels intelligenter Informationstechnologien, um das Leben in der Stadt zu verbessern. Hierbei gilt ein besonderes Interesse der Inklusion von Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen. Eine bedeutende Gruppe ist dabei die Menge hochbetagter Bürger. Die angestrebte Weiterentwicklung zielt darauf ab, dass bis ins hohe Alter selbstbestimmte Teilhabe am städtischen Leben und somit am Leben in der Gesellschaft möglich sein soll. Denn Teilhabe am Leben in der Gesellschaft konkretisiert sich wesentlich an der selbstbestimmten Ausübung außerhäuslicher Aktivitäten. Motorische Beeinträchtigungen im Altersgang führen allerdings zu einer signifikant wahrgenommenen Abnahme der Sicherheit (Safety) im urbanen Raum und dazu, dass betroffene Menschen Angst haben, den außerhäuslichen urbanen Raum zu benutzen. Um der daraus folgenden Meidung des außerhäuslichen urbanen Raumes entgegenzuwirken, verfolgt die Arbeit den Ansatz städtebauliche Objekte mittels Technologien des Internets of Things zu neuartigen sogenannten Smarten Städtebaulichen Objekten zu transformieren, die aktive Unterstützung für außerhäusliche Aktivitäten leisten.
Smarte Städtebauliche Objekte sind mit Sensorik, Aktuatorik und Informationsverarbeitungskapazitäten ausgestattet und fähig, sich an individuelle Erfordernisse von Passanten zu adaptieren. Aufgrund altentypischer motorischer Beeinträchtigungen bestehen beispielsweise besondere Erfordernisse für Sitzgelegenheiten. Neben der informationstechnologischen Transformation einzelner städtebaulicher Objekte bestehen im urbanen Raum darüber hinaus wichtige Anforderungen an smarte städtebauliche Objektverbünde. Mittels einer intelligent koordinierten, gezielten Zurverfügungstellung der unterstützenden Funktionalitäten einzelner Smarter Städtebaulicher Objekte wird der urbane Raum als Gesamtsystem zu Adaptivität an Passantenerfordernisse ertüchtigt.
Die Arbeit eruiert die Konzeption für eine adaptive Stadt mit einem Safety-Engineering-Ansatz am Beispiel smarter Sitzgelegenheiten und entwickelt ein Verfahren zur intelligenten Koordination für den smarten städtebaulichen Objektverbund. Für eine erfordernisgenaue Allokation einzelner smarter Sitzgelegenheiten als öffentliche Objekte wird dazu ein Wohlfahrtskalkül zugrunde gelegt, welches in dem Sinne gerecht sein soll, dass eine Übervorteilung einzelner Passanten vermieden wird. Mithilfe von Methoden der Künstlichen Intelligenz entwickelt die Arbeit ein heuristisches Verfahren für die Suche nach einer Lösung gemäß des Wohlfahrtskalküls. Dies implementiert dem Wohlfahrtskalkül zugrundeliegende Aspekte der Theorie der Gerechtigkeit nach John Rawls für das Beispiel des urbanen Raums. Eine szenariobasierte Simulation weist nach, dass der entwickelte Lösungsansatz die Safety-orientierte Wohlfahrt im urbanen Raum effektiv erhöhen kann.The objective of the thesis is the advancement of urban areas with intelligent information technology to enhance urban life. In doing so, social inclusion of people with motor impairments is of particular interest. At this, an important group is the set of older adults. The aspired advancement aims at enabling self-determined participation in urban life, and hence in social life, up until old age: Participation in social life essentially depends on the opportunities for self-determined exertion of outdoor activities. Motor impairments in old age lead to a perceived significant reduction of safety in urban areas and hence concerned people are worried of using the urban area. To counteract the resulting avoidance of outdoor activities the thesis pursues the approach to transform urban objects by means of technologies of the Internet of Things into novel so-called Smart Urban Objects that actively provide support in outdoor activities.
Smart Urban Objects are equipped with sensors, actuators and information processing capabilities and can adapt to individual requirements of pedestrians. Due to age-correlated motor impairments, there are for example special requirements for seating. Besides the information technological transformation of single urban objects, there are furthermore important requirements for networked Smart Urban Objects. By means of intelligently coordinated, goal-oriented availability of the supportive functionalities of single Smart Urban Objects, the urban area as overall system is enabled for adaptivity with respect to pedestrians requirements.
The thesis studies the conception for an adaptive city with a safety-engineering approach at the example of smart seating and develops a method for an intelligent coordination of the networked Smart Urban Objects. For an accurate allocation of single smart seats as public objects with respect to individual requirements a welfare criterion is applied which shall avoid unfairness. Using methods of Artificial Intelligence the thesis develops a heuristic procedure for finding a solution according to the welfare criterion. This implements aspects of the theory of justice by John Rawls that underlie the welfare criterion for the example of the urban area. A scenario-based simulation substantiates that the developed solution approach can effectively enhance the safety-oriented welfare in the urban area
Life cycle assessment of perennial cultivation systems : advancing applicability and comprehensiveness
Get PDFResource-efficient perennial cultivation systems are considered promising sources of sustainably produced biomass to meet the growing demand of a future European bioeconomy. They require fewer agricultural procedures than annual systems, contribute to an increase in soil carbon sequestration and can be productive on marginal land. In Europe, the C4 grass miscanthus is the most prominent and best researched perennial crop for lignocellulosic biomass production. Recently, wild plant mixtures (WPM) have been suggested as a more diverse alternative system.
Perennial cultivation systems have already been the subject of multiple sustainability assessments, with life cycle assessment (LCA) being the method most commonly used. This method aims to provide a holistic depiction of the environmental performance of a system. However, two challenges are usually encountered. First, results of agricultural LCAs very much depend on site- and management-specific characteristics. Parameters such as biomass yield, quantity of fertiliser applied and carbon sequestered can vary considerably, impairing the applicability of the method. Second, most of these studies focus on greenhouse gas emissions only. Land use impacts on biodiversity are commonly neglected, casting doubt on the comprehensiveness that LCA is trying to achieve.
This thesis aims to advance the applicability and comprehensiveness of LCA of perennial cultivation systems. For this purpose, it focuses on three aspects relevant to the assessment of such systems, each of which was addressed by a dedicated research question: 1) How can the conducting and application of LCAs of perennial cultivations systems be simplified? 2) Which methodological approaches are best suited for the consideration of carbon sequestration and storage in LCAs of perennial cultivation systems? 3) How can land use impacts of perennial cultivation systems on biodiversity best be incorporated into the LCA framework?
These questions were answered by applying the LCA method to perennial cultivation systems in three case studies, using specific approaches for the inclusion of sensitivity analysis and the evaluation of carbon sequestration and storage. In addition, information on the biodiversity impacts of perennial crop cultivation was collated by means of a meta-analysis which compared species richness and abundance in annual and perennial crop cultivation systems.
Due to the variability of agricultural systems, the life cycle inventory phase can be quite intricate. Thus, the conducting of an LCA can be substantially simplified by focusing on a few relevant inputs and outputs only. In this thesis a global sensitivity analysis was used to identify the most important inventory parameters in the greenhouse gas assessment of miscanthus cultivation: carbon sequestration, biomass yield, length of the cultivation period, nitrogen and potassium fertiliser application, and the distance over which the harvested biomass is transported. Focusing on these inventory parameters, a simplified model was developed. It allows farmers and SME active in miscanthus-based value chains easy access to customised LCA results.
This thesis includes a detailed analysis of the relevance of carbon sequestration and storage in the sustainability assessment of perennial cultivation systems. It was found that the quantity and in particular the permanence of carbon sequestered through the cultivation of perennial crops are critical for their favourability in terms of global warming impacts. Two alternative methodological approaches for the quantification of carbon sequestered were tested within two of the case studies a simple carbon model and an allometric approach. In addition, the handling of the uncertain permanence of the carbon storage was reflected upon. The approaches were compared with regard to their suitability for use by typical LCA practitioners. It was concluded that allometric models should be used for the quantification of carbon sequestered and the corresponding amount accounted for as delayed emissions. This combination provides a manageable approach for the accounting of benefits from carbon sequestration and storage, and also prevents their overestimation.
Established impact assessment methods such as ReCiPe2016 suggest characterisation factors for the incorporation of land use impacts on biodiversity into LCA. These factors use relative species richness as an indicator and assume a higher species richness in perennial than annual cultivation systems. This thesis includes a critical review of these characterisation factors, drawing on the results of the meta-analysis comparison of species richness in annual arable crops and perennial rhizomatous grasses. The meta-study did not confirm a higher number of species in perennial rhizomatous grasses than in annual arable crops. It was concluded that LCA studies on perennial cultivation systems need to be cautious in their application of the land use characterisation factors suggested in present-day impact assessment methods. Criticisms of the approach include the application of one single characterisation factor for diverse perennial cultivation systems such as WPM and miscanthus and the sole focus on species richness. In future, LCA research should focus on context-specific adjustment options for land use characterisation factors to ensure an adequate representation of biodiversity impacts in agricultural LCAs. Finally, the current focus on species richness in biodiversity impact assessment needs to be reassessed.Mehrjährige Anbausysteme werden als vielversprechende Quellen für nachhaltig produzierte Biomasse für eine europäische Bioökonomie betrachtet. Diese Systeme nutzen Ressourcen effizient und benötigen weniger Kulturmaßnahmen als einjährige Anbausysteme. Sie können zu einer verstärkten Kohlenstoffsequestrierung im Boden beitragen und auf marginalem Land angebaut werden. Miscanthus ist das meist untersuchte mehrjährige Anbausystem für die Bereitstellung lignocellulose-haltiger Biomasse in Europa. In den letzten Jahren wurden zunehmend auch mehrjährige Wildpflanzenmischungen (WPM) als alternative Systeme vorgeschlagen.
Mehrjährige Anbausysteme wurden im Rahmen zahlreicher Studien bereits Nachhaltigkeitsbewertungen unterzogen. Meist wird hierfür die Methode der Ökobilanzierung (LCA) verwendet. Diese zielt auf eine ganzheitliche Darstellung der Umweltauswirkungen eines Systems ab. Dabei treten oftmals zwei Schwierigkeiten auf: Einerseits hängen die Resultate von agrarischen LCAs stark von Standort- und Management-spezifischen Charakteristika ab. Parameter wie der Biomasseertrag, die Menge der eingesetzten Düngemittel sowie des sequestrierten Kohlenstoffs variieren beträchtlich. Dies erschwert die Anwendbarkeit der LCA sowie der Nutzung der Resultate. Anderseits beschränken sich die Studien zumeist auf die Untersuchung der Treibhausgasemissionen. Durch Landnutzung bedingte Biodiversitätsauswirkungen werden oftmals vernachlässigt, wodurch die Ganzheitlichkeit des Ansatzes in Frage gestellt wird.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Anwendbarkeit und Ganzheitlichkeit von LCAs mehrjähriger Anbausysteme zu fördern. Hierzu wurde das Augenmerk auf drei relevante Aspekte der Bewertung dieser Systeme gelegt: 1) Wie kann die Durchführung und Anwendung von LCA mehrjähriger Anbausystemen vereinfacht werden? 2) Welche methodischen Herangehensweisen eignen sich für die Betrachtung von Kohlenstoffsequestrierung und speicherung in LCAs mehrjähriger Anbausysteme? 3) Welche Herangehensweisen eignen sich für die Abbildung landnutzungsbedingter Biodiversitätsauswirkungen in LCAs mehrjähriger Anbausysteme?
Um diese Fragen zu beantworten, wurde die LCA-Methode im Rahmen dreier Fallstudien auf mehrjährige Anbausysteme angewandt. Dabei wurden verschiedene Herangehensweisen zur Durchführung von Sensitivitätsanalysen und der Bewertung der Kohlenstoffsequestrierung genutzt. Zusätzlich wurden Informationen über Biodiversitätsauswirkungen mehrjähriger Anbausysteme zusammengefasst. Hierzu wurde eine Meta-Analyse durchgeführt, in welcher der Artenreichtum in ein- und mehrjährigen Anbausystemen verglichen wurde.
Bedingt durch die Variabilität von Agrarsystemen kann die Erstellung einer Sachbilanz (LCI) aufwendig sein. Durch die Fokussierung auf wenige wesentliche Parameter kann die Durchführung einer LCA stark vereinfacht werden. In dieser Arbeit wurden mithilfe einer globalen Sensitivitätsanalyse die wichtigsten Parameter für die Erstellung eines Treibhausgas-Assessments des Miscanthusanbaus identifiziert: Kohlenstoffsequestrierung, Biomasseertrag, Dauer der Anbauperiode, Stickstoff- und Kaliumgabe und die Transportdistanz des Ernteguts. Basierend auf diesen Parametern wurde ein vereinfachtes Modell entwickelt. Landwirte sowie Unternehmen, die Teil von Miscanthus-basierten Wertschöpfungsketten sind, bekommen somit einen einfachen Zugang zu individuell anpassbaren LCA Resultaten.
Die Bedeutung der Kohlenstoffsequestrierung für die Nachhaltigkeitsbewertung von mehrjährigen Anbausystemen wurde in dieser Arbeit detailliert analysiert. Quantität und vor allem Dauerhaftigkeit der Kohlenstoffspeicherung während des Anbaus mehrjähriger Pflanzen sind zentrale Faktoren für die Vorzüglichkeit dieser Systeme in Bezug auf die Auswirkungen auf die globale Erwärmung. Zwei Herangehensweisen zur Quantifizierung der Kohlenstoffspeicherung wurden im Rahmen zweier Fallstudien getestet ein einfaches Kohlenstoffmodell sowie eine allometrische Abschätzung. Ergänzend wurde der Umgang mit einer fraglichen Dauerhaftigkeit der Kohlenstoffspeicherung kritisch reflektiert. Die Herangehensweisen wurden im Hinblick auf ihre Eignung für die Nutzung durch LCA-Anwender verglichen. Es wurde empfohlen, allometrische Modelle für die Quantifizierung der Kohlenstoffspeicherung heranzuziehen und die resultierende Kohlenstoffmenge als zeitlich verzögerte Emission zu erfassen. Diese Kombination stellt ein handhabbares Vorgehen für die Betrachtung von Vorteilen aus der Kohlenstoffsequestrierung dar und verhindert deren Überbewertung.
Etablierte Wirkungsabschätzungsmethoden (LCIA-Methoden) wie ReCiPe2016 beinhalten Charakterisierungsfaktoren (CF) für die Berücksichtigung landnutzungsbedingter Biodiversitätsauswirkungen. Diese nutzen den relativen Artenreichtum einer Landnutzung als Indikator und gehen von einem höheren Maß an Artenreichtum in mehrjährigen als in einjährigen Anbausystemen aus. In der Meta-Studie konnten für die mehrjährigen Anbausysteme keine signifikant höheren Artenzahlen nachgewiesen werden. Daher wird empfohlen, die in den etablierten LCIA-Methoden vorgeschlagenen CF für die Bewertung mehrjähriger Anbausysteme nur vorsichtig zu nutzen. Die Nutzung eines einzigen CF für diverse mehrjährige Anbausysteme wie Miscanthus und WPM sowie der starke Fokus auf den Indikator Artenreichtum stellen Defizite dar. Zukünftig sollte auf eine kontext-abhängige Anpassung der CF hingewirkt werden, um eine adäquate Darstellung der Biodiversitätsauswirkungen in agrarischen LCAs zu ermöglichen. Abgesehen hiervon sollte der Fokus auf die Verwendung des Artenreichtums als Biodiversitätsindikator überdacht werden
Intercultural stakeholder management process - The consideration of religious cultural and cultural differences
No full text1 Einleitung
I Stakeholder-Management
2 Maximierung des Shareholder-Values und / oder des Stakeholder-Values
3 Ablauf eines Stakeholder-Management-Prozesses
II Länderüberblick sowie Religion und Kultur
4 Überblick über China, Japan, Indien, Korea und Indonesien
5 Religion und Kultur
III Interkulturelles Stakeholder-Management
6 Interkultureller Stakeholder-Management-Prozess
7 Berücksichtigung von Religionskultur im Stakeholder-Management-Prozess
8 Berücksichtigung von Kultur im Stakeholder-Management-Prozess
IV Interaktives Management Dashboard
9 Interaktives Management Dashboard für einen interkulturellen Stakeholder-Management-Prozess
10 Zusammenfassung1 Introduction
I Stakeholder management
2 Maximizing shareholder value and / or stakeholder value
3 Sequence of a stakeholder management process
II Country overviews as well as religion and culture
4 Overviews of China, Japan, India, Korea and Indonesia
5 Religion and culture
III Intercultural stakeholder management
6 Intercultural stakeholder management process
7 Consideration of religious culture in the stakeholder management process
8 Consideration of culture in the stakeholder management process
IV Interactive management dashboard
9 Interactive management dashboard for an intercultural stakeholder management process
10 Summar