Comparison of uniform control and site-specific model-based nitrogen prescription in terms of grain yield, nitrogen use efficiency and economic aspects in a heterogeneous corn field

Im letzten Jahrzehnt ist die Anbaufläche zur Maisproduktion in Europa und insbesondere in Deutschland, kontinuierlich angestiegen. Zahlreiche Studien zeigen, dass die Maisproduktion mit einem hohen Risiko der Stickstoffauswaschung verbunden ist, weshalb die gegenwärtige Strategie des Stickstoffmanagements überprüft und mit neuen Managementstrategien verglichen werden muss. Ziel dieser Studie war, eine einheitliche (Kontrolle) und eine teilflächenspezifische (Modell-basierte) Strategie des Stickstoffmanagements hinsichtlich Kornertrag, Stickstoffnutzungseffizienz und ökonomischen Aspekten der Maisproduktion zu untersuchen und zu bewerten. Auf der Versuchsstation der Universität Hohenheim wurde über einen Zeitraum von drei Jahren (2006–2008) ein entsprechender Feldversuch durchgeführt. Die Aufwandmenge für Stickstoff wurde innerhalb des Schlages variiert, um die vorhandene Heterogenität des Schlages zu berücksichtigen. Das Pflanzenwachstumsmodell APOLLO wurde eingesetzt, um mit Hilfe (teilflächenspezifischer) Eingangsdaten, wie Bodentextur, Wetter, Sorte, Management und historischen Ertragsdaten den Kornertrag des Mais in Abhängigkeit unterschiedlicher Stickstoffdüngermengen zu ermitteln. Für das Versuchsdesign wurde der Schlag in 48 Managementeinheiten unterteilt. In jeder dieser Managementeinheiten wurden die einheitliche Kontrolldüngung und die teilflächenspezifische (Modell-basierte) Düngung ausgebracht. Für die Ausbringung des Stickstoffdüngers wurde eine Applikationskarte erstellt, anhand derer in der Kontrollvariante 130 kg N ha–1 und in der Modell-basierten Variante 100–210 kg N ha–1 (entsprechend der Simulationsergebnisse des Pflanzenwachstumsmodells) ausgebracht wurden. Der Kornertrag des Mais wurde mit Hilfe der Ertragskartierung des Mähdreschers erfasst. Die unterschiedlichen Strategien des Stickstoffmanagements resultierten in geringen Ertragsvorteilen der Modell-basierten Variante, verglichen mit der Kontrollvariante. Hinsichtlich des Kornertrags und des Nettoertrags lagen signifikante Unterschiede zwischen den beiden Stickstoffmanagement-Strategien vor. Hinsichtlich der Stickstoffnutzungseffizienz konnten allerdings keine signifikanten Unterschiede zwischen der Kontrolle und der Modell-basierten Variante ermittelt werden. Um den Kornertrag in Mais unter Berücksichtigung der vorherrschenden Heterogenität des Schlages zu optimieren, müssen weitere ertragslimitierende Faktoren untersucht werden.    In Europe, and especially in Germany, the land area cultivated with corn over the last decade has continuously been increasing. Several studies indicated that corn production has a high risk of nitrogen leaching, thus the current nitrogen management strategy needs to be verified and compared with new management strategies. The objective of this study was to investigate and to evaluate uniform (control) and model-based (site-specific) nitrogen management strategies in terms of corn grain yield, nitrogen use efficiency and economic aspects. Field trials were conducted at an experimental station as part of Hohenheim University over a three-year period (2006–2008). Nitrogen application rate was varied to meet the given heterogeneity on the field. The crop growth model APOLLO was employed with using (site-specific) input data, including soil texture, weather, cultivar, management and historical yield data, in order to model corn yield depending on nitrogen fertilization rate variations. In the experimental design, the field was separated in 48 management units. Within each management unit, a uniform control treatment and a site-specific model-based treatment were applied. For the nitrogen application, a map was created and the fertilizer was broadcast accordingly at 130 kg N ha–1 for uniform control treatment and 100–210 kg N ha–1 for the site-specific treatment in line with the model results. Corn grain yield was acquired with a yield-mapping device on a combine harvester. The two different nitrogen management strategies resulted in yield advantages for the model-based treatment compared to the uniform control treatment. Concerning corn grain yield and marginal net return, significant differences were determined between both nitrogen treatments. However, no significant differences were found for nitrogen use efficiency between the uniform control and the site-specific model-based nitrogen treatments. Further investigations of yield driving factors need to be performed in order to optimize corn grain yield according to a given within field heterogeneity.   &nbsp

Wachstumsverlauf und Ertrag verschiedener Smallanthus sonchifolius Genotypen

The tuberous root plant yacon (Smallanthus sonchifolius) is native to the Andean region. It produces eatable roots, which contain roughly 70 % carbohydrates in dry matter. Nearly all of them are fructooligosaccharides (FOS), which are not digested by the human intestinal tract and do not cause an increase of the blood glucose level (Lachman et al. 2003). In order to identify the potential of yacon for temperate climates two yacon genotypes were investigated in a field trial located in South-West Germany. In this field trial the focus was set on tuber yield and plant development. The results of 2015 showed significant differences in tuber yield of a red (3.3 kg per plant) and a brown genotype (2.5 kg per plant). A revers picture has been found for the aboveground biomass. The brown genotype formed significantly more leafs, while plant height of the red genotype was significantly higher at harvest. No significant differences were determined between the numbers of tuberous roots per plant

Züchterische Weiterentwicklung samenfester Brokkolisorten für den Ökologischen Landbau im Hinblick auf agronomische Merkmale, sekundäre, bioaktive Inhaltsstoffe und sensorische Eigenschaften

Ziel des Projektes war, Zuchtpopulationen bzw. traditionelle, offen blühende Brokkoli-Sorten (keine Hybriden bzw. CMS-Hybriden) speziell für den Ökologischen Landbau zu prüfen. Wichtige Eigenschaften waren dabei Ertragssicherheit, Einheitlichkeit, enges Erntefenster, Festigkeit der Blume sowie hohe Gehalte an sekundären, bioaktiven Inhaltsstoffen, insbesondere von Glucosinolaten. Um eine schnelle und kostengünstige Möglichkeit zum Screening von bioaktiven Inhaltsstoffen zu entwickeln, die für den On-Farm-Einsatz geeignet ist, wurde zudem ein zerstörungsfrei arbeitendes Sensortool getestet. Während der dreijährigen Projektlaufzeit erfolgten On-Farm-Selektionen geeigneter Brokkolilinien/-sorten auf Kultursaat-Zuchtstandorten sowie auf der Versuchsstation für Ökologischen Landbau Kleinhohenheim, Universität Hohenheim. Die Ergebnisse des Projektes zeigten, dass bei großer Variabilität unter den Genotypen einige bereits vielversprechende agronomische Eigenschaften (Blumengewicht, Aberntegrad, Ertrag, Blumendurchmesser) aufwiesen, die nur leicht unter denen der untersuchten Hybriden lagen. Die Glucosinolatgehalte waren signifikant abhängig von Genotyp und Anbauzeitraum, wobei die samenfesten Genotypen und Sorten tendenziell höhere Glucosinolatgehalte zeigten als die Hybridsorten. Im Projektverlauf konnte beim Vergleich der Mutterlinien mit den züchterisch bearbeiteten Genotypen ein Zuchtfortschritt zu höheren Glucosinolatgehalten festgestellt werden. Für Einzelglucosinolate konnte eine Kalibierung des Sensortools erfolgreich durchgeführt werden, wobei der Beginn der Blumenentwicklung sich als Zeitpunkt für erste Messungen als günstig erwies. Der Einsatz des Sensortools im Blattstadium war jedoch nicht möglich. Bei den Verkostungen durch hedonische und analytische Panels wurden zwei samenfeste Genotypen und eine Hybride als besonders schmackhaft bewertet. Schlussendlich konnten zwei samenfeste Genotypen identifiziert werden, die in allen Eigenschaften (agronomisch, Glucosinolatgehalte, Geschmack) gut bis sehr gut bewertet wurden und daher für die weitere Sortenentwicklung geeignet sind

Nitrat-, Betalain- und Zuckergehalte in vier verschiedenen samenfesten Rote Bete Sorten (Beta vulgaris L. ssp. vulgaris) im Vergleich zu einer F1 Hybride

Rote Beete (Beta vulgaris L. ssp. vulgaris) hat einen hohen Nährwert und gewinnt deshalb immer mehr an Bedeutung in der Lebensmittelindustrie, insbesondere zur Saftherstellung, Farbstoffgewinnung oder auch als vorgekochte Halbfertigware. In dieser Studie wurden vier samenfeste Sorten (Formanova, Bolivar, Robuschka und Ronjana) und eine F1-Hybridsorte (Boro F1) hinsichtlich ihrer Brixwerte, Nitrat- und Betalaingehalte miteinander verglichen. Im Jahr 2017 wurde hierzu auf der ökologisch bewirtschafteten Versuchsstation Kleinhohenheim der Universität Hohenheim (Stuttgart, Baden-Württemberg) ein Feldversuch als vollständig randomisierte Blockanlage angelegt. Obwohl die Ergebnisse zeigen, dass es signifikante Unterschiede zwischen den Sorten bezüglich der Brixwerte gibt (p less than 0,05), war der Einfluss der Sorten auf den Nitrat- und Betalaingehalt statistisch nicht signifikant. Die Sorte Ronjana zeigte im Vergleich zu den anderen untersuchten Genotypen mit 12,77 °Bx den höchsten Brixwert, mit 3206 mg kg-1 den höchsten Nitrat-, sowie mit 15,59 mg g-1 DM auch den höchsten Betalaingehalt und kann daher für unterschiedliche Verwertungsrichtungen empfohlen werden

Messung sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe von Brokkoliblumen aus ökologischem Anbau

Today, consumer awareness on the healthiness of their foodstuff increases. The main focus is on secondary metabolites and antioxidants. Broccoli (Brassica oleracea L. convar. botrytis Alef. var. italica Plenck) has many compounds beneficial for human health, like Vitamin C, Carotionoids or Anthocyanins. To investigate these compounds two techniques are used in this study which are non-destructive sensor measurements (Multiplex®) to determine the value of anthocyanins (ANTH_RG) and flavonols (FLAV) and measurements of the antioxidant potential (water- (ACW) and lipid- (ACL) soluble antioxidants) on the basis of chemoluminescence. Field trials in autumn of 2011 and spring of 2012 were conducted in a randomized block design with different broccoli genotypes, named “Limba”, “Marathon F1” and “TH-CAN-FK”. Measurements were done two times in 2011 and three times in 2012 on broccoli florets. Results indicate that the effect of the sampling date had a significant effect on FLAV, ANTH_RG, ACL and ACW values in Broccoli florets, while the effect of the genotype had only an influence on the ANTH_RG value. These effects may be due to less rainfall and pest infestations

Acrylamid-Bildungspotenzial ökologisch erzeugter Getreidearten und Sorten

By heating up carbohydrate-rich food, like cereals and potatoes, Acrylamide (AA), a probably carcinogen food ingredient, will be created due to a reaction of free Asparagine (Asn) and reducing sugar within the Maillard-Reaction. Up to now two opportunities to decrease AA are discussed. Firstly by changing technological food processing steps e.g. receipt modifications and secondly by plant production e.g. finding species and cultivars low in the content of precursors of AA. For cereals, free Asn is the limiting factor for formation of AA. By investigations of conventionally produced wheat-, spelt- and rye samples differences were found in the amount of Asn both in species and cultivars. It was assumed that these differences could also be found in organically produced cereals. However, up to now no study has investigated the AA content of organically produced cereals. Therefore, the objectives of this study were to investigate i) are there species and cultivars low in free Asn And, ii) is there a correlation between the content of free Asn and the formed AA? To clarify these aspects, organically produced grain samples (mainly wheat, spelt and rye) of a 2-yr field trial were analysed of free Asn and the AA-Formation Potential (AA-FP). The results showed differences in the content of free Asn within species and cultivars, indicated by a strong correlation between Asn and the AA-FP. In conclusion, an option for reducing AA in organic products could be the selection of species and cultivars low in free Asn

Bedeutung von Ackerbohnendichtsaat und Horngries für den Ertrag bei Brokkoli (Brassica oleracea convar. Botrytis var. italica)

Close seeding of field beans (Vicia faba) has been regarded for several years as an option in organic agriculture for the short-term introduction of nitrogen into production systems. At the same time faba bean potentially supplies nitrogen (N) to crops and soil by N2 fixation and nitrogen release when crop biomass is finally mulched. The main objective of this project was to investigate and develop a method of N-supply to meet the demand of broccoli using organic N-sources. Based on the results it can be stated that yield of broccoli significantly increased in the treatment intensive legume cropping plus fertilizer when compared to an intensive legume cropping without horngrist. However, upon inspection, it was revealed that marketable yields were even higher, suggesting that a previous crop of grass-clover is more profitable than close seeding of field beans

Open Pollinated Broccoli Genotypes: Agronomic Parameters and Sensory Attributes

Breeding of open pollinated (OP) varieties for organic farming gains further importance as varieties created by breeding techniques like CMS-hybridisation and cell fusion are no longer accepted by several organic farming associations. For broccoli (Brassica oleracea var. italica), the availability of OP varieties is very limited and the ones available are often not suitable for commercial crop production. In a participatory breeding project of the non-governmental, non-profit German association Kultursaat e.V. and the University of Hohenheim new genotypes were tested for agronomic parameters in field trials and sensory traits of cooked and raw broccoli were evaluated by two untrained consumer panels in 2012 and 2013. Agronomic traits of hybrids and OP genotypes varied widely, e.g. one OP genotype showed similar head weights (380 g) and head diameters (18 cm) as the standard hybrid (340 g and 17 cm), while other OP genotypes were often much lower in weight (240 g) and head diameter (13 cm). In addition, some of the OP genotypes were very heterogeneous in colour ranging from green to violet. In the sensory assessment of the varieties, untrained consumers were able to differentiate between the different genotypes. The ranking for the genotypes differed when eaten cooked or raw. Positively associated taste attributes for broccoli were “nutty”, “cabbage-like”, “sweet” and “spicy” for cooked samples, in raw samples “spicy” was evaluated negatively. Other negatively associated attributes were “bitter” and “off-flavour” for both raw and cooked material. On an overall level the OP genotype CHE-MIC showed the highest acceptance amongst consumers for cooked broccoli in 2012 and 2013. Out of the OP genotypes CHE-MIC has the potential to be commercially successful in particular after further selection for homogeneity for example in colour and head diameter has taken place

Vergleich einer Zucchinihybridsorte mit einer Zuchtlinie unter Ökolandbau-Bedingungen hinsichtlich der Bildung erster pistillater Blüten- bzw. Früchte

Die Dauer von der Pflanzung der Zucchinipflanze (Cucurbita pepo L.) bis zu deren Bildung der ersten pistillaten Blüte und schließlich Frucht variiert je nach Umwelt. In diesem Experiment wurden die Tage von der Pflanzung bis zum Beginn der ersten pistillaten Blüte sowie die Bildung der ersten Frucht von zwei verschiedenen Zucchini-Genotypen unter biologischen Anbaubedingungen ausgewertet. Die beiden Genotypen wurden zu drei verschiedenen Zeitpunkten (jeweils einen Monat auseinander) innerhalb einer Anbauphase gepflanzt. Die Gradwachstumstage (GDD) wurden berechnet, um mögliche Unterschiede zwischen den beiden Genotypen zu bewerten. Die erzielten Ergebnisse zeigten Unterschiede zwischen der erforderlichen Anzahl von Tagen und GDD nach dem Pflanzen bis zum Beginn der ersten pistillaten Blüte und Frucht