Comparing long-term crop yields of a short rotation alley cropping agroforestry system and of a standard agricultural field in northern Germany

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Model-based optimization of the cutting date of Lolium perenne varieties for biogas production

Ziel dieser Arbeit war die Bestimmung des optimalen Schnittzeitpunkts von Lolium perenne-Sorten für die Biogasproduktion mit Hilfe eines Modells für die sortenspezifische Ertrags- und Qualitätsentwicklung. Anhand eines Feldversuchs mit 20 L. perenne-Sorten, die über zwei Jahre an fünf Standorten in zwei Schnittvarianten geerntet wurden, wurde für den ersten Schnitt ein signifikanter Einfluss des Schnittzeitpunkts auf Grasertrag und -qualität festgestellt. Auf den jährlichen Gesamtertrag hatte der Schnittzeitpunkt keinen signifikanten Einfluss. Der optimale Schnittzeitpunkt für die Biogasproduktion, der Zeitpunkt des maximalen flächenspezifischen Methanertrages, korrelierte für alle Sorten mit der maximalen Differenz aus Trockenmasseertrag und absolutem Rohfasergehalt. Zur Bestimmung des optimalen Schnittzeitpunkts wurde daher ein Modell für den sortenspezifischen Ertrags- und Qualitätsverlauf während eines Aufwuchses entwickelt. Um eine sortenspezifische Parametrisierbarkeit zu erreichen, wurden nur die dominanten Prozesse Biomassewachstum, Qualitätsentwicklung sowie Umweltprozesse berücksichtigt. Mit Hilfe des Akaike-Informationskriteriums (AIC) wurde das Modell weiter auf die Umweltprozesse reduziert, die notwendig waren, um die Ertrags- und Qualitätsentwicklung der Sorten zu erklären. Zur Modellparametrisierung und -validierung wurden acht L. perenne-Sorten für drei Jahre an vier Standorten angebaut und in Zeitreihen geerntet. Auf Basis der erfassten Ertrags-, Qualitäts- und Wetterdaten wurden die sortenspezifischen Modellparameter mittels lokaler, nichtlinearer Optimierung geschätzt. Die sortenspezifischen Parameter spiegelten Unterschiede in der Reifezeit und Trockentoleranz der Sorten wider. Der modellbasiert optimale Schnittzeitpunkt für die Biogasproduktion wurde von allen Sorten später erreicht als der für die Futterproduktion übliche Schnittzeitpunkt. Der optimale Schnittzeitpunkt für die Biogasproduktion konnte keinem bestimmten phänologischen Entwicklungsstadium zugeordnet werden. Tendenziell erreichten die frühen Sorten ihren optimalen Schnittzeitpunkt mit einem fortgeschrittenerem Stadium als die späten Sorten. Mit Hilfe des entwickelten Ertrags- und Qualitätsmodells kann in einer laufenden Vegetationsperiode mit bekanntem Wachstumsbeginn und der Einbeziehung von Wettervorhersagedaten unabhängig vom phänologischen Entwicklungsstadium der optimale Schnittzeitpunkt für einen maximalen Biogasertrag sortenspezifisch vorhergesagt werden.The aim of this study was to optimize the cutting date of Lolium perenne varieties for biogas production by simulation of the variety-specific yield and quality development. The effect of the cutting date on yield and quality of 20 L. perenne varieties was investigated by conducting a field experiment for two years at five sites. The cutting date significantly influenced yield and quality of the primary cut. However, it did not affect the total annual yield. The optimal cutting date for biogas production, which is the date of the maximum area-specific methane yield, correlated for each variety with the maximum difference between dry matter yield and crude fiber. Therefore, a model for the variety-specific yield and quality development was set up. In order to develop a model that allows for variety-specific parameterization, only the processes biomass growth, quality development and environmental processes were considered. The Akaike information criterion (AIC) was used to investigate if variety-specific yield and quality development could be explained only by some of the considered environmental processes. For model parameterization and validation, eight L. perenne varieties were cultivated for three years at four sites and harvested in time series.The variety-specific model parameters were estimated by local, non-linear optimization based on experimental yield, quality and environmental data. Variety-specific model parameters reflected differences in maturity time and drought tolerance of the varieties. All varieties reached their model-based optimal cutting date for biogas production later than their usual cutting date for forage production. The optimal cutting date for biogas production did not correlate with a specific phenological development stage. The early varieties tended to reach their optimal cutting date with a more advanced development stage than the late varieties. In a current growth period with known beginning of the growth and the use of weather forecast data, the presented model can variety-specifically predict the optimal cutting date regardless of the development stage. As a result, an increased biogas yield can be achieved

Wie werden die Gesamtnährstoffgehalte des Ackerbodens durch Biomasseein- und -austräge im Agroforstsystem beeinflusst?

Der Rückgang organischer Bodensubstanz durch den kontinuierlichen Entzug von Nährstoffen und Biomasse mit dem Erntegut ist eine der Hauptursachen für die Degradierung intensiv genutzter Ackerböden. Agroforstsysteme können ein Schlüssel zu einer nachhaltigen Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit sein, da zusätzliche Ausgangsstoffe für die Bildung organischer Bodensubstanz wie Laubstreu und Wurzelexsudate dem Agrarökosystem zugeführt werden. Im Rahmen des BonaRes-SIGNAL-(„Sustainable intensification of agriculture through agroforestry“) Projektes werden die Quantität und Qualität der oberirdischen Biomasseein- und -austräge für zwei Alley Cropping-Agroforstsysteme mit Ackerkulturen bzw. Grünland in Niedersachsen bestimmt. Es werden räumliche Ertragsanalysen der Ackerkulturen und Grünlandbestände durchgeführt und die räumliche und zeitliche Verteilung und Zersetzung der Laubstreu gemessen. Das Poster präsentiert erste Ergebnisse zur Beeinflussung der Gesamtnährstoffgehalte des Ackerbodens durch die zusätzlichen Biomasseeinträge der schnellwachsenden Bäume und die Biomasseausträge durch die Ernte der Ackerkulturen, sowie zu der Frage welche Ackerbodenbereiche neben den Kulturpflanzen auch von den Bäumen durchwurzelt und somit als Nährstoffquelle genutzt werden

Pilot study shows skin-to-skin care with parents improves heart rate variability in preterm infants in the neonatal intensive care unit

BackgroundSkin-to-skin care in the newborn intensive care unit typically lasts for short periods of time and enhances breastfeeding, attachment, and parental self-esteem. Heart rate variability (HRV) increases with gestational age and is a measure of maturation of parasympathetic vs. sympathetic autonomic nervous system activity. HRV measurements may be useful in capturing changes in autonomic regulation in response to skin-to-skin care.ObjectiveTo analyze the effects of skin-to-skin care on HRV in preterm infants receiving respiratory support. We hypothesized that skin-to-skin care would result in a more mature pattern of parasympathetic activity.MethodsIn this prospective crossover study, infants <30 weeks' gestation and 1–6 weeks postnatal age had HRV recorded for 30 min before, during, and after skin-to-skin care sessions. HRV characteristics analyzed included the standard deviation of the normal-to-normal interval (SDNN), the root mean squared of successive differences of normal-to-normal intervals (RMSSD), and the standard deviation of decelerations (SDDec).Results10 infants between 25 5/7–29 6/7 weeks gestational age and 7–41 days postnatal age completed 22 sessions while receiving respiratory support (positive pressure ventilation or nasal cannula oxygen). Two measures of HRV (SDNN and RMSSD) were significantly decreased by the end of the skin-to-skin sessions, compared to pre-session values. SDNN decreased from a median of 10.44 ms before the session to 6.70 ms after being placed back in bed (p < 0.05), with RMSSD decreasing from a median of 6.80 ms before the session to 4.32 ms while being held at the end of 30 min (p < 0.05).DiscussionSkin-to-skin care with a parent resulted in a more mature autonomic nervous system pattern in preterm infants receiving respiratory support, suggesting physiologic benefit for the infant. No adverse events were seen during any session

Corporate identity - eine identitaetsorientierte Strategie fuer Museen

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