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Water hyacinth conversion to biochar for soil nutrient enhancement in improving agricultural product
No full textThe conversion of water hyacinth into biochar offers a sustainable solution to mitigate its proliferation and enhances its potential as a soil amendment for agriculture. This study examined the physicochemical properties of water hyacinth biochar (WHBC) and its impact on soil fertility. Water hyacinth ( Eichhornia crassipes ) was pyrolyzed at 300 °C for 40 minute with restricted airflow (2–3 m/s), producing biochar with desirable properties and a yield of 44.6%. WHBC exhibited a pH of 8.11 ± 0.91, electrical conductivity of 18.70 ± 1.15 mS/cm, and nutrient contents including TN (0.69 ± 0.10%), TP (8.80 ± 0.01%), OC (13.95 ± 0.65%), C/N ratio (20.22 ± 0.95), S (0.34 ± 0.03%), and metallic nutrients (Ca, Mg, K). Heavy metals (Fe, Mn, Cu, Ni, Cd, Pb, Cr, Zn) were within permissible limits for biochar. Soil amended with 2500 kg/ha WHBC (BC2) produced comparable Teff crop yields (fresh mass: 1191.67 ± 428.44 g, dry mass: 700.00 ± 248.34 g, grain yield: 95.00 ± 39.69 g) to those with mineral fertilizers and mixed amendments. Fourier Transform Infrared (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM) revealed significant structural changes in WHBC, enhancing its pore structure and surface morphology. These results demonstrate the potential of WHBC as an effective soil amendment to improve agricultural sustainability and soil fertility
Almond-like aroma formation of acid whey by Ischnoderma benzoinum fermentation: potential application in novel beverage development
No full textTo address the sourish off-aroma of acid whey and enhance its upcycling, a new basidiomycete Ischnoderma benzoinum -mediated fermentation system was developed using pure acid whey as the sole substrate. A pleasant sweetish and marzipan-like odor was perceived after fermentation within 7 d at 24 °C in darkness, which was shaped from key contributors including 4-methoxybenzaldehyde (odor activity value (OAV) 878), 3-methylbutanal (OAV 511), 3,4-dimethoxybenzaldehyde (OAV 50), and benzaldehyde (OAV 28). The typical sweetish and almond-like odor persisted well after ultrahigh-temperature processing, though its intensity decreased slightly. Concurrently, the fermentation reduced lactose from 52 to 20 g/L but increased the contents of essential amino acids like threonine, leucine, and lysine. No significant cytotoxicity or genotoxicity differences were found between fermented and unfermented whey. Overall, the study highlights the capability of I. benzoinum fermentation to enhance the flavor of acid whey, offering a promising approach for creating nutritional and flavorful acid-whey-based products.Allianz Industrie Forschung 10.13039/50110000272
Möglichkeiten und Grenzen digitaler Technologien in einer kleinstrukturierten Landwirtschaft: Eine quantitative Analyse ökonomischer Schlüsselfaktoren
No full textIn view of the many challenges currently facing agriculture, digitalization offers solutions to counteract the shortage of skilled workers, changes in the legal framework and climatic adversities, for example, and to use production factors more efficiently and thus increasing productivity. Many of the digital technologies available for precision agriculture today, such as automatic steering systems and site-specific fertilization, achieved market maturity decades ago. This long-standing availability appears to be driving a global trend towards digitalization in agriculture, particularly in large-scale farming regions, where adoption rates are notably higher. However, efforts to promote widespread use of digital technologies in small-scale agriculture have been less successful. Given the extended availability of these technologies and persistently low adoption rates, it is crucial to examine whether previously overlooked factors may be at play. Furthermore, it seems possible that the current solutions are not sufficient and that the acceptance rates expected by society, politics and science need to be set lower.
To address this research gap, this dissertation focuses on Baden-Württemberg, a region characterized by small-scale agriculture. It examines the economic factors influencing the adoption of commercially available precision farming technologies in arable farming, considering on-farm, technological, and off-farm factors. Additionally, the study explores how these factors impact the regional diffusion of these technologies. The research employs a mixed-methods approach, combining literature review, qualitative methods, and econometric analyses, to provide a comprehensive understanding of the adoption dynamics in this context. Data on the costs, benefits, and existing adoption rates of the technologies were gathered from literature reviews and crosschecked with practical experience. Additionally, undocumented values, such as the time required for familiarization with a technology, were collected using qualitative methods. This information was incorporated into specific calculation models in order to determine the economic applicability of the technologies under different operational and regional conditions by means of cost-benefit analyses. In small-scale farming, the extent of the area on which a technology is applied is the most significant factor influencing adoption within a farm, as it directly impacts the fixed costs per hectare. On the socio-economic side, this study quantifies the hesitancy of farmers, as described in the literature, due to the uncertainty associated with investing in digital technologies. Even with comprehensive data, reliably estimating the long-term profitability of such investments remains challenging, especially during the first two years of use, as insufficient data exist to
perform a robust trend analysis.Technological differences become evident when comparing the ratio of investment costs to the additional benefits provided by the technologies, as well as in the certainty of achieving these benefits. Automatic guidance systems, for example, offer clear advantages by reliably realizing additional benefits, such as savings in inputs, with minimal risk due to their technical characteristics. Similarly, site-specific fertilization, which involves relatively low investment costs, has the potential to generate significant added value. The existing technology on farms plays a crucial role in determining the profitability of new investments over their useful life, as the level of sunk costs at the outset is heavily influenced by the current level of mechanization. Off-farm factors become particularly significant when the potential additional benefit of a technology is tied to yield increases. This uncertainty in achieving additional benefits often leads risk-averse users to adopt a wait-and-see approach, which plausibly explains the low adoption rates of site-specific technologies.
Economic modeling of the adoption potential for the selected technologies in Baden-Württemberg corroborated the low adoption rates reported in previous studies, with median potentials of 4.6% for automated guidance systems and 17.7% for site-specific fertilization. To encourage widespread digitization, the potential user base could be expanded through various strategies. Private sector initiatives, such as those led by contractors, are particularly effective as they reduce scale dependencies and allow farms to trial the technology with minimal risk. Notably, promotional measures do not uniformly impact all technologies, highlighting the need for technology-specific interventions, especially for those technologies and farms that are currently at a disadvantage. For example, in the case of site-specific seeding, a significant increase in adoption potential could be most effectively achieved through regulatory measures, while for sitespecific spraying, the involvement of service providers would be most effective. Disadvantaged farms are to be found and supported above all where there are structural disadvantages, such as a low factor endowment.
In conclusion, small-scale agricultural regions face distinct challenges in digitalization, particularly economic constraints and technological barriers. To prevent a digital divide between large and small farms, targeted, technology-specific measures are crucial, and disadvantaged farms require focused support. Additionally, the limitations of digitalization should be clearly communicated by policymakers, scientists, and business leaders, as not every farm can or wishes to digitalize. A key first step is a representative survey of the current digitalization status of farms in Baden-Württemberg, forming the basis for a state-wide digitalization strategy. This strategy should also incorporate private-sector initiatives, which are vital for advancing digitalization efforts in the region.Im Hinblick auf die vielfältigen Herausforderungen, vor die die Landwirtschaft derzeit gestellt ist, bietet die Digitalisierung mögliche Lösungsansätze, um beispielsweise Fachkräftemangel, sich verändernden gesetzlichen Rahmenbedingungen und klimatischen Widrigkeiten zu begegnen und dabei Produktionsfaktoren effizienter einzusetzen, d.h. Produktivität zu steigern. Viele der heute verfügbaren digitalen Technologien der Präzisionslandwirtschaft erlangten bereits vor einigen Jahrzehnten Marktreife. Hierzu zählen beispielsweise automatische Lenksysteme und die teilflächenspezifische Düngung. Diese lange Verfügbarkeit digitaler Technologien scheint global gesehen Früchte zu tragen und einen zunehmenden Digitalisierungstrend in der Landwirtschaft zu bewirken, mit einem deutlichen Vorsprung bezüglich der Adoptionsraten für großstrukturierte landwirtschaftliche Regionen.
Bisherige Anstrengungen, die Anwendung digitaler Technologien auch in einer kleinstrukturierten Landwirtschaft in der Breite zu etablieren, scheinen nicht in ausreichendem Maße wirksam zu sein. Angesichts der langen Verfügbarkeit digitaler Technologien in der Landwirtschaft und der anhaltend geringen Verbreitung stellt sich die Frage, ob möglicherweise bisher unberücksichtigte Einflussfaktoren eine Rolle spielen. Zudem scheint es möglich, dass die bisherigen Lösungsansätze zu kurz greifen und die von Gesellschaft, Politik und Wissenschaft erwarteten Akzeptanzraten möglicherweise niedriger angesetzt werden müssen.
Um diese Forschungslücke zu schließen, wird in der vorliegenden Dissertation Baden-Württemberg exemplarisch als kleinstrukturierte Agrarregion ausgewählt. Anhand aller marktverfügbaren Applikationstechnologien der Präzisionslandwirtschaft im Ackerbau wird untersucht, welche innerbetrieblichen, technologischen und außerbetrieblichen Schlüsselfaktoren aus ökonomischer Sicht Einfluss auf die einzelbetriebliche Adoptionsentscheidung nehmen und wie sich diese Faktoren auf die regionale Verbreitung der ausgewählten Technologien auswirken. Die Forschungsfragen werden mithilfe eines Mixed-Methods-Ansatzes beantwortet, der die Vorteile von Literaturstudien, qualitativen Methoden und ökonometrischen Analysen vereint. Daten zu den Kosten, Nutzen und bisherigen Adoptionsraten der Technologien stammen aus Literaturrecherchen und wurden mit Praxiserfahrungen abgeglichen. Zudem wurden nicht dokumentierte Werte wie der Zeitaufwand für die Einarbeitung mittels qualitativer Methoden erhoben. Diese Informationen flossen in spezifische Berechnungsmodelle ein, um durch Kosten-Nutzen-Analysen die ökonomische Einsetzbarkeit der Technologien unter verschiedenen betrieblichen und regionalen Gegebenheiten zu ermitteln.
Im Kontext kleinstrukturierter Landwirtschaft stellt sich innerhalb eines landwirtschaftlichen Betriebes die Größe der Einsatzfläche einer Technologie als Haupteinflussfaktor her-aus. Auf sozioökonomischer Seite konnte die in der Literatur beschriebene Zurückhaltung der Landwirte aufgrund der Unsicherheit einer Investition in digitale Technologien quantifiziert werden. Selbst bei umfassender Datenlage ist es vor allem in den ersten zwei Jahren der Nutzung nicht möglich, die langfristige Rentabilität der Investition zuverlässig einzuschätzen, da noch keine ausreichende Datengrundlage existiert, um eine belastbare Trendanalyse durchzuführen.
Technologisch bedingte Unterschiede treten einerseits beim Vergleich des Verhältnisses von Investitionskosten zum zusätzlichen Nutzen der untersuchten Technologien auf und andererseits bei der Sicherheit des Erreichens eines zusätzlichen Nutzens. Deutliche Vorteile zeigen sich bei automatischen Lenksystemen, die aufgrund ihrer technischen Eigenschaften den zusätzlichen Nutzen (insbesondere Einsparungen an Betriebsmitteln) risikoarm realisieren können. Ebenso kann die teilflächenspezifische Düngung mit vergleichsweise geringen Investitionskosten potentiell einen erheblichen zusätzlichen Nutzen generieren. Die auf den Betrieben vorhandene Bestandstechnik spielt dabei eine entscheidende Rolle: Sie beeinflusst, ob eine Investition über die Nutzungsdauer hinweg rentabel ist, da insbesondere die Höhe versunkener Kosten beim Einstieg in die Technologienutzung durch die vorhandene Mechanisierung bestimmt wird.
Außerbetriebliche Faktoren sind vor allem dann von entscheidender Bedeutung, wenn der zusätzliche Nutzen auf Ertragssteigerung basiert. Diese Unsicherheit im Erreichen eines zusätzlichen Nutzens bestärkt potenzielle, risikoaverse Nutzer in ihrer abwartenden Haltung und bietet einen plausiblen Erklärungsansatz für die geringen Adoptionsraten teilflächenspezifischer Technologien.
Die ökonomische Modellierung des Adoptionspotenzials der ausgewählten Technologien in Baden-Württemberg bestätigt im Wesentlichen die in vorherigen Studien festgestellten geringen Adoptionsraten. Das Adoptionspotenzial liegt im Median für automatische Lenksysteme bei 4,6 % und für die teilflächenspezifische Düngung bei 17,7 %. Um die flächendeckende Digitalisierung zu fördern, könnte der potenzielle Nutzerkreis durch verschiedene Maßnahmen erweitert werden. Besonders förderlich erweisen sich privatwirtschaftlich organisierte Maßnahmen (z.B. Lohnunternehmer), die Skalenabhängigkeiten aufbrechen und landwirtschaftlichen Betrieben ein risikoarmes Testen der Technologie ermöglichen können. Interessanterweise wirken fördernde Maßnahmen nicht bei allen Technologien gleich stark. Daher sind technologiespezifische Maßnahmen erforderlich, die besonders auf benachteiligte Technologien und Betriebe abzielen. So könnte im Falle der teilflächenspezifischen Aussaat eine deutliche Steigerung des Adoptionspotenzials am effektivsten durch regulatorische Maßnahmen erreicht werden, während beim teilflächenspezifischen Pflanzenschutz die Einbindung von Dienstleistern besonders effektiv wäre. Benachteiligte Betriebe sind v.a. dort zu finden und zu unterstützen, wo strukturelle Nachteile, wie eine geringe Faktorausstattung, bestehen.
Abschließend lässt sich festhalten, dass kleinstrukturierte Agrarregionen bei der Digitalisierung vor besondere Herausforderungen gestellt sind. Um eine digitale Kluft zwischen Groß- und Kleinbetrieben zu verringern, müssen technologiespezifische Maßnahmen ergriffen und benachteiligte Betriebe gezielt gefördert werden. Trotzdem sollten die Grenzen der Digitalisierung von Seiten der Politik, Wissenschaft und Wirtschaft deutlicher kommuniziert wer-den, da nicht jeder Betrieb digitalisiert werden kann oder möchte. Ein wichtiger erster Schritt wäre eine repräsentative Erhebung des aktuellen Digitalisierungsstandes der Betriebe in Baden-Württemberg, auf deren Grundlage eine landesweite Digitalisierungsstrategie er-arbeitet und deren Wirksamkeit anschließend überprüft werden kann. Wie die vorliegende Dissertation zeigt, ist der Handlungsbedarf nicht ausschließlich auf staatlicher Seite gefordert. Auch privatwirtschaftliche Maßnahmen bieten eine hervorragende Möglichkeit, die Digitalisierung in Baden-Württemberg voranzutreiben
Nonadditive gene expression contributing to heterosis in partially heterozygous maize hybrids is predominantly regulated from heterozygous regions
No full textHybrids often perform better than their homozygous parents, a phenomenon that is commonly referred to as heterosis. Heterosis is widely utilized in modern agriculture, although its molecular basis is not very well understood. In this study, we backcrossed an intermated recombinant inbred line population of maize ( Zea mays L.) with its parental inbred lines B73 and Mo17. The resulting hybrids exhibited different degrees of heterozygosity and heterosis. We identified nonadditively expressed genes, which are expressed differently from their mid‐parental level. In addition, we surveyed their regulation by investigating expression quantitative trait loci (eQTL). Nonadditively expressed genes explain up to 27% of heterotic variance in the backcross hybrids. Furthermore, nonadditively expressed genes are regulated almost exclusively from heterozygous regions of the genome. We observed that nonadditive expression patterns are distinctly regulated depending on the genetic origin of the higher expressed parent. As a consequence, these regulatory regimes lead to higher gene activity in most nonadditively expressed genes in the hybrids. We demonstrated that nonadditive expression patterns contribute to heterosis and their mode of regulation might translate phylogenetic distance into vigorous hybrids. Based on our results, we hypothesize that diverging regulatory preferences in inbred lines are beneficial for selecting parental combinations for hybrid breeding.Deutsche Forschungsgemeinschaft 10.13039/50110000165
The role of the circadian clock, the microbiome and time-restricted feeding on the development and treatment of colitis
Full text linkMammals possess an internal circadian clock in almost all tissues that regulates biochemical and physiological processes over the course of 24 hours. In detail, transcription-translation feedback loops regulate the oscillation of genes over 24 hours. Inflammatory bowel diseases (IBD) such as ulcerative colitis (UC) and Crohn's disease (CD) are chronic immune activations and inflammations in the gastrointestinal tract. The etiology of IBD is not completely understood, but is associated with a disrupted circadian clock, e.g. shift work is an increased risk factor for the development of IBD.
The aim of this thesis was to investigate the relationship between circadian clock and IBD. Altered light/dark cycles, consisting of four hours of light and four hours of darkness, were used to disrupt the circadian rhythm in a dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis mouse model and an IL-10 knockout (IL-10-/-) mouse model. Food intake is an important Zeitgeber for the circadian clock. Therefore, the potential of time-restricted feeding (TRF) to restore disturbed circadian rhythms and as a therapy for IBD should be investigated. Since fecal microbiota transplantation (FMT) could also be a possible therapy against colitis by improving the composition of the gut microbiota, the transferability of inflammatory and healthy phenotypes by fecal transplantation should be investigated. As bacterial supplementation, both a bacterium that prevents colitis and a bacterium that potentially promotes colitis were used.
DSS treatment over eight days only led to early signs of inflammation and was slightly influenced by external light disruption with alternating 4 hours of light and 4 hours of darkness. The protocol for DSS treatment may not have been well suited. The same light disruption led to different results in IL-10-/- mice in two experiments. While in the first experiment an external light disruption led to an increased incidence of colitis and higher inflammation levels, these results were no longer present in the second experiment. The external light disruption led neither to an increased incidence of colitis nor to increased inflammation values. A further experiment, in which samples were taken every six hours, showed that the external light disruption had an effect in wild type (WT) animals and led to a disruption of circadian gene expression. In IL-10-/- mice, the expression of circadian genes was already disrupted at a normal light/dark rhythm of 12 hours/12 hours and further disruption by external light conditions was not possible, which could be an explanation for the different results regarding the occurrence of colitis in IL-10-/- mice with a disrupted light/dark rhythm.
Eight-hour restricted feeding of IL-10-/- mice resulted in reduced incidence of colitis, low levels of inflammation and improved circadian clock expression independent of external circadian clock disruption, suggesting that TRF is an effective and useful therapeutic approach for colitis. This observation should be further tested in human studies. Administration of the fecal microbiota of mice with an inflammatory phenotype only led to increased inflammation levels, while an influence of the litter affiliation of the mice was also found in histologic scores and intestinal clock gene expression. Akkermansia muciniphila (A. muciniphila) was given as a colitis-promoting bacterium and led to increased gene expression of inflammatory markers and tight junction proteins, while Lactobacillus taiwanensis (L. taiwanensis), as a potentially colitis-preventing bacterium, improved the expression of the intestinal circadian clock. Neither FMT nor bacterial supplementation had any influence on the occurrence of colitis. The transfer of different phenotypes by FMT was only possible to a limited extent and does not appear to be an effective treatment option for colitis. A. muciniphila can be regarded as an inflammation-promoting bacterium, while a probiotic effect of L. taiwanensis could not be confirmed.
In summary, this thesis has shown that a disrupted circadian clock is associated with intestinal inflammation and that TRF reduces inflammation and delays the onset of colitis, suggesting that TRF may be an effective therapy for intestinal inflammation.Säugetiere besitzen eine innere zirkadiane Uhr in nahezu allen Organen, die biochemische und physiologische Prozesse im Laufe von 24 Stunden reguliert. Im Detail regulieren Transkriptions-Translation Rückkopplungsschleifen durch sogenannte Clock Gene die Oszillation von Genen über 24 Stunden. Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen (CED) wie Colitis ulcerosa und Morbus Crohn sind chronische Immunaktivierungen und Entzündungen im Gastrointestinaltrakt. Die Ätiologie von CED ist bis heute nicht vollständig geklärt soll aber auch in Zusammenhang mit Störungen der zirkadianen Uhr stehen. So erhöht z.B. Schichtarbeit das Risiko für die Entstehung von CED.
Das Ziel dieser Arbeit war die Zusammenhänge zwischen zirkadianer Uhr und CED zu untersuchen. Veränderte Licht-Dunkel-Zyklen, bestehend aus vier Stunden Licht und vier Stunden Dunkelheit, wurden genutzt, um den zirkadianen Rhythmus in einem Dextran Sulfat Natriumsalz (DSS) induzierten Kolitis Mausmodell und einem IL-10 knockout (IL-10-/-) Mausmodell zu stören. Nahrungsaufnahme ist ein wichtiger Zeitgeber für die zirkadiane Uhr. Daher sollte das Potenzial von zeitlich beschränkter Fütterung (TRF) zur Wiederherstellung gestörter zirkadianer Rhythmen und als Therapie für CED untersucht werden. Da auch fäkale Mikrobiota Transplantation (FMT) durch Verbesserung der Zusammensetzung der Darmmikrobiota eine mögliche Therapie gegen Kolitis sein könnte, sollte die Übertragbarkeit entzündlicher und gesunder Phänotypen durch Stuhltransplantation untersucht werden. Als bakterielle Supplementation wurde sowohl ein Bakterium das Kolitis verhindern, als auch ein Bakterium, das Kolitis fördern soll, verwendet.
Eine DSS-Behandlung über acht Tage führte nur zu ersten Anzeichen einer Entzündung und wurde leicht durch externe Lichtstörung mit abwechselnd 4 Stunden Licht und 4 Stunden Dunkelheit beeinflusst. Möglicherweise war das Protokoll zur DSS Behandlung nicht gut geeignet. Dieselbe Lichtstörung führt bei IL-10-/- Mäusen in zwei Experimenten zu unterschiedlichen Ergebnissen. Während im ersten Experiment eine externe Lichtstörung zu vermehrtem Auftreten von Kolitis, sowie höheren Entzündungswerten führte, waren diese Ergebnisse im zweiten Experiment nicht mehr vorhanden. Die externe Lichtstörung führte weder zu erhöhtem Auftreten von Kolitis noch zu erhöhten Entzündungswerten. Ein weiteres Experiment, in dem alle sechs Stunden Proben genommen wurden, zeigte, dass die externe Lichtstörung bei Wild Typ (WT) Tieren wirkte und zu einer Störung der zirkadianen Genexpression führte. In IL-10-/- Mäusen war allerdings bereits bei einem normalen Licht/Dunkel Rhythmus von 12 Stunden/12 Stunden die Expression der zirkadianen Gene gestört und eine weitere Störung durch externe Lichtverhältnisse nicht möglich, was eine Erklärung für die unterschiedlichen Ergebnissen hinsichtlich des Auftretens von Kolitis in IL-10-/- Mäusen bei gestörtem Hell-Dunkelrhythmus sein könnte.
Eine auf acht Stunden zeitlich beschränkte Fütterung von IL-10-/- Mäusen führte unabhängig von der externen Störung der zirkadianen Uhr zu geringerem Auftreten von Kolitis, geringen Entzündungswerten sowie einer Verbesserung der Expression der zirkadianen Uhr, was darauf hindeutet, dass TRF eine effektive und sinnvolle Therapiemaßnahme bei Kolitis ist. Diese Erkenntnis sollte in Humanstudien weiter getestet werden. Die Gabe der fäkalen Mikrobiota von Mäusen mit einem entzündlichen Phänotyp führte lediglich zu erhöhten Entzündungswerten, während ein Einfluss der Wurfzugehörigkeit der Mäuse auch bei histologischen Scores und intestinaler Clock Genexpression gefunden wurde. Akkermansia muciniphila (A. muciniphila) wurde als Kolitis förderndes Bakterium gegeben und führte zur erhöhten Genexpression von Entzündungsmarkern und Tight Junction Proteinen, während Lactobacillus taiwanensis (L. taiwanensis), als potentiell Kolitis verhinderndes Bakterium die Expression der intestinalen zirkadianen Uhr verbesserte. Weder die FMT noch die bakterielle Supplementation hatte einen Einfluss auf das Auftreten von Kolitis. Die Übertragung von verschiedenen Phänotypen durch eine FMT war nur bedingt möglich und scheint keine effektive Therapieoption bei Kolitis zu sein. A. muciniphila kann als entzündungs-förderndes Bakterium betrachtet werden, während eine probiotische Eigenschaft von L. taiwanensis nicht bestätigt werden konnte.
Zusammenfassend konnte mit dieser Arbeit gezeigt werden, dass eine gestörte zirkadiane Uhr in Zusammenhang mit Darmentzündung steht und dass zeitlich beschränkte Nahrungsaufnahme Entzündungen reduziert und den Beginn einer Kolitis verzögert, was darauf hindeutet, dass TRF eine wirksame Therapie gegen Darmentzündung sein könnte
Effects of Prosopis juliflora pods on sheep performance and carcass traits, and their methane mitigation potential as assessed in vitro
Full text linkThis study aimed to assess the effect of partial substitution of concentrate mix (CM) with Prosopis juliflora pod (PJP) on growth performance and carcass traits in sheep, and its potential to reduce methane (CH4) production in vitro. A total of 25 yearling rams with an initial body weight of 15.8±1.53 kg was randomly assigned to five treatment diets. The diets were a control diet (JP0) and JP0 replaced with PJP at the level of 5% (JP5), 10% (JP10), 15% (JP15), and 20% (JP20). Data were collected on feed intake, body weight, and carcass characteristics. Methane production was determined from 24 h in vitro gas production. The substitution of CM with PJP did not affect feed intake, body weight, weight gain, feed efficiency, and carcass traits (p>0.05). The in vitro CH4 production was reduced (p0.05). In conclusion, replacing CM with PJP did not negatively affect growth performance and carcass characteristics and could be used as potential supplement to mitigate methane emissions. Further in vivo studies involving respiration chambers are recommended to investigate the CH4 reduction potential of PJP
Breeding progress of nitrogen use efficiency of cereal crops, winter oilseed rape and peas in long-term variety trials
Full text linkBreeding and registration of improved varieties with high yield, processing quality, disease resistance and nitrogen use efficiency (NUE) are of utmost importance for sustainable crop production to minimize adverse environmental impact and contribute to food security. Based on long-term variety trials of cereals, winter oilseed rape and grain peas tested across a wide range of environmental conditions in Germany, we quantified long-term breeding progress for NUE and related traits. We estimated the genotypic, environmental and genotype-by-environment interaction variation and correlation between traits and derived heritability coefficients. Nitrogen fertilizer application was considerably reduced between 1995 and 2021 in the range of 5.4% for winter wheat and 28.9% for spring wheat while for spring barley it was increased by 20.9%. Despite the apparent nitrogen reduction for most crops, grain yield (GYLD) and nitrogen accumulation in grain (NYLD) was increased or did not significantly decrease. NUE for GYLD increased significantly for all crops between 12.8% and 35.2% and for NYLD between 8% and 20.7%. We further showed that the genotypic rank of varieties for GYLD and NYLD was about equivalent to the genotypic rank of the corresponding traits of NUE, if all varieties in a trial were treated with the same nitrogen rate. Heritability of nitrogen yield was about the same as that of grain yield, suggesting that nitrogen yield should be considered as an additional criterion for variety testing to increase NUE and reduce negative environmental impact.Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.Deutsche Forschungsgemeinschafthttp://dx.doi.org/10.13039/501100001659BMELUniversität Hohenheim (3153
Prüfverfahren für UHF-RFID-Ohrmarken bei Schweinen: Weiterentwicklung von Labor- und Praxistestmethoden
Full text linkDiese Dissertation untersucht Ultrahochfrequenz-RFID-Transponderohrmarken (UHF-RFID) für die elektronische Einzeltiererkennung bei Ferkeln und Schweinen unter Labor- und Praxisbedingungen. Angesichts der wachsenden Bedeutung von UHF-RFID in der Nutztierhaltung besteht ein hoher Bedarf an standardisierten, praxisnahen Prüfverfahren, da bislang existierende Laborstandards nur eingeschränkt mit realen Einsatzbedingungen übereinstimmen. Ziel der Arbeit war es daher, eine bestehende Testumgebung systematisch zu optimieren und ein anwendungsorientiertes Prüfverfahren für UHF-RFID-Ohrmarken zu entwickeln.
Im ersten Teil wurden Laboruntersuchungen an einem statischen Prüfstand durchgeführt. Die teilweise Auskleidung des Prüfbereichs mit elektromagnetischen Absorbern reduzierte Sweet Spots und Dead Spots und führte zu stabileren Messergebnissen sowie einer verbesserten Wiederholbarkeit. Diese Effekte waren beim Prüffaktor Ohr geringer, dennoch wird der Einsatz von Absorbern für zukünftige Messungen empfohlen.
Der zweite Teil befasste sich mit der Entwicklung eines flüssigkeitsbasierten Ohrphantoms, dessen dielektrische Eigenschaften an Schweineohrgewebe angepasst wurden. Das Phantom ermöglichte reproduzierbare Messungen, zeigte transpondertypspezifische Leistungsunterschiede und unterstrich die Bedeutung einer zielgerichteten Vertrimmung von Transpondern auf das Schweineohr.
Der Praxisteil validierte UHF-RFID-Ferkelohrmarken in einem Praxisversuch (Ferkelaufzucht). Alle Transponder blieben über den gesamten Zeitraum lesbar; Unterschiede ergaben sich durch Lesetechnik, Gruppenverhalten und Ohrwachstum. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Laborprüfstände eine wichtige Vorauswahl ermöglichen, Praxisversuche jedoch weiterhin unerlässlich sind. Das entwickelte kombinierte Vorgehen bietet eine belastbare Grundlage für zukünftige Prüf- und Entwicklungsprozesse von UHF-RFID-Ohrmarken bei Schweinen.This dissertation examines ultra-high-frequency radio-frequency identification (UHF-RFID) ear tags for the electronic identification of piglets and pigs under laboratory and on-farm conditions. Given the increasing relevance of UHF-RFID in livestock production, there is a growing need for standardized and practice-oriented testing procedures, as existing laboratory methods only partially reflect real-world performance. The aim of this work was therefore to systematically optimize an existing test environment and to develop an application-oriented testing protocol for UHF-RFID ear tags.
In the first part, laboratory investigations were conducted using a static test bench. Partial lining of the test area with electromagnetic absorbers reduced sweet spots and dead spots, resulting in more stable measurements and improved repeatability. Although these effects were less pronounced when using ears (ear testing factor), the use of absorbers is recommended for future measurements.
The second part focused on the development of a liquid-filled ear phantom whose dielectric properties were adjusted to match pig ear tissue. This phantom enabled reproducible measurements, revealed type-specific differences in transponder performance, and highlighted the importance of properly tuning transponders to the target object, the pig ear.
The practical study validated UHF-RFID ear tags in a piglet rearing facility. All transponders remained readable throughout the trial; differences were observed due to reading technique, group behavior, and ear growth. The results demonstrate that while laboratory test benches allow an effective preselection of transponders, on-farm trials remain essential. The combined laboratory–field approach developed in this work provides a robust foundation for future testing and development of UHF-RFID ear tags for pigs
“Smart support for fruit farm business decision-making: A framework for digital controlling adoption”
Full text linkDecision-makers in horticultural enterprises face significant challenges, including structural changes toward fewer and larger enterprises, increasing weather extremes, skilled labor shortages, and increasing sustainability demands. Addressing these challenges requires the use of effective business management instruments. However, initial research suggests that controlling is practiced infrequently and with limited intensity in the sector. This study investigates barriers to and drivers of the adoption of controlling, focusing on the role of digital transformation in enhancing its use. Nineteen semi-structured interviews and farm inspections were conducted with 28 current and prospective farm managers in the fruit-growing sector in Germany and Luxembourg. Results show that decision-making is primarily driven by experience and intuition. Lack of experience with controlling hinders the visibility of its benefits, thus preventing the acquisition of controlling expertise. In the absence of such expertise, controlling methods cannot be effectively implemented, rendering the benefits elusive. Additionally, the limited availability of processed data restricts meaningful business analyses. Farm management and information systems (FMISs) provide minimal controlling functionalities. Reporting obligations relating to crop protection are the primary drivers for FMIS adoption. Therefore, reporting obligations in external accounting and data requirements for funding and loan procurement serve as entry points for controlling-focused software solutions. Information and controlling systems thus hold potential to enhance routine decision-making, rendering the benefits of controlling more tangible. This study contributes a conceptual framework to broaden the understanding of the often negatively perceived cost-benefit ratio of controlling in small and medium-sized enterprises and identifies strategies to strengthen its practical relevance
Predicting herbage biomass on small‐scale farms by combining sward height with different aggregations of weather data
Full text linkAccurate predictions of herbage biomass are important for efficient grazing management. Small‐scale farms face challenges using remote sensing technologies due to insufficient resources. This limitation hinders their ability to develop machine learning‐based prediction models. An alternative is to adopt less expensive measurement methods and readily available data such as weather data. This study aimed to examine how different temporal aggregations of weather data combined with compressed sward height (CSH) affect the prediction performance. We considered weather features based on different numbers of weather variables, statistical functions, weather events, and periods. Between 2019 and 2021, data were collected from 11 organic dairy farms in Germany. Herbage biomass exhibited high variability (coefficient of variation [CV] = 0.65). Weather data were obtained from on‐farm and nearby public stations. Prediction models were learned on a training set ( n = 291) and evaluated on a test set ( n = 125). Random forest models performed better than models based on artificial neural networks and support vector regression. Representing weather data by a single feature for leaf wetness reduced the root mean square error (RMSE) by 12.1% (from 536 to 471 kg DM ha −1 , where DM is dry matter) and increased the R 2 by 0.109 (from 0.518 to 0.627). Adding features based on multiple variables, functions, events, and periods resulted in a further reduction in RMSE by 15.9% ( R 2 = 0.737). Overall, different aggregations of weather data enhanced the accuracy of CSH‐based models. These aggregations do not cause additional effort for data collection and, therefore, should be integrated into CSH‐based models for small‐scale farms.Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft http://dx.doi.org/10.13039/50110000590