DFG-Forschergruppe Bonn: "Optimierungsstrategien im Organischen Landbaus"

Mit erheblichen finanziellen Mitteln fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) zum ersten Mal eine Forschergruppe innerhalb der Landwirtschaftlichen Fakultät der Bonner Universität. Nach den Richtlinien der DFG ist eine Forschergruppe ein längerfristiger Zusammenschluss mehrerer, in der Regel an einem Ort wirkender Wissenschaftler zur Bearbeitung einer besonderen Forschungsaufgabe [...]. Trotz des bestehenden günstigen Images von Produkten des Organischen Landbaus muss davon ausgegangen werden, dass die Verbraucher verstärkt Fragen nach der Qualitätssicherung und deren Nachweis für diese Produkte stellen werden. Die Nachweise einer höheren Produktqualität von Erzeugnissen des Organischen Landbaus sind jedoch bislang in der Gesamtheit betrachtet widersprüchlich, da oftmals nur wenige und möglicherweise nicht immer die aussagefähigsten Parameter in Einzeluntersuchungen überprüft wurden. Diesem Defizit will die hier vorgestellte Forschergruppe entgegentreten und versuchen, wesentliche Beiträge zur Weiterentwicklung im Bereich Produktionstechnik und Qualiätssicherung zu leisten. Als Untersuchungsbereiche wählte die Forschergruppe den Getreide- und Kartoffelanbau. Für die Produkte sollen breite Spektren von physikalischen und biochemischen Parametern erarbeitet werden, die in der Gesamtschau u.a. Aufschluss geben über die Produktqualität im Nacherntezustand und im Lagerverhalten. Das gesamte Projekt umfasst im ersten Abschnitt 8 Einzelprojekte mit 7 Doktorandinnen und Doktoranden sowie einer Postdoktorandenstelle

Influence of intensified mineral and organic fertilizer and biodynamic preparations on yield, quality and shelf life of potatoes

In the described trials the influence of biodynamic preparations and also of different kinds and intensities of fertilization on potatoes were investigated. It was observed that: — an increase of fertilizer enlarged the total yield, the average tuber weight, the total carbohydrate content, the weight loss in store and the tendency to self-digestion, — the higher intensity of fertilization also reduced the tissue strength, the content of dry matter and the share of saccharose. — In comparison to biodynamic and organic fertilizer the mineral fertilizer reduced the content of dry matter and increased the total yield, the average tuber weight, the self-digestion, conductivity and the tendency to build germs. — Biodynamic preparations influenced the number of flowers and the content of carbohydrates without a clear tendency, reduced the relation between leaf-surface and -dimensions and raised the tissue strength. After all it is still not quite clear, under which circumstances the preparates are effective and why they sometimes show contrary effects. A lot more parameters are still waiting to be analyzed, for example some more contents like ascorbic acid, nitrate and minerals. In addition to that sensoric investigations are carried out in cooperation with the „Federal Research Institute for Nutrition“ in Karlsruhe. With these results and those of the following years we expect conclusive indications to possibilities of improving quality of potatoes by means of fertilization and treatment with biodynamic preparations

Ein ganzheitlicher Ansatz zur Beschreibung der Nahrungsmittelqualität: Der Qualitäts-Index

Die Qualitätsbeurteilung pflanzlicher Produkte aus unterschiedlichen Anbauverfahren stößt immer wieder auf die gleichen Probleme: Nach SCHUPHAN (1961) setzt sich die Qualität eines Nahrungsmittels aus drei Haupt-eigenschaften zusammen: Äußere Beschaffenheit (z.B. Handelsklassen), Gebrauchswert (d.h. technische Verarbeitbarkeit) und biologischer Wert, welcher die Addition aller wertgebenden abzüglich der wertmindernden Inhaltsstoffe darstellt. Diese Summation der Inhaltsstoffe kann zur Qualitätsbeurteilung jedoch nicht ausreichen, da immer nur ein Bruchteil der Pflanze und nie die Pflanze als Ganzheit gesehen wird, ein Problem, welches schon des öfteren diskutiert wurde (u.a. KLETT, 1968; SCHORMÜLLER, 1974). In Untersuchungen, welche Rückschlüsse auf die Qualität eines Nahrungsmittels ermöglichen sollen, gibt es darüber hinaus des öfteren widersprüchliche Tendenzen. So kann es zum Beispiel durchaus vorkommen, daß durch physiologische Ungleich-gewichte innerhalb der Pflanze ein niedriger Gehalt freier Aminosäuren auftritt (erwünschtes Qualitätsmerkmal, da der Anteil an essentiellen Aminosäuren dadurch theoretisch höher ist [SCHUPHAN, 1976]), die biologische Eiweißwertigkeit jedoch trotz-dem gering ist. Eine Qualitätsaussage basierend auf nur einem oder wenigen Parametern ist daher unzureichend. Zudem dürfen die Unterschiede der einzelnen Parameter bei verschiedenen Anbauvari-anten nicht einfach zu einer Rangfolge zusammengefaßt werden, da die relative Höhe der Unterschiede dabei unberücksichtigt bliebe und geringe Unterschiede überbewertet würden. Eine Möglichkeit zum Entschärfen der genannten Probleme ist die Kondensation möglichst vieler Parameter zu einem „Qualitäts-Index“

Um método holístico para a descrição da qualidade de alimentos: o Índice de Qualidade

O julgamento da qualidade de produtos vegetais provenientes de diferentes tipos de plantio encontra sempre os mesmos problemas: Segundo SCHUPHAN (1961) a qualidade de um alimento é determinada por três características principais: a qualidade externa (por exemplo variedade comercial), o valor de consumo (ou seja manufatura e industrialização) e a qualidade biológica, a qual exprime o balanço dos nutrientes. A soma simples dos efeitos dos nutrientes não é porém suficiente para determinar a qualidade, uma vez que somente uma parcela da planta é levada em consideração, problema este que já foi muito discutido (entre outros: KLETT, 1968; SCHORMÜLLER, 1974). Paralelamente surgem com frequência tendencias conflitantes nas pesquisas, nas quais se objetiva uma definição da qualidade de alimentos. Assim pode ocorrer por exemplo, que através de desequilíbrios fisiológicos de uma planta esta apresente uma quantidade de aminoácidos livres inferior (uma qualidade desejada, pois o teor de aminoácidos esenciais seria teoricamente maior [SCHUPHAN, 1976]), e mesmo assim com uma pocentagem proteica reduzida. Uma conclusão obtida através da análise de um único parâmetro é portanto insuficiente. Além disto as diferenças entre parâmetros de diferentes tipos de plantio não podem ser comparadas simultaneamente, pois as diferenças relativas não seriam levadas em consideração e diferenças irrelavantes poderiam ser supervalorizadas. Uma posssibilidade para a redução desta problemática é a junção do maior número possível de variantes em um „índice de qualidade“

The Quality Index: A holistic Approach to describe Quality of Food

Adequately assessing the quality of food grown with different cultivation methods is a constant problem. According to SCHUPHAN (1961), food quality consists of three main characteristics: grading, technological quality and nutritional quality. The latter involves the ratio between beneficial and harmful substances. Yet it is obvious that more than merely summing various substances is needed to assess the quality of food properly. This problem has been previously discussed by SCHORMÜLLER (1974) and KLETT (1968). A concept of quality that embraces the plant as a whole (and the internal equilibrium of the individual components) requires bringing together the results of multiple investigations in an integrated accounting that registers even slight differ-ences. Examinations of food quality, moreover, have repeatedly tended to produce contradictory results. It may appear for example, that physiological imbalances within a plant create a low concentration of free amino acids - which is desirable since it theoretically implies a high concentration of essential amino acids (SCHUPHAN, 1976). However, the protein quality itself may remain low. Therefore, any statement concern-ing the quality of food which is based on a few parameters only proves to be insuffi-cient. Isolated approaches might lead to wrong conclusions. Also differences in parameters must not be summarized hierarchically because relatively small differences would become overestimated. The Quality Index, condensing as many parameters as possible in an integrated calculation, might provide a way out of this predicament

Surrogate models for direct dark matter detection

In this work we introduce RAPIDD, a surrogate model that speeds up the computation of the expected spectrum of dark matter particles in direct detection experiments. RAPIDD replaces the exact calculation of the dark matter differential rate (which in general involves up to three nested integrals) with a much faster parametrization in terms of ordinary polynomials of the dark matter mass and couplings, obtained in an initial training phase. In this article, we validate our surrogate model on the multi-dimensional parameter space resulting from the effective field theory description of dark matter interactions with nuclei, including also astrophysical uncertainties in the description of the dark matter halo. As a concrete example, we use this tool to study the complementarity of different targets to discriminate simplified dark matter models. We demonstrate that RAPIDD is fast and accurate, and particularly well-suited to explore a multi-dimensional parameter space, such as the one in effective field theory approach, and scans with a large number of evaluations

Einfluß unterschiedlicher Anbauarten – mineralisch, organisch, biologisch-dynamisch – auf Kartoffeln: Inhaltsstoffe, Sensorik, Festigkeitskennwerte und bildschaffende Methoden

Grundsätzlich sprachen die Kartoffeln der Sorte ´Granola´ sehr schwach auf die eingesetzten Versuchsfaktoren an, sodaß die Unterschiede selten statistisch abgesichert werden konnten. Bei denjenigen Inhaltsstoffen, die deutlicher auf den Anbaufaktor Düngermenge ansprachen, reagierten die Knollen der mineralisch gedüngten Varianten eindeutig stärker (Abnahme der Trockenmasse, der Saccharose-, Stärke- und Clorid-Gehalte, Zunahme der Glukose-, Fruktose-, Fluorid- und Asche-Gehalte) als die Vergleichsvarianten. Ein Grund hierfür könnte die schnellere Verfügbarkeit des mineralischen Düngers gewesen sein. Die biologisch-dynamisch gedüngten Knollen zeigten nur bei drei Parametern dieselbe Reaktion auf die Intensivierung der Düngung wie die organisch gedüngten auf (Zunahme der Chlorid- und Asche-Gehalte, gleichbleibende Fluorid-Gehalte). Bei vier Merkmalen reagierten die biologisch-dynamischen Knollen überhaupt nicht oder sehr gering, wogegen die organisch gedüngten Kartoffeln eine Abnahme im Trockenmasse- und Saccharosegehalt bzw. keine gerichteten Tendenzen in den Glukose- und Fruktosegehalten aufwiesen. Die Festigkeitskennwerte der mineralisch gedüngten Kartoffeln wurde, im Vergleich zu den beiden anderen Varianten, schwächer bewertet. Die sensorischen Untersuchungen ergaben keine Bevorzugung einzelner Varianten, jedoch, besonders bei der minera-lischen Variante, eine tendenzielle Abnahme der sensorischen Qualität mit zunehmender Düngung. Die Ergebnisse der Untersuchungen zur „Vitalqualität“ mit Hilfe bildschaf-fender Methoden bestätigte die prinzipielle Eignung dieser Methode für ergänzende Qualitätsuntersuchungen. Eine abschließende Beurteilung der Qualität der unterschiedlichen Anbauvarianten wird erst in Verbindung der bisherigen Daten mit noch zur Analyse anstehenden Parametern (Nitrat, Aminosäuren, Ascorbinsäure, Kalium) möglich sein. Des weiteren wird in laufenden Sortenversuchen geprüft, ob andere Sorten stärker auf die verschiedenen Versuchsfaktoren reagieren

A influência da adubagem orgânica e mineral e da adição de preparado biodinâmico na produtividade, qualidade e armazenamento de batatas

O aumento da concentração de adubo apresentou os efeitos esperados. Comprovou-se uma alterção significativa das propriedades aqui estudadas através do uso de preparado biodinâmico, aplicado separadamente ou combinado em forma de preparado composto ou irrigado. Não fica claro porém em quais circustâncias ele atua e porque em certos casos a sua influência é contraditória. No projeto aqui apresentado encontram-se ainda em processo de análise outros parâmetros destes dois últimos anos de colheita, como concentração de nutrientes ( por exemplo ácido ascórbico, nitrato, minerais). Espera-se que após a análise do conjunto de variáveis dos cinco anos de plantio previstos seja possível estabelecer parâmetros para o aprimoramento da qualidade da batata proveniente da agricultura orgânica atrvés da adubação diferenciada e do uso de preparado biodinâmico

Quality Comparison of Mineral, Organic and Biodynamic Cultivation of Potatoes: Contents, Strength Criteria, Sensory Investigations and Picture-Creating Methods

Nutritional quality of food can be characterized by the content of beneficial and harmful substances. For today’s consumers the most important criteria for buying potatoes are taste, quality and shelf-life. Biodynamic preparations are used by about 20% of all organic farms in Germany. These preparations do not primarily serve to increase the yield but are said to support the production of high quality food, having balanced nutrient contents and improved shelf-life characteristics. Since 1993 investigations have been carried out to evaluate the effect of mineral fertilization and organic manuring at varied intensities, combined with application of biodynamic preparations, on some of these parameters. The potatoes of the variety ´Granola´ responded rather slightly to the factors of the trial, hence statistical differences could be confirmed only in few cases. Tubers deriving from the mineral fertilized plots showed the strongest response to elevated fertilization (decrease in dry matter, sucrose, chloride content and density, and an increase in glucose, fructose, fluoride and ash content). Only in three parameters tubers from the biodynamic plots responded in the same way as the organic ones to elevated fertilization (increase in the chloride and ash contents, stagnating fluoride contents). In four parameters, no or only a weak response of the biodynamic tubers has been found, whereas organic potatoes showed decreasing dry matter and sucrose contents, but no distinctive tendency in the parameters glucose and fructose. The parameter strength criteria has been assessed as the weakest in mineral fertilized potatoes. The sensory investigations did not allow to differentiate between the three cropping systems but there was a tendency of worsening sensoric quality at increased fertilization, particularly in the tubers of the mineral plots. The results of the determination of vital quality following picture-creating methods confirmed the applicability of this assay for additional quality determinations. A final assessment of the quality according to the different cropping systems cannot be made at this point of time. Therefore, further parameters (nitrate, potassium, amino acids, ascorbic acid) will be analyzed which might allow a final assessment in combination with the present data. Furthermore, current trials might reveal if other varieties respond stronger to the relevant factors