Thermodynamische Analyse der Existenzbereiche fester Phasen - Prinzipien der Syntheseplanung in der anorganischen Festkörperchemie

Die Planung von Festkörpersynthesen schließt neben einer sinnvollen Aufteilung der zu untersuchenden Bereiche der Zusammensetzung xi auch eine fundierte Abschätzung der zu erwartenden Existenzbereiche (p, T)x der neuen Phasen ein. Die Form der Darstellung der Phasengleichgewichte in Zustandsbarogrammen folgt aus den thermodynamischen Beziehungen der betreffenden Gasphasenreaktionen (Kp G(T)) als lg(p) - 1/T - Diagramm. Für einfache Konstitutionstypen von Zustandsdiagrammen und –barogrammen wurde eine zusammenfassende Darstellung gegeben. Neben der Abhängigkeit der Existenz von Festkörpern von deren Gesamtdruck können sich wesentliche Bedingungen der Phasenbildung aus dem Partialdruckverhalten der Komponenten ergeben. Für eine phasenreine Darstellung von Oxiden erweist sich entsprechend die Einstellung des Sauerstoffpartialdrucks p(O2) als essentiell. Zur globalen Einordnung der Existenzbereiche (p(O2), T) bzw. der abgeleiteten Redox-Potentiale oxidischer Festkörper wurde das Konzept einer elektrochemischen Spannungsreihe für Festkörper entwickelt. Auf der Grundlage dieser Prinzipien und mit der Anschaulichkeit der Diagramme der Spannungsreihe lassen sich die Redoxgleichgewichte von Festkörperreaktionen beliebiger Kombination der Elemente M und M’ in einfacher Weise abschätzen. Über die Prinzipien druckabhängiger Gleichgewichtsbeziehungen zwischen kondensierten Bodenkörpern und der Gasphase in einem Gleichgewichtsraum hinaus wurden auch die Mechanismen von Bodenkörper-Gasphasen-Gleichgewichten zwischen zwei miteinander verbundenen Gleichgewichtsräumen untersucht. Neben den bekannten Erscheinungen der Sublimation und Zersetzungssublimation wurde ein neuer Reaktionsmechanismus des Chemischen Transports mit theoretischen Hintergründen, thermodynamischen Modellierungen und experimentellen Beispielen als Auto- oder Selbsttransport beschrieben.The planning of solid-state synthesis includes beside the areas of composition x a thorough assessment of the existence ranges (p, T) of the new phases. The form of presentation of the phase equilibria in phase barograms follows from the thermodynamic relations of the gas-phase reactions (Kp, G(T)) as a lg(p) - 1/T - diagram. For simple constitution types of phase diagrams and barograms a summary was presented. Apart from the dependence of the existence of solids from the total pressure essential conditions of the phase formation can be deduced from the partial pressure behaviour of the components. The oxygen partial pressure p(O2) is accordingly essential for the formation of phase pure oxides. For global classification of the existence ranges (p(O2), T) and the derived redox potentials of oxidic solids, the concept of an electromotive series for solids has been originated. On the basis of these principles, and with the clarity of the diagrams of the voltage range the redox balance of solid state reactions of any combination of elements M and M' in a simple way is to estimate. In addition to the principles of pressure equilibria between condensed materials and the gas phase in only one equilibrium range the mechanisms of solid - gas equilibria between two interconnected ranges were also described. Besides the well-known phenomena of sublimation and decomposition sublimation a new reaction mechanism of the chemical transport was evaluated as an Auto- or Selftransport with theoretical backgrounds, thermodynamic modelling and experimental examples

Einfluss der Fruchtfolge auf Ertrag und Qualität von Winterweizen in viehhaltenden und viehlosen Betriebssystemen - Ergebnisse eines Dauerfeldversuches

In stockless organic farming, crop rotation is one of the most important factors that determine the success of crop cultivation. Six crop rotation schemes in a long-term experiment of the Bavarian State Research Center of Agriculture at Viehhausen allow the estimation of the effect of crop rotations on grain yield and baking quality of winter wheat. The three and five years crop rotations differed in the utilization of grass clover swards (cutting or mulching), in the following crops (potatoes or barley), in the portion of grass clover swards and in the type of legume (grass clover or grain legume).The lowest grain yield as well as the most inferior baking quality was shown after grain legume. The highest yield was obtained after the two-year grass-clover ley and potato. The significant best baking quality showed wheat in a stockless crop rotation direct after mulched grass-clover ley. Different availability and mineralization rates of nitrogen seem to be the major reasons behind the differences observed among the crop rotation schemes

Einfluss verschiedener Fruchtfolgen viehhaltender und viehloser Systeme auf Ertrag und Produktivität: Ergebnisse eines Dauerfeldversuches

In organic crop rotations proportion, use and type of legumes have a different effect on subsequent crops. The yield of subsequent cash crops is affected by the farming system (livestock with organic fertilizer or stockless) and the temporal distance of the cash crop to the legume. To investigate the intermediate- and long-term effects on yield and productivity, a long-term field trial with six crop rotations was established in 1997 in Viehhausen, Upper Bavaria (one crop rotation with a period of 5 years, five crop rotations with 3 years). The present report tested these crop rotations regarding yield and productivity for the years 2000 to 2010. Significant differences were determined in productivity when legumes were included into the calculation. Crop rotations with grass-clover leys in meadow mowing (with livestock) and the return of the nutrients as manure had the highest productivity. The crop rotations with grain legume showed the same productivity as crop rotations with mulched grass-clover leys

The Big Crunch: A Hybrid Solution to Earth and Space Science Instruction for Elementary Education Majors

We describe the rationale and process for the development of a new hybrid Earth and Space Science course for elementary education majors. A five-step course design model, applicable to both online and traditional courses, is presented. Assessment of the course outcomes after two semesters indicates that the intensive time invested in the development of the course results in a manageable workload during the semester for faculty with an already full teaching load. We also found that average scores in proctored online exams for this cohort of students are identical to the average scores of students from the same major enrolled in a face-to-face (F2F) course. Exam scores significantly improved in the second semester after adjustments to the workload and the introduction of explicit test-taking tips at the beginning of the semester. We found that our students, at all stages of their studies, were not used to the self-guided instruction required for success in online courses, and were often not as comfortable using Web-based technology for instruction as we expected

Auswirkungen unterschiedlicher Fruchtfolgen im ökologischen Landbau auf den Ertrag und die Produktivität

In Fruchtfolgen im ökologischen Landbau wirken sich Unterschiede bei Anteil, Nutzung und Art der Leguminosen verschieden stark auf die nachfolgenden Marktfrüchte aus. Deren Erträge werden durch das Betriebssystem (viehhaltend oder viehlos) und die Position der Marktfrucht nach der Leguminose beeinflusst. Zur Untersuchung der Auswirkungen wurden seit 1998 im oberbayerischen Puch fünf verschiedene Fruchtfolgen angebaut und auf Ertrag und Produktivität geprüft. Bei der Produktivität zeigten sich deutliche Unterschiede, auch davon abhängig ob die Leguminosen in die Bewertung einbezogen wurden. Der ausschließliche Anbau von Marktfrüchten mit einer Körnerleguminose statt Kleegras führte zu deutlichen Mindererträgen der folgenden Marktfrüchte. Die höchste Produktivität wurde bei Fruchtfolgen mit Kleegras in Schnittnutzung (viehhaltend) erreicht. Die geprüften viehlosen Fruchtfolgen mit gemulchtem Kleegras oder Körnerleguminose wiesen, bei Einbezug der Leguminosen, eine gleichwertige, aber im Vergleich zur Schnittnutzung geringere Produktivität auf

Development of an environmental functional gene microarray for soil microbial communities

Functional attributes of microbial communities are difficult to study, and most current techniques rely on DNA- and rRNA-based profiling of taxa and genes, including microarrays containing sequences of known microorganisms. To quantify gene expression in environmental samples in a culture-independent manner, we constructed an environmental functional gene microarray (E-FGA) consisting of 13,056 mRNA-enriched anonymous microbial clones from diverse microbial communities to profile microbial gene transcripts. A new normalization method using internal spot standards was devised to overcome spotting and hybridization bias, enabling direct comparisons of microarrays. To evaluate potential applications of this metatranscriptomic approach for studying microbes in environmental samples, we tested the E-FGA by profiling the microbial activity of agricultural soils with a low or high flux of N2O. A total of 109 genes displayed expression that differed significantly between soils with low and high N2O emissions. We conclude that mRNA-based approaches such as the one presented here may complement existing techniques for assessing functional attributes of microbial communities. Copyright © 2010, American Society for Microbiology

Vergleich der Fruchtfolgewirkung von Kleegras mit Mulchnutzung und Soja - Ergebnisse zweier Dauerversuche

Gerade im viehlosen ökologischen Landbau ist die Fruchtfolge eine der wichtigsten Einflussgrößen, die den pflanzenbaulichen Erfolg bestimmen. Als Stickstoffquelle stehen neben Kleegras auch vermarktungsfähige Leguminosen wie Soja zur Verfügung. Zwei der Fruchtfolgen des Dauerfruchtfolgeversuchs an zwei Standorten der Landesanstalt für Landwirtschaft lassen einen Vergleich zwischen Soja und einjährigem Kleegras in ihrer Wirkung auf die Nachfrüchte Winterweizen und Sommergerste zu. Die Erträge und auch die Qualitäten sind nach Soja signifikant niedriger als nach Kleegras, was die geringere Vorfruchtwirkung von Soja bestätigt. Betrachtet man dagegen die durchschnittlichen Fruchtfolgeerträge in Getreideeinheiten pro Jahr, liegen diese in beiden Fruchtfolgen auf gleichem Niveau. Die Humusgehalte entwickelten sich seit Versuchsbeginn erwartungsgemäß: sie stiegen in der Fruchtfolge mit Kleegras an und verringerten sich in der Fruchtfolge mit Soja. Die Deckungsbeiträge sind sehr stark durch den Sojaertrag wegen seines hohen Erlöses beeinflusst. Am Versuchsstandort Viehhausen ist der durchschnittliche Fruchtfolgedeckungsbeitrag der Fruchtfolge mit Soja höher als in der Fruchtfolge mit Kleegras. Gegenteiliges ist am zweiten Standort Puch zu beobachten. Vor allem die Unkrautproblematik verursachte einen im Mittel um 20 dt/ha niedrigeren Sojaertrag in Puch. Der Sojaanbau in Viehhausen zeigt, dass diese Leguminose in Abhängigkeit der Umwelt ökonomisch betrachtet Kleegras ersetzen kann. Ob das dauerhaft in die Praxis umgesetzt werden kann, wird bezweifelt

Nitrogen affects cluster root formation and expression of putative peptide transporters

Non-mycorrhizal Hakea actites (Proteaceae) grows in heathland where organic nitrogen (ON) dominates the soil nitrogen (N) pool. Hakea actites uses ON for growth, but the role of cluster roots in ON acquisition is unknown. The aim of the present study was to ascertain how N form and concentration affect cluster root formation and expression of peptide transporters. Hydroponically grown plants produced most biomass with low molecular weight ON>inorganic N>high molecular weight ON, while cluster roots were formed in the order no-N>ON>inorganic N. Intact dipeptide was transported into roots and metabolized, suggesting a role for the peptide transporter (PTR) for uptake and transport of peptides. HaPTR4, a member of subgroup II of the NRT1/PTR transporter family, which contains most characterized di- and tripeptide transporters in plants, facilitated transport of di- and tripeptides when expressed in yeast. No transport activity was demonstrated for HaPTR5 and HaPTR12, most similar to less well characterized transporters in subgroup III. The results provide further evidence that subgroup II of the NRT1/PTR family contains functional di- and tripeptide transporters. Green fluorescent protein fusion proteins of HaPTR4 and HaPTR12 localized to tonoplast, and plasma- and endomembranes, respectively, while HaPTR5 localized to vesicles of unknown identity. Grown in heathland or hydroponic culture with limiting N supply or starved of nutrients, HaPTR genes had the highest expression in cluster roots and non-cluster roots, and leaf expression increased upon re-supply of ON. It is concluded that formation of cluster roots and expression of PTR are regulated in response to N suppl