Emulation and backtracking of HPLC chromatographic profiles for glucosinolate valuation from total sulphur concentrations in oilseed rape seeds*

Aus Daten zur Zertifizierung der Gehalte an Schwefel, Gesamt- und Einzelglucosinolaten dreier EU Standard­referenzmaterialen aus Rapssaat und Literaturdaten wurden die Beziehungen der Gehalte zueinander und deren methodisch bedingte Variabilität bestimmt. Kernergebnis ist, dass die Gehalte einzelner Glucosinolate (GSL) eine Funktion des Gesamt-GSL-Gehaltes sind. Dabei ist die Variabilität der Einzel-GSL-Gehalte signifikant höher als die ihres summarischen Gesamtgehaltes, insbesondere aber signifikant höher als die aus Gesamtschwefelgehalten (mittels wellenlängendispersiver Röntgenfluoreszenz­analyse) berechneten Gesamt-GSL-Gehalte. In diesem Beitrag wird ein BASIC Script vorgestellt, welches aus Gesamtschwefelgehalten den Gesamt-GSL-Gehalt an Hand der für die EU Standardmethode (X-RF Methode) vorgeschriebenen Funktionen berechnet und diesen Gesamtgehalt auf die 6 in der EU HPLC-Standardmethode identifizierten Einzel-GSLe (Glucobrassicanapin, Glucobrassicin, Gluconapin, Glucosinolate, Napoleiferin, Progoitrin, und 4-Hydroxiglucobrassicin) aufteilt. Zusätzlich kann das Programm die Einzel-GSL-Gehalte mit einer aus den analytischen Daten ermittelten, zufällig verteilten, aber methodenspezifischen Variabilität der chromatographischen Analyse ausgeben, oder aus vor­gegebenen Gesamt-GSL-Gehalten die zu erwartenden Gehalte an Einzel-GSL berechnen. Das Programm ermöglicht damit die unabhängige Überprüfung von HPLC Analysen. Umgekehrt können mit dem Programm bei Vorgabe eines Gesamt-GSL-Gehaltes die bei chromatographischer Analyse zu erwartenden Konzentrationen an Einzel-GSLen bestimmt werden. DOI: 10.5073/JfK.2016.04.02, https://doi.org/10.5073/JfK.2016.04.02The relationship between the total glucosinolate (GSL) concentration calculated from the total sulfur concentration which had been measured by means of X-ray fluorescence spectroscopy and the content of glucobrassicanapine, glucobrassicine, gluconapine, napoleiferine, progoitrine and 4-hydroxiglucobrassicine in the seeds which were measured by chromatographic methods was determined in the line of quality assessment studies of oilseed rape standard reference materials. The constant ratio between individual aliphatic GSLs which is independent of the total GSL content allows to emulating the concentration of individual GSLs from the total GSL content on basis of the total S content. As indol GSLs represent a constant background value of the total GSL content their estimated concentration is added to the calculated sum of aliphatic GSLs in order to obtain an emulated total GSL content. In a simple program written in BASIC the typical background variability of individual GSLs can be randomly added to the results which yields different chromatograms that are statistically not different from true HPLC chromatograms. This may assist in distinguishing true experimental effects in studies targeting effects on individual GSLs from those of background analytical error variability. The program may also be used for an independent verification of HPLC chromatograms of GSLs in oilseed rape as it allows backtracking of a given total GSL content to its expected individual GSL concentrations in chromatographic analysis. DOI: 10.5073/JfK.2016.04.02, https://doi.org/10.5073/JfK.2016.04.0

Schwefelgehalte, Proteinfraktionen und Kleberzugfestigkeit von Weizen – Ergebnisse eines Ringversuchs biologisch-dynamischer Züchter

Schwefelmangel führt bei Weizen zu erheblich festeren Teigen. Daher kollidierte in den 80er Jahren unvorhergesehen das Zuchtziel einer Steigerung der Backqualität durch eine Straffung der Proteinstruktur mit einer exogen bewirkten zusätzlichen Verfestigung der Proteinmatrix infolge drastisch reduzierter Schwefeleinträge in die Ökosysteme. Eine S-Düngung führte dann auch zu einer Steigerung des Backvolumens. Und zwar nicht weil die Kleber der modernen Weizensorten zu weich, sondern weil sie durch die Züchtung bereits zu stark verfestigt waren und den neuen Umweltverhältnissen nicht mehr angepasst waren. Die hohe technologische Qua-lität dieser Sorten kann daher als Resultat eines züchterisch unbewusst induzierten S-Mangels angesehen werden, denn sie weisen Kennzeichen auf, wie sie unter S-MangelVerhältnissen auftreten: höhere Gehalte besonders an (schwefelarmem) hochmolekularem Glutenin, festere Kleber- und Teigstruktur. Im Rahmen eines Ringversuches biolo-gisch-dynamischer Züchter wurden verschiedene Weizensorten hinsichtlich ihrer Schwefel- und Stickstoffgehalte, Proteinfraktionen und Kleberzugfestigkeit untersucht. Hierbei wurde festgestellt, dass der Kleber bei abnehmender N-Versorgung des Korns und – was zu beachten ist – bei vergleichbaren Glute-nin:Gliadin-Verhältnissen fester wird

The Role of Organic P in the Baltic Sea Region – Lessons (to be) Learned

Die Ostsee eines der am stärksten eutrophierten Meere weltweit. Die Entwicklung von Strategien, die den landwirtschaftlichen P-Kreislauf schließen, ist unverzichtbar, da die P-Düngung nur dann nachhaltig sein kann und P-Verluste auf ein unvermeidbares Minimum reduziert werden. Auf intakten Böden, die ausreichend mit P versorgt sind, um das Ertragspotential am Standort zu realisieren, ist eine P-Zufuhr über mineralische und organische Düngemittel genügend, die P, welches mit dem Ernte­gut entzogen wird, ersetzt. Dies sind im Mittel 22 kg/ha* a P. Algorithmen für die räumlich variable Ausbringung im Rahmen der Präzisionslandwirtschaft von mineralischen und Wirtschaftdüngern wurden entwickelt, die die optimale Ausbringungsmenge entsprechend der kleinräumigen Variabilität der P-Versorgung im Boden reguliert. Im vorliegenden Beitrag werden die wichtigsten Erkenntnisse einer internationalen Studie in vier Ostseeanrainerstaaten vorgestellt. Diese zeigte, dass insbesondere mit Schweine- und Hühnergülle überproportional viel P ausgebracht wird, auch wenn das obere Limit von 170 kg/ha N eingehalten wird. Hierdurch kam es auf den Böden über die Jahre zur Anreicherung von P, was wiederum das Risiko von P-Verlusten über Oberflächenabfluss und Erosion stark erhöht und in direktem Zusammenhang mit dem Problem der Eutrophierung der Ostsee steht. So nahm die Wasserqualität, welche zum Beispiel mittels der Lichtdurchlässigkeit bestimmt wird, in den letzen 60 Jahren kontinuierlich ab. Die derzeitigen gesetzlichen Vorgaben und Praktiken bei der Ausbringung von Wirtschaftsdüngemitteln sind nicht ausreichend, um die Eutrophierung sichtbar zu reduzieren. Neue Studien deuten vielmehr darauf hin, dass es mindestens 70 Jahre dauert bis die P-Versorgung von exzessiv auf ausreichend sinkt sofern kein P ausgebracht wird. Deshalb ist der Verzicht auf die Ausbringung von P auf Böden oder Teilflächen, die exzessiv hohe Gehalte aufweisen zusammen mit einer variablen Düngung, die strikt dem Bedarf folgt, notwendig, um die P-Düngung langfristig nachhaltig zu gestalten.The Baltic Sea is one of the most eutrophicated marine bodies worldwide. It is essential to develop strategies to close the agricultural P-cycle because only then P fertili­zation will be sustainable and P losses reduced to an unavoid­able minimum. On intact soils that are sufficiently supplied with P in order to achieve the site-specific maximum yield a balanced use of mineral and organic P sources complies with actual plant needs and exclusively replaces P that is removed by harvest products. This is on an average 22 kg/ha* yr P. Algorithms for the variable rate application of mineral and organic fertilizers have been developed and are a suitable tool to match the small-scale spatial variability of plant available soil P with P rates. The milestones of a study carried out in four countries of the Baltic Sea Region are presented. These reveal that on livestock enterprises excessive P rates are applied particularly with pig and poultry manure though the upper quantity of manure equaling 170 kg/ha N is met. This caused P accumulation in soils over time and bears an enhanced risk of P losses by surface run-off and erosion. The result is eutrophication of the Baltic Sea and its water quality in terms of light transmittance has been deteriorating consistently during the past 60 years. Current fertilizer practices on livestock farms and statutory rules in the Baltic Sea Region are not convenient to reduce nutrient discharges to the Baltic Sea in a magnitude that will reduce eutrophication. Based on current data it is estimated that it will take at least 70 years to lower the soil P status from excessive to sufficient if no P is applied. Zero P application where the soil P status is excessive and variable rate application of manure in combination with a strictly demand-driven application of P on sufficiently supplied soils is imperative for a sustainable P use

Organic farming - stewardship for food security, food quality, environment and nature conservation

Conventional agriculture is associated with problems such as pesticide residues in soils and plants, contamination of meat with antibiotics and hormones, and eutrophication of water bodies. An alternative for consumers is the consumption of products from organic farming. Organic management is possible on arable farms, although livestock is often a crucial part of the system as manure and slurry can contribute significantly to maintaining closed nutrient cycles. Independent of the management system, it is not possible to exclude nutrient losses to the environment on agricultural fields, but acceptable loads need to be defined. Organic farming can contribute to environmental protection and nature conservation in many ways, for instance by improving soil porosity which yields higher infiltration rates and thus contributes significantly towards mitigating flooding peaks. It is the objective of this contribution to provide a holistic appraisal of what organic farming is going to deliver