Resource effective control of Elymus repens

Preliminary results show that there is room for improvement within existing control methods of couch grass (Elymus repens (L.) Gould). It may be possible to reduce the number of stubble cultivations during autumn by timing the treatment, and to reduce the cultivation depth by using a goose foot cultivator (5 cm) instead of a disc cultivator (10 cm), without sacrificing couch grass control efficiency. The first year of the experiment, the use of a goose foot cultivator resulted in less nitrogen leaching than cultivation by disc. A reduced number of stubble cultivations potentially reduces nutrient loss, fuel consumption and the workload of the farmer. Our experiments with cover crops to control couch grass in cereals has yet to prove significant effects on couch grass control, but cover crops combined with goose foot hoeing did reduce nitrogen leaching by more than a third compared to cultivation by disc. Further data is necessary to see if the system can be used to effectively control couch grass without significant yield losses. Regardless, it can reduce nitrogen leaching and potentially provide other ecosystem services, e.g. control weeds other than couch grass

Hållbart växtskydd. Analys av olika strategier för att minska riskerna med kemiska växtskyddsmedel

Risker som är förknippade med kemiska växtskyddsmedel kan sammanfattas i fem områden: risker för användare, risker för rester i livsmedel samt i yt- och grundvatten och risker för natursystemet (t.ex. förlorad biodiversitet). De viktigaste fördelarna med växtskyddsmedel är att de bidrar till skördeökningar och att de förbättrar möjligheten till stabila skördenivåer, oavsett årsmån. Det finns olika strategier för att hantera växtskyddet i dagens jordbruk och beroende på vilken strategi som väljs förändras riskerna som är förknippade med användningen av växtskyddsmedel. Syftet med MAT 21-projektet Hållbart Växtskydd har varit att analysera den miljömässiga hållbarheten i olika växtskyddsstrategier med hjälp av konkreta exempel. Ambitionen är att ge vägledning om genomförandet av politiska miljömål, tolkning av miljöanalyser och utveckling av kvalitets- och miljöledningssystem i livsmedelsföretag. I projektet har en varierad växtföljd setts som en viktig förebyggande åtgärd för att minska riskerna med växtskyddsmedel. En diversifierad växtföljd bidrar till att reducera vissa typer av ogräs och till att minska trycket av många svampsjukdomar. Mekanisk ogräsreglering ger tillsammans med förebyggande åtgärder möjligheter att minska användningen av växtskyddsmedel. Exempel på tekniska lösningar som kan minska riskerna är bandsprutning i kombination med radrensning eller ny bredsprutningsteknik med lufttillsats vilket reducerar vindavdriften vid en applikation med växtskyddsmedel. För att analysera riskerna som är förknippade med växtskyddsmedel användes modellen PRI-Farm som är en riskindikatormodell utvecklad av Kemikalieinspektionen. I modellen poängsätts faktorer för fara och exponering vid applikation av växtskyddsmedel. Farofaktorerna utrycker belastningen av de inneboende egenskaperna hos preparatens aktiva substans som persistens, bioackumulering och rörlighet. Exponeringsfaktorerna beaktar applikationsmetod, använd dos, markegenskaper och spruttidpunkt. Resultaten vägs samman i en poängsumma (ett miljöriskindex), där risk för transport till yt- och grundvatten väger tungt. Även ett hälsoriskindex kan beräknas, vilket inte gjorts i denna studie. Modellen kan inte användas för att kvantifiera risker utan är i stället ett verktyg för att kunna göra jämförande bedömningar mellan olika strategier för växtskyddsinsatser, identifiera problemanvändningar eller för att visa på risktrender över tiden. För att analysera andra miljöeffekter (t.ex. klimatpåverkan och energianvändning) användes metodiken för livscykelanalys (LCA). Detta är en metod som används för att göra miljöbedömningar av produkter och tjänster. Man genomför beräkningar för produktens potentiella bidrag till olika miljöeffekter, såsom växthuseffekt och försurning, och man summerar även den förbrukning av viktiga resurser som produkten givit upphov till. Tanken är att dessa beräkningar skall kunna ge information som kan leda till att man kan minska miljöpåverkan från en viss produkt på ett effektivt sätt. Resultaten kan också ge vägledning vid val mellan produkter som är likvärdiga i övrigt. I fallstudien av den allsidiga växtodlingsgården jämfördes också nuläget med ett scenario där gården lades om till ekologisk produktion. I detta alternativ användes inga kemiska växtskyddsmedel. Omläggningen till ekologisk produktion påverkade även andra miljöeffekter, förutom riskerna med växtskyddsmedel. En negativ effekt av det ekologiska scenariot var att grödan kepalök fick utgå p.g.a. att risken bedömdes som för stor för ett stort skördebortfall utan tillgång på fungicider. På grund av en lägre skördenivå i ekologisk produktion behövdes en betydligt större yta för att producera en given mängd livsmedel. I en ekonomisk analys jämfördes nuläget på den allsidiga växtodlingsgården med ett ekologiskt scenario. Resultatet var likvärdigt för de två alternativen. För att ekologisk odling skall vara en ekonomiskt lyckad satsning på gårdar i intensiva slättbygder med odling av specialgrödor är det, med dagens nivå på miljöstödet för ekologisk produktion, helt nödvändigt att det finns ett bra merpris för produkterna. I en fallstudie av en allsidig växtodlingsgård jämfördes nuläget med ett scenario där olika strategier testades som minskade riskerna med växtskyddsmedel utan att skördenivån ändrades nämnvärt. Detta scenario (kallat Bästa Möjliga Teknik) innebar användning av mekanisk och/eller termisk behandling som alternativ till konventionell bekämpning i vissa grödor samt medvetna val av växtskyddsmedel som hade mindre dåliga miljöegenskaper. Fallstudien visade på flera olika möjligheter till att reducera riskerna i konventionell drift. Eftersom gården i studien hade många radodlade specialgrödor bedömdes bandsprutning kombinerat med radrensning vara en intressant förbättring. Att väsentligt reducera användningen av fungicider i potatis och lök utan att äventyra skördenivån bedömdes som mycket svårt i konventionell drift, även med bästa odlingsteknik. I fallstudien av den allsidiga växtodlingsgården jämfördes också nuläget med ett scenario där gården lades om till ekologisk produktion. Detta alternativ minskar riskerna med växtskydds-medel radikalt men påverkar även andra miljöeffekter. För många grödor minskade energianvändning, liksom utsläpp av växthusgaser vid en övergång till ekologisk odling. En negativ effekt av det ekologiska scenariot var att grödan kepalök fick utgå p g a att risken bedömdes som för stor för ett betydande skördebortfall utan tillgång till fungicider. Ur miljö- och resurssynpunkt var den mest negativa effekten att det ekologiska scenariot krävde mycket större yta för att producera en given mängd livsmedel. I en ekonomisk analys jämfördes nuläget på den allsidiga växtodlingsgården med ett ekologiskt scenario. Resultatet var likvärdigt för de två alternativen. För att ekologisk odling skall vara en ekonomiskt lyckad satsning på gårdar i intensiva slättbygder är det helt nödvändigt att det finns ett bra merpris för produkterna. Studien visar att det finns flera olika strategier för att minska riskerna med användningen av växtskyddsmedel. En varierad växtföljd är en grundläggande förutsättning i alla odlingssystem och inom detta område finns det mycket gammal kunskap som behöver väckas till liv. Miljöanalyserna visar också att många tekniska lösningar, som leder till minskat behov av växtskyddsmedel, kan tillämpas utan att andra miljöeffekter påverkas nämnvärt. Att välja bort växtskyddsmedel som har mindre goda miljöeffekter är en strategi som förefaller ha stor potential för att minska riskerna. PRI-Farm kan bli ett viktigt beslutsstöd i lantbrukets arbete för bättre produktval och säkrare växtskydd. Ekologisk produktion har goda förutsättningar att bli en viktig strategi för minskade risker i de utökade vattenskyddsområden som kommunerna nyligen har beslutat om. För att denna strategi skall bli lyckosam krävs att marknaden fortsätter att öka för ekologiska produkter i Sverige, så att produkternas merpris tillsammans med samhällets stöd via miljöersättningsprogram fortsätter att betala merkostnaden för denna produktionsform

Dynamics and Instabilities of Planar Tensile Cracks in Heterogeneous Media

The dynamics of tensile crack fronts restricted to advance in a plane are studied. In an ideal linear elastic medium, a propagating mode along the crack front with a velocity slightly less than the Rayleigh wave velocity, is found to exist. But the dependence of the effective fracture toughness $\Gamma(v)$ on the crack velocity is shown to destabilize the crack front if $(d\Gamma)/(dv)<0$. Short wavelength radiation due to weak random heterogeneities leads to this instability at low velocities. The implications of these results for the crack dynamics are discussed.Comment: 12 page

Proton translocating nicotinamide nucleotide transhydrogenase from E. coli. Mechanism of action deduced from its structural and catalytic properties11This review is dedicated to the memory of Professor Lars Ernster.

AbstractTranshydrogenase couples the stereospecific and reversible transfer of hydride equivalents from NADH to NADP+ to the translocation of proton across the inner membrane in mitochondria and the cytoplasmic membrane in bacteria. Like all transhydrogenases, the Escherichia coli enzyme is composed of three domains. Domains I and III protrude from the membrane and contain the binding site for NAD(H) and NADP(H), respectively. Domain II spans the membrane and constitutes at least partly the proton translocating pathway. Three-dimensional models of the hydrophilic domains I and III deduced from crystallographic and NMR data and a new topology of domain II are presented. The new information obtained from the structures and the numerous mutation studies strengthen the proposition of a binding change mechanism, as a way to couple the reduction of NADP+ by NADH to proton translocation and occurring mainly at the level of the NADP(H) binding site

Spin-3/2 random quantum antiferromagnetic chains

We use a modified perturbative renormalization group approach to study the random quantum antiferromagnetic spin-3/2 chain. We find that in the case of rectangular distributions there is a quantum Griffiths phase and we obtain the dynamical critical exponent $Z$ as a function of disorder. Only in the case of extreme disorder, characterized by a power law distribution of exchange couplings, we find evidence that a random singlet phase could be reached. We discuss the differences between our results and those obtained by other approaches.Comment: 4 page

Crack Front Waves and the dynamics of a rapidly moving crack

Crack front waves are localized waves that propagate along the leading edge of a crack. They are generated by the interaction of a crack with a localized material inhomogeneity. We show that front waves are nonlinear entities that transport energy, generate surface structure and lead to localized velocity fluctuations. Their existence locally imparts inertia, which is not incorporated in current theories of fracture, to initially "massless" cracks. This, coupled to crack instabilities, yields both inhomogeneity and scaling behavior within fracture surface structure.Comment: Embedded Latex file including 4 figure

Dimer-Quadrupolar Quantum Phase Transition in the Quasi-One-Dimensional Heisenberg Model with Biquadratic Interaction

The quasi-one-dimensional S=1 Heisenberg antiferromagnet with a biquadratic term is investigated at zero temperature by quantum Monte Carlo simulation. As the magnitude of the inter-chain coupling is increased, the system undergoes a phase transition from a spontaneously dimerized phase to a N\'eel ordered or spin nematic phase. The numerical results suggest the possibility of an unconventional second-order transition in which the symmetry group characterizing one phase is not a subgroup of the other.Comment: 4 pages, 4 figure