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Resipientsituasjonen i Finsevatn-Vurdering av behovet for rensetiltak
No full textFinsevatn tilføres i dag en årlig fosformengde som omregnet til personekvivalenter i gjennonsnitt utgjør ca. 200 p.e. pr døgn. Resipientundersøkelsen har vist et økt næringssaltinnhold og innhold av tarmbakterier i Finsevatn når disse forholdene sammenlignes med referanselokaliteten Sandåvatn. Finsevatnets vannkvalitet tilfredsstiller ikke SIFF's hygieniske krav til drikkevatn. For effektparametre som algemengde og algesammensetning er forskjellen mellom innsjøene små, og begge karakteriseres som oligotrofe (næringsfattige) innsjøer. Teoretiske beregninger viser at Finsevatn trolig vil kunne tåle en økt belastning på opp mot 250 p.e. pr døgn og fremdeles være i økologisk balanse. Behovet for en høygradig rensing er derfor ikke til stede med dagens belastning. Vi vil foreslå at det bygges en felles slamavskiller ved Finse st. med utslipp i Finsebukta på dypt vann, men med en desinfeksjon av avløpsvannet for å hindre konflikter med rekreasjonsinteresse rundt innsjøen og langs vassdraget nedstrøms. Det ble i underesøkelsesperioden registrert oljeforurensning i Finsevatn fra stasjonsområdet
De fosgeenvrije produktie van Phenylurethaan
No full textDocument uit de collectie Chemische ProcestechnologieDelftChemTechApplied Science
Biotechnological Potential of Plant-Microbe Interactions in Environmental Decontamination
No full textThis eBook is a collection of articles from a Frontiers Research Topic. Frontiers Research Topics are very popular trademarks of the Frontiers Journals Series: they are collections of at least ten articles, all centered on a particular subject. With their unique mix of varied contributions from Original Research to Review Articles, Frontiers Research Topics unify the most influential researchers, the latest key findings and historical advances in a hot research area! Find out more on how to host your own Frontiers Research Topic or contribute to one as an author by contacting the Frontiers Editorial Office: frontiersin.org/about/contac
Utslipp fra Miland renseanlegg. Påvirkning på vannkvaliteten i Måna
No full textHensikten med denne rapporten er å gi en vurdering av i hvilken grad avløpet fra Miland renseanlegg påvirker vannkvaliteten i Måna. Dette som grunnlag for en kost nytte vurdering av behovet for å lede avløpet i rør til utløpet av Måna ved Tinnsjøen. Miland renseanlegg foretar kjemisk rensing av vann fra ca. 450 p.e. Det er ikke problemer med begroing som følge av høyt næringsinnhold i Måna. Fosfortilførslene fra renseanlegget måtte økes omkring 100 ganger før det kan forventes å oppstå begynnende problemer. Konsentrasjonsøkningen i Måna p.g.a. avløpsvannet var ifølge simuleringene alltid under 0.5 termotolerante bakterier/100 ml og i 50 % av tiden under 0.1 termotol.bakt./100 ml. Slike bakterier skal ikke finnes i drikkevann. Med unntak av til dette formålet bør utslippet isolert sett ikke skape problemer, selv om utslippsmengden økte 50 ganger. Den bakteriologiske tilstanden i nedre del av Måna er klassifisert som "mindre god". Forholdet skyldes lekkasjer på kloakkledninger m.m. Disse tilførslene er sannsynligvis omkring tusen ganger større enn bidraget fra renseanlegget. Konsentrasjonene tilsvarende avløpsvannets bidrag til konsentrasjonsøkning i Måna av bakterier, fosfor og KOF er svært lav og nær analyseusikkerheten. Det vil ikke være mulig å påvise en slik liten økning ved målinger i Måna. mulig å påvise en slik liten økning ved målinger i Måna. Det vil være lite å oppnå med hensyn til vannkvalitetsforbedring i Måna ved å lede avløpsvannet fra Miland RA i rør til Tinnsjøen. Tiltakene bør settes inn mot punktkilder og lekkasjer oppstrøms Miland
THE ROTATIONAL SPECTRUM OF THE PYRROLE-AMMONIA COMPLEX
No full textAuthor Institution: Institut fur Physikalische Chemie, Universitat Kiel, Olshausenstr. 40, D-24098 Kiel, GermanyThe rotational spectrum of the weakly bound pyrrole-ammonia complex has been observed in the frequency range from ca. 3 to 14\,GHz using molecular beam Fourier transform microwave (MB-FTMW) spectroscopy. The assignment of the spectra of two isotopomers (pyrrole-NH and pyrrole-NH) was facilitated by initial \textit{ab initio} predictions. Tentative assignments from broadband scans were finally confirmed with application of a novel double resonance technique. \\A total of about 15 \textit{a}-type rotational lines for each isotopomer was observed, exhibiting hyperfine structures due to N nuclear quadrupole coupling. From the spectra, rotational and centrifugal distortion constants as well as N nuclear quadrupole coupling constants were derived. The results are presented and discussed
Towards using Wikipedia as a substitute corpus for topic detection and metadata generation in e-learning
No full textMetadata is crucial for reuse of Learning Resources. Only with good metadata, there is a chance that a Learning Resource can be successfully found in a repository. However, many Learning Resources are still delivered with no or little attached metadata. Automatic metadata generation is used to put things right - either as assistance for the author, or as part of a repository's retrieval functionality. Among the various metadata fields, those that cover the topic of a Learning Resource are the most important ones - especially keywords and categorization information. This paper presents a novel approach for domain-independent classification and keyword extraction by utilizing the immense knowledge that is gathered in the free Wikipedia encyclopedia. Wikipedia is proposed as a substitute corpus for classification methods in E-Learning. To support this proposal, the co-occurrence of matching topics and statistical similarity between Learning Resources and Wikipedia articles is analyzed. An algorithm for keyword generation based on the Wikipedia encyclopedia has been implemented and is described in detail in this paper. First results of the algorithm are presented and discussed
Local search heuristics for multi-index assignment problems with decomposable costs.
No full textThe multi-index assignment problem (MIAP) with decomposable costs is a natural generalization of the well-known assignment problem. Applications of the MIAP arise for instance in the field of multi-target multi-sensor tracking. We describe an (exponentially sized) neighborhood for a solution of the MIAP with decomposable costs, and show that one can find a best solution in this neighborhood in polynomial time. Based on this neighborhood, we propose a local search algorithm. We empirically test the performance of published constructive heuristics and the local search algorithm on random instances; a straightforward tabu search is also tested. Finally, we compute lower bounds to our problem, which enable us to assess the quality of the solutions found.Assignment; Costs; Heuristics; Problems; Applications; Performance;
Functional analysis of COP1 and SPA orthologs from Physcomitrella and rice during photomorphogenesis of transgenic Arabidopsis reveals distinct evolutionary conservation
No full textBackground Plants have evolved light sensing mechanisms to optimally adapt their growth and development to the ambient light environment. The COP1/SPA complex is a key negative regulator of light signaling in the well-studied dicot Arabidopsis thaliana. COP1 and members of the four SPA proteins are part of an E3 ubiquitin ligase that acts in darkness to ubiquitinate several transcription factors involved in light responses, thereby targeting them for degradation by the proteasome. While COP1 is also found in humans, SPA proteins appear specific to plants. Here, we have functionally addressed evolutionary conservation of COP1 and SPA orthologs from the moss Physcomitrella, the monocot rice and the dicot Arabidopsis. Results To this end, we analyzed the activities of COP1- and SPA-like proteins from Physcomitrella patens and rice when expressed in Arabidopsis. Expression of rice COP1 and Physcomitrella COP1 protein sequences predominantly complemented all phenotypic aspects of the viable, hypomorphic cop1-4 mutant and the null, seedling-lethal cop1-5 mutant of Arabidopsis: rice COP1 fully rescued the constitutive-photomorphogenesis phenotype in darkness and the leaf expansion defect of cop1 mutants, while it partially restored normal photoperiodic flowering in cop1. Physcomitrella COP1 partially restored normal seedling growth and flowering time, while it fully restored normal leaf expansion in the cop1 mutants. In contrast, expression of a SPA ortholog from Physcomitrella (PpSPAb) in Arabidopsis spa mutants did not rescue any facet of the spa mutant phenotype, suggesting that the PpSPAb protein is not functionally conserved or that the Arabidopsis function evolved after the split of mosses and seed plants. The SPA1 ortholog from rice (OsSPA1) rescued the spa mutant phenotype in dark-grown seedlings, but did not complement any spa mutant phenotype in light-grown seedlings or in adult plants. Conclusion Our results show that COP1 protein sequences from Physcomitrella, rice and Arabidopsis have been functionally conserved during evolution, while the SPA proteins showed considerable functional divergence. This may - at least in part - reflect the fact that COP1 is a single copy gene in seed plants, while SPA proteins are encoded by a small gene family of two to four members with possibly sub- or neofunctionalized tasks
Monitoring of Plant Chlorophyll and Nitrogen Status Using the Airborne Imaging Spectrometer AVIS
No full textAirborne hyperspectral remote sensing enables not only spatial monitoring of vegetation
cover, but also the derivation of individual plant constituents such as chlorophyll and
nitrogen content. These are important parameters for optimised agricultural management
on a field basis through the possibility of spatially differentiated fertilisation and for
hydrological and vegetation yield modelling.
The use of existing airborne imaging spectrometers is cost-intensive. Moreover, it is
difficult to obtain these sensors for multitemporal applications. The imaging spectrometer
AVIS (Airborne Visible/Near Infrared Imaging Spectrometer) was built at the Chair of
Geography and Geographical Remote Sensing of the Ludwig Maximilians University
Munich, Germany, to overcome these difficulties. AVIS is designed as a cost-effective tool
for environmental monitoring using commonly available components. AVIS enables the
deployment of a hyperspectral sensor for both scientific research and educational
purposes. It is based on a direct sight spectrograph coupled to a standard B/W CCD
camera. The signal received by the CCD is read out and sent via a frame grabber card to a
personal computer, where the data is stored on the hard disc together with additional GPS
data. The radiometric, spectral and geometric properties of AVIS resulting from the
calibration procedure are summarised in Table 7-1.
Table 7-1: AVIS characteristics
Parameter Description
Spectral range 553-999nm
Spectral resolution 6nm
Spectral sampling rate / resampling 2nm / 6nm
Number of used bands 74
SNR 45dB (year 1999), 47dB (year 2000)
Spatial resolution 300 pixels per image line
Spatial sampling rate 390 pixels per image line
FOV 1.19rad
IFOV across track 3.1mrad
IFOV along track 2.98mrad
One aim of this thesis was to test the potential of AVIS for the purpose of environmental
monitoring, especially of the chlorophyll and nitrogen status of plants. The land cover
types under investigation were grassland, maize ( Zea mays L.) and winter wheat ( Triticum
aestivum L.). Within this scope, a total of 21 AVIS flights were carried out during the
vegetation periods of the years 1999 and 2000. The AVIS data were preprocessed before analysis, including dark current and flat field correction, resampling as well as atmospheric
correction and reflectance calibration.
The test area chosen for the validation of the AVIS data is located in the northern
Bavarian foothills, 25km southwest of Munich, Germany (48° 6’ N, 11° 17’ E). It is situated
between the Ammersee in the west and the Starnberger See in the east. The
municipalities Gilching and Andechs define the northern and southern borders
respectively.
Within this area, three water protection areas were chosen as test sites. In these test
sites, most of the farmers are under contract to the local agricultural office “ Amt für
Landwirtschaft” resulting in detailed management data for each field. This data include
useful information for the interpretation of ground and AVIS data. Two weather stations of
the Bavarian network of agro-meteorological stations, namely No.72 (Gut Hüll) and No.80
(Rothenfeld), are located in the test area and provide information about precipitation,
temperature and radiation. Ten and thirteen stands were selected as test fields in 1999
and 2000 respectively, including three fields each of maize and wheat in 1999 as well as
three fields of maize and six fields of wheat in 2000. During both years, four meadows
were investigated belonging to the same plant community ( Arrhenatherion elatioris). The
meadows differ in the utilisation intensity (non-fertilised meadow with one cut, meadow
with one cut, meadow with rotational grazing and meadow with four to five cuts).
The ground truth campaigns included weekly measurements of plant parameters, such as
height, dry and wet biomass, phenological stage, chlorophyll and nitrogen content, as well
as a photographic documentation for each field.
The chlorophyll and nitrogen measurements, which were derived from the sampling on
ground, are available in contents per area [g/m²] and in contents per mass ([mg/g] for
chlorophyll and [%DM] for nitrogen). The former can be used to evaluate the
photosynthetic capacity or productivity of a canopy, which is an important input parameter
for hydrological or vegetation models; the latter may be an indicator for plant physiological
status or level of stress, which is a valuable source of information for optimising field
management.
The relationship between chlorophyll and nitrogen based on the ground measurements
showed that a differentiation of the land cover types is necessary for significant
correlation. When the plant species are investigated separately, the chlorophyll and
nitrogen content per area are always highly correlated, especially for chlorophyll a and
total chlorophyll content (r²≥0.8). For all investigated land cover types, the nitrogen and
chlorophyll contents per mass are uncorrelated. For wheat, the results improve when the
phenological state and the cultivar are considered (r²>0.67). For maize, distinct variations
in the chlorophyll content per mass during the vegetation period reduced correlation with these parameters. The use of a fitted chlorophyll trend curve instead of the original
measurements does not lead to a significant improvement of the results.
For grassland, no significant correlation above r²=0.67 could be observed except for
chlorophyll and nitrogen, both per area, where a decreasing strength of correlation could
be monitored with increasing fertilisation level.
These results lead to the conclusion that the chlorophyll and nitrogen contents per mass
of the investigated land covers are decoupled when the compensation point for effective
photosynthesis is exceeded. Beyond this limit the nitrogen in the plants is no longer
incorporated into chlorophylls, but mainly into proteins, alkaloids and nucleic acids,
whereas the proteins especially are used for internal storage of nitrogen.
The derivation of the chlorophyll and nitrogen content of the plant leaves on a mean field
basis was conducted using three hyperspectral spectral approaches, namely the
hyperspectral NDVI (hNDVI), the Optimised Soil Adjusted Vegetation Index OSAVI as well
as the relatively unknown Chlorophyll Absorption Integral CAI. The multispectral NDVITM
was simulated as established reference.
The results of the derivation of both chlorophyll and nitrogen content of plants with the
investigated approaches depend strongly on a priori knowledge about the canopies
monitored. In general, the use of contents per area rather than contents per mass has
been found more suitable for the investigated remote sensing applications.
A significant correlation between any index and the chlorophyll or nitrogen content for the
whole sample size could not be derived. The optimal spectral approach for derivation is
species-dependent, but also dependent on the cultivar. The chlorophyll and nitrogen level
of the plants under observation as well as their temperature sensitivity mainly caused this
dependence. The NDVITM, hNDVI and OSAVI became insensitive for high chlorophyll
content above about 1g/m² (1.5mg/g) chlorophyll a and 0.2g/m² (0.4mg/g) chlorophyll b,
respectively. A saturation of the indices was also found for nitrogen content above
2.5g/m². The saturation limit of nitrogen in percentage of dry matter could be rated at
about 4%. The positive correlation between the indices and this parameter for wheat
leads to insensitivity at values above this limit, while the negative correlation for maize
results in saturation for values below 2.5%.
The CAI is not affected by saturation as much as the other spectral approaches, leading to
higher coefficients of determination, especially for contents per area. The CAI becomes
insensitive at chlorophyll contents per area above 2g/m². The results lead to the
assumption, that the flattening and narrowing of the chlorophyll absorption feature at
680nm most probably causes the saturation of the NDVITM, hNDVI and OSAVI. The ratios
are directly affected by an increase in reflectance in the red wavelength region. The high
correlations between the CAI and contents per area can be ascribed to the fact that the
CAI is based on an integrated measurement over an area and therefore is less affected by an increase of reflectance in the red wavelengths. The CAI probably becomes insensitive
at the point where the narrowing of the absorption feature leads to a shift of the red edge
position towards the blue wavelength region. This saturation limit lies at approximately 2g
chlorophyll per m².
In contrast, the chlorophyll content per mass, which indicates the plant’s physiological
status or level of stress, could be estimated more accurately using spectral indices such as
hNDVI and OSAVI, especially for wheat. The low correlations derived for maize are caused
by its higher temperature dependence, leading to daily variations in the chlorophyll
content per mass.
The chlorophyll and nitrogen contents of the grassland canopies could not be derived with
the spectral approaches investigated. When the meadows were investigated separately,
correlations could only be found between the CAI and the chlorophyll content per area for
the most intensely utilised meadow (four to five cuts), which on the one side is
characterised by the highest level of fertilisation, but on the other side is affected by the
highest nutrient offtake. The low potential of the investigated indices can be mainly
assigned to the fact that the chlorophyll and nitrogen values of the meadows mostly
exceeded the saturation limits of the applied indices.
The possibility of deriving chlorophyll and nitrogen accurately enough to map within field
heterogeneities was discussed on the basis of a wheat field, which was analysed
separately at three sampling points for chlorophyll and nitrogen content. The approaches
found to be most suitable for the parameter estimation of wheat were applied. The CAI
was used for the estimation of the chlorophyll content per area and mass as well as for
the nitrogen content per area. The hNDVI was applied to estimate the canopy’s nitrogen
content per mass. Both approaches were able to reproduce the chlorophyll contents of the
different sampling points accurately enough to derive the differences between the
measurement points when the saturation limits were not exceeded. Beyond these limits
the index values decreased with increasing measurement values.
The spatial pattern of the nutrient supply was discussed by comparing nitrogen pattern
images, which were derived from CAI measurements acquired in 2000 with the yield
measurement map of the same field. The phenological stage of stem elongation (EC 30)
turned out to be most suitable for the derivation of the nitrogen pattern. On the one hand,
the crop condition at these stages determine yield and on the other hand the nitrogen
pattern images were able to map the inner field patterns of nitrogen supply. After anthesis
the nitrogen images can map areas with different degrees of maturity. Therefore they can
be used for the monitoring of maturity stages for the determination of the most favourable
harvest date.
As described here, AVIS is still in its early stages. It has the potential to become a costeffectiveAVIS2, which covers the spectral range of 400-900nm, has been in commercial use since
2001.
tool for the monitoring of the environment. A modification of AVIS, namelyDie Arbeit mit hyperspektralen Fernerkundungssensoren ermöglicht nicht nur eine
flächenhafte Aufnahme der Vegetationsdecke, sondern vor allem auch die Beurteilung des
phänologischen und gesundheitlichen Zustandes der Pflanzen. Dies geschieht über die
Ableitung einzelner Pflanzeninhaltsstoffe, wie z. B. Chlorophyll und Stickstoff, beides
bedeutende Parameter für ein optimales Feldmanagement . Daneben spielen diese
Pflanzeninhaltsstoffe eine bedeutende Rolle als Inputparameter für hydrologische und
pflanzenkundliche Modelle.
Da sich derzeit noch keine operationell arbeitenden, satellitengestützten Spektrometer im
Orbit befinden, beschränkt sich die flächenhafte Anwendung von hyperspektralen
Fernerkundungssensoren auf den Einsatz flugzeuggetragener Spektrometer. Die Arbeit mit
kommerziellen Sensoren, wie AVIRIS, DAIS, HYMAP oder ROSIS, ist aber mit einem hohen
finanziellen Aufwand verbunden. Eine für das Vegetationsmonitoring erforderliche
multitemporale Anwendung wird sowohl durch die hohen Kosten als auch durch die
limitierte Verfügbarkeit dieser Systeme erschwert. Diese Einschränkungen gaben am
Institut für Geographie der Ludwig-Maximilians-Universität München den Anlass für die
Entwicklung und den Bau eines institutseigenen flugzeuggetragenen abbildenden
Spektrometers. Das vorrangige Ziel dabei war ein kostengünstiges System für Forschung
und Lehre. Diese Vorgaben führten zur Entwicklung des flugzeuggetragenen abbildenden
Spektrometers AVIS (Airborne Visible/near Infrared imaging Spektrometer).
Diese Arbeit beschäftigt sich sowohl mit der Kalibrierung als auch dem Einsatz von AVIS
im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG geförderten Projektes
„Bestimmung des Stickstoffgehaltes von Vegetation – ein Beitrag zur deutschen BAHC
Forschung“ (DFG MA 875 6).
Die Kalibrierung von AVIS beinhaltet eine Beschreibung des Aufbaus mit den daraus
resultierenden radiometrischen, spektralen und geometrischen Eigenschaften des
Systems: AVIS ist ein Zeilenscanner, d.h. eine Bildzeile repräsentiert eine Aufnahme.
Durch die Bewegung des Sensors über der Erdoberfläche hinweg entsteht durch die
Aneinanderreihung mehrerer Aufnahmen ein Bildstreifen. Der Kern von AVIS ist ein direct
sight Spektrograph, der zwischen ein Objektiv und eine Standard schwarz-weiß
Videokamera montiert ist. Das einfallende Licht wird im Objektiv gebündelt und passiert
dann den Spektrographen, wo es entlang einer spektralen Achse in verschiedene
Wellenlängen dispergiert wird. Im Fall von AVIS wird für jeden Bildpunkt einer Zeile die
spektrale Information in 240 einzelnen Wellenlängen oder Kanälen abgebildet. Die
Information wird auf dem CCD der Videokamera als elektrische Ladung registriert und
über eine Frame-Grabber-Karte auf der Festplatte eines angeschlossenen PCs gespeichert.
Die Daten eines an AVIS gekoppelten GPS-Gerätes, wie z.B. geographische Länge und Breite, Flughöhe über NN und Zeitpunkt der Aufnahme, werden in einem header für jede
Bildzeile gespeichert.
Die radiometrischen, spektralen und geometrischen Eigenschaften, welche sich aus der
Kalibrierung von AVIS ergeben, sind in Tabelle 8-1 zusammengefasst.
Tabelle 8-1: AVIS Spezifikationen
Parameter Beschreibung
Spektralbereich 553-999nm
Spektrale Auflösung 6nm
Spektrale Abtastrate / Resamplingrate 2nm / 6nm
Anzahl verwendeter Kanäle 74
Signal-Rausch-Verhältnis 45dB (Jahr 1999), 47dB (Jahr 2000)
Räumliche Auflösung 300 Pixel pro Bildzeile
Räumliche Abtastrate 390 Pixel pro Bildzeile
FOV 1.19rad
IFOV across track 3.1mrad
IFOV along track 2.98mrad
Der Einsatz von AVIS in der Vegetationsaufnahme, und hier speziell die Bestimmung des
Chlorophyll- und Stickstoffgehaltes von Pflanzen, wird anhand drei verschiedener
Landnutzungstypen erprobt, nämlich Mais ( Zea mays L.), (Winter-) Weizen ( Triticum
aestivum L.) und Grünland. Dabei beschränken sich die Untersuchungen auf die Blätter
der Pflanzen.
Die Untersuchung der Landnutzungstypen erfolgte während der Vegetationsperioden der
Jahre 1999 und 2000 in einem Testgebiet im nördlichen Alpenvorland, 25km südwestlich
von München. Das Untersuchungsgebiet erstreckt sich von der Stadt Gilching im Norden
bis zur Gemeinde Andechs im Süden. Die westliche bzw. östliche Grenze bilden der
Ammersee und der Starnberger See. Innerhalb dieses Untersuchungsgebietes wurden drei
Wasserschutzgebiete gewählt, in welchen die Testfelder liegen. Diese Gebiete zeichnen
sich dadurch aus, dass die Mehrzahl der Landwirte vertraglich an das örtliche
Landwirtschaftsamt gebunden ist. Diese Verträge beinhalten u.a. die genaue Aufzeichnung
der Bewirtschaftung im Rahmen der sog. Schlagkartei und stellen damit eine wertvolle
Informationsquelle dar. Des weiteren ermöglichen zwei Wetterstationen des Bayerischen
agrarmeteorologischen Messnetzes (Nr.72 „Gut Hüll“ und Nr.80 „Rothenfeld“) die
Erfassung der meteorologischer Daten innerhalb des Untersuchungsgebietes in einer
stündlichen Auflösung. Im Jahr 1999 wurden insgesamt zehn Testfelder untersucht, wobei je drei Felder mit
Winterweizen (Sorte Bussard) und Mais (Sorte Narval und Sortenmischung Bristol/Korus)
einbezogen waren. Im Jahr 2000 wurden sechs Weizenfelder (Sorten Bussard und Capo)
und drei Maisfelder (Sorte Magister) untersucht. Außerdem wurden über beide Jahre
hinweg vier Felder mit der Nutzung als permanentes Grünland bearbeitet (einschürig
ungedüngt, einschürig gedüngt, vier- bis fünfschürig und Mähweide).
Im Laufe der Vegetationsperioden von 1999 und 2000 wurden im Untersuchungsgebiet
insgesamt 21 AVIS Überflüge durchgeführt. Dabei wurden die Testgebiete aus einer Höhe
von 4000ft bzw. 10000ft über NN erfasst, was bei einer mittleren Geländehöhe von 680m
zu einer räumlichen Pixelauflösung von 3 bzw. 10m führt. Vor der quantitativen
Auswertung der hyperspektralen Daten mussten die Rohdaten vorprozessiert werden. Dies
beinhaltete folgende Korrekturen: a) die Korrektur des Dunkelstromes und den Ausgleich
von Inhomogenitäten des CCD’s (Flatfield); b) ein Resampling der ursprünglich 240 Kanäle
mit einer Abtastrate von 2nm zu einem 80-kanaligem Datensatz mit einer Abtastrate von
6nm, welche der spektralen Auflösung von AVIS entspricht; c) Atmosphärenkorrektur und
Reflexionskalibrierung.
Die bodengestützte Geländekampagne beinhaltete wöchentlich durchgeführte Messungen
verschiedener Pflanzenparameter wie Höhe des Triebes und der Blätter, feuchte und
trockene Biomasse, phänologischer Zustand, Chlorophyll- und Stickstoffgehalt getrennt
nach Blatt, Stängel und Frucht. Außerdem wurde jedes Feld zu Dokumentationszwecken
wöchentlich fotografiert.
Die Chlorophyll- und Stickstoffgehalte, welche von den bodengestützten Messungen
abgeleitet wurden, liegen in Gehalten pro Fläche [g/m²] und in Gehalten pro Masse (bei
Chlorophyll [mg/g] und bei Stickstoff [% der trockenen Biomasse]). Mit Hilfe des Gehaltes
pro Fläche können Aussagen über die photosynthetische Produktivität oder Kapazität eines
Bestandes getroffen werden – ein wichtiger Eingabeparameter für hydrologische oder
vegetationskundliche Modelle. Gehalte pro Masse dagegen geben Aufschluss über den
physiologischen Zustand der Pflanzen sowie über Auswirkungen von Stress oder
Krankheiten – wichtige Informationen für ein optimales Feldmanagement durch den
Landwirt.
Der in den Pflanzen befindliche Stickstoff weist im sichtbaren und nahen infraroten
Wellenlängenbereich keine spezifischen Absorptions- oder Reflexionsmuster auf. Aufgrund
seines engen Zusammenhanges mit dem Pflanzenchlorophyll (jedes Chlorophyllmolekül
enthält vier Stickstoffatome) wird sein Gehalt über die Menge des Chlorophylls abgeleitet.
Der erste Teil der Auswertungen beschäftigte sich deshalb mit dem Zusammenhang des
Gehaltes an Chlorophyll und Stickstoff in den Blättern. Dabei konnte bei der gemeinsamen
Analyse der drei Landnutzungsarten kein signifikanter Zusammenhang zwischen dUntersuchung konnte ein signifikant hoher Zusammenhang (r²≥0.67) zwischen dem
Stickstoff und Chlorophyll gefunden werden, wenn beide Parameter in Gehalten pro Fläche
vorliegen. Dabei korreliert insbesondere Chlorophyll a stark mit dem Stickstoffgehalt bei
den untersuchten Mais-, Weizen- und Grünlandpflanzen (r²≥0.8). Dagegen konnten bei
allen drei Landnutzungstypen keine signifikanten Beziehungen zwischen dem Chlorophyll-
und Stickstoffgehalt pro Masse nachgewiesen werden. Im Fall von Weizen verbesserten
sich die Ergebnisse nach der Trennung in die unterschiedlichen Sorten (r²≥0.67). Eine
Unterscheidung der Wachstumsphasen ergab ebenfalls eine Verbesserung der Ergebnisse,
wenn die Zeiten vor und nach der Blüte getrennt untersucht wurden (r²≥0.67).
Die untersuchten Maissorten sind dagegen durch auffällige Schwankungen im
Chlorophyllgehalt pro Masse geprägt. Diese Schwankungen werden von den aktuell
herrschenden Temperaturen im Untersuchungsgebiet beeinflusst. Der Mais als
ursprünglich tropische Pflanze stellt bei Temperaturen unter 15° das Wachstum ein und
reduziert seinen Stoffwechsel erheblich, was Auswirkungen auf den Gehalt an aktivem
Chlorophyll in den Pflanzen hat. Bei steigenden Temperaturen erholt sich der Stoffwechsel
und die Pflanzen beginnen wieder zu wachsen. Diese Erkältungssymptome ebenso wie die
Erholungszeiten sind bei den verschiedenen Maissorten unterschiedlich ausgeprägt. Diese
Temperaturabhängigkeit führt im Untersuchungsgebiet, in dem während der
Sommermonate des öfteren Temperaturen unter 15°C erreicht werden, zu Variationen im
Chlorophyllgehalt pro Masse, welche die Beziehung zum Stickstoff vermindern.
Bei der Analyse der Graslandflächen ergab sich, außer bei den oben bereits erwähnten
Gehalten pro Fläche, kein signifikanter Zusammenhang zwischen Chlorophyll und
Stickstoff.
Die Analyse dieser Resultate führen zu dem Schluss, dass die Stickstoff- und
Chlorophyllgehalte pro Masse der untersuchten Landnutzungsarten ab einem bestimmten
Level, dem Kompensationspunkt, entkoppelt sind. Dieser Kompensationspunkt wird dann
erreicht, wenn das in der Luft enthaltene CO2 limitierend auf die Photosyntheserate wirkt.
Wird dieses Limit überschritten, hat ein weiterer Aufbau von Chlorophyllmolekülen keine
Erhöhung der Photosyntheserate der Pflanze zur Folge. Eventuell vorhandener
pflanzenverfügbarer Stickstoff wird somit nicht mehr für den Einbau in Chlorophylle
verwendet, sondern vermehrt für die Synthese von Speicherproteinen genutzt.
Ein weiterer Schwerpunkt dieser A
