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  • Rural Digital Europe
  • 2013-2022
  • Doctoral thesis

10
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  • Open Access Turkish
    Authors: 
    İlbuğa, Mucibirahman;
    Publisher: Fen Bilimleri Enstitüsü

    Ülkemizde Silaj yapımında izlenen klasik yöntem, silajlık mısırı tarladan hasat ederek parçalanmış bir şekilde tarım arabalarına yüklemek ve depolanacağı çukuruna kadar taşınması ile başlar. Çukura doldurulan kıyılmış silaj üzerine silindir veya traktör ile bastırılarak sıkıştırılır. Daha sonra silajın hava almaması için üzeri plastik örtüler ile sıkıca kapatılır. Bu şekilde silaj elde etme işlemi zaman alıcı ve maliyetli olmaktadır. Ek olarak günümüz Türkiye'sinde çiftçilerimizin küçük ölçekli olduğundan çukura biriktirilmiş silajın tüketilmesi de uzun zaman almaktadır. Çukur üzerindeki örtü açıldığında silaj yavaş yavaş çürümeye başlamaktadır. Hayvan sayısının yeterli olmadığından dolayı silajın tüketilmesi uzun sürmekte ve bu sure zarfında silajın çürüyerek bozulma riski de olmaktadır. Tez kapsamında silaj yapımındaki ana işlemler olan hasat, kıyma, sıkıştırma ve plastik örtü ile sarma işlemlerinin bir makinada olabilirliği incelenmiştir. Bu amaç ile tüm bu işlemleri kendi içinde yapan komple bir makine tasarlanmıştır. Makine tüm aşamalarda elektronik algılayıcılar ile kontrol sistemine bilgi vermekte ve işlem sıraları, bekleme, akış kontrol sistemi tarafından yürütülmektedir. Üretilen makine ile silaj tarlada hasat edilerek kıyılacak, küçük silindirler halinde sıkıştırılacak ve film ile kaplanıp tarlaya bırakılmıştır. Bu şekilde düşük ağırlıklı silaj paketlerinin en uygun maliyet ile elde edilmesi hedeflenmiştir. Conventional method used in our country to make silage, corn harvest from the field by shattered a way to load the trailer and begin to pit the transportation or the storage pool. The pool is filled with chopped silage is compressed by pressing on the cylinder or tractor. Then to get silage with plastic sheeting over the air is tightly closed. In this way, the process is time consuming and costly to obtain silage. In addition, today's small-scale farmers from exhaustion of the pool of accumulated silage occurred in Turkey also takes a long time. The pool cover is opened on silage slowly begins to rot. The consumption of silage due to lack of sufficient number of animals is long and silage during this period of time decay is also the risk of deterioration.The main process in the thesis harvest silage, ground beef, and the possibility of a compression machine for plastic cover with wrapping process had been examined. All these actions are designed with this purpose in itself makes a complete system. The system provides information at all stages in the process control system with electronic sensors and queues, pauses, is carried by the flow control system. Produced by harvest machine to chop silage fields it had been left to be compressed into small cylinders coated field and stretch film. In this way, the low weight package aimed to obtain silage with optimum cost. 100

  • Open Access English
    Authors: 
    Xu, Jialu;
    Publisher: Universität Hohenheim
    Country: Germany

    Woody plants on arable land can be grown for their products (e.g. trees for energy biomass) or simply as field borders (e.g. hedgerows). Establishing woody plants on arable land can increase biodiversity, reduce soil erosion, diminish nitrate leaching and improve drinking water quality. Woody plants have the potential to increase soil organic matter and sequestrate carbon in soils and biomass, which is important for the mitigation of climate change. However, the residues of woody plants can also have unfavorable influences (e.g. allelopathic effects, or competition for nitrogen) on crop production. In the past, woody plants have often been removed from arable land because of intensification and mechanization of agriculture; while nowadays, they are restored on arable land to achieve various ecological benefits, particularly in developed countries. The aim of the current study was to investigate selected aspects of plant and soil responses and their interactions with woody plants and their residues on arable land. Four publications describe and discuss the results of laboratory and field experiments with woody residues from hedgerow pruning (wood chips) and the effect of short rotation coppice willow in comparison to other energy crops, and their effects on yields, weeds, and selected soil characteristics. The first publication (accepted by Agronomy Journal) describes a study about long-term effects of wood chips application from hedgerows (mainly Acer pseudoplatanus L., Prunus avium L., Prunus padus L., Salix caprea L., Ligustrum vulgare L., and Fraxinus excelsior L.) on arable land, with a focus on weed infestation and yield. Data were collected from a 16-year field trial at the organic research station Kleinhohenheim, in Southwest Germany, with wood chips mulching (WCM) on a typical crop rotation (cereal-based, grain legume and fodder included). The wood chips were derived from in-situ hedgerow prunings and annually applied in three rates (0, 80 and 160 m3 ha-1). Wood chip mulching reduced the weed density in spring significantly by 9%, and the high mulching rate resulted generally in lower weed numbers than the low mulching rate, while WCM caused no significant grain yield loss of cereals and grain legumes. However, the relative crop yield of plots with WCM compared to the control showed a decreasing trend over time, which might be related to unfavorable effects of WCM on the vegetative growth of crops. The weed suppression by WCM is presumably a result of several impacts such as a physical barrier, changes in soil temperature, lower nitrogen availability and allelopathic effects. Hence, woody residues can be used for weed control in arable crops but care should be taken concerning their potentially unfavorable effects on crops. The second publication (submitted to Seed Science Research) is directly related to the WCM in publication I. The study aimed at gaining a first insight in potential allelopathic effects of the wood chips used in experiment I and their influence on seed germination under laboratory conditions. Watery extracts of wood chips from goat willow (Salix caprea L.) and black cherry (Prunus padus L.) were tested on seed germination of oilseed rape (Brassica napus L.) and wheat (Triticum aestivum L.). The extraction procedure was standardized for varying conditions including drying methods (freeze drying at -50 °C, oven drying at 25, 60 or 105 °C), milling, wood to water mixing ratio (WWR=1:10, 1:15 or 1:20) and fraction of the material used (bark or core wood), in order to produce extracts with a high capacity to suppress germination. Extracts of freeze dried and undried (defrosted) wood chips resulted in the lowest germination rate (88%). The combination of freeze drying, with milled wood chips, high WWR and wood bark turned out to be the most suitable method to inhibit seed germination and thus to retain effective allelopathic compounds in the extract. The effects of germination inhibition was influenced by the interaction of tree species, species used in the germination trials and extraction method. The findings from this study can be applied for a systematic testing of different woody species, particularly for choosing woody residues with allelopathic potential to suppress weeds. The third publication (in preparation) is about soil organic matter (SOM) responses to long-term cultivation of a woody perennial energy crop versus an herbaceous annual energy crop on arable land. Soil samples (0-10, 10-20 cm) were taken after 12 years of continuous cropping of short rotation coppice (SRC) willow (Salix schwerinii E. Wolf × viminalis L.) and mono-cropping of silage maize (Zea mays L.) at the research station Ihinger Hof, Southwest Germany. Soil fractions with different physical properties (density and weight) were separated in the laboratory and the total organic carbon was determined in these fractions. The integrated fractionation method separated light fractions (<1.8 g cm-3) including free- and occluded- particulate organic matter (f-POM and o-POM), and heavy fractions with three particle-size classes (63-2000 μm for sand, 2-63 μm for silt, and <2 μm for clay). Generally, SOC contents were significantly higher in the upper soil under willow (1.39%) than under maize (1.13%). The soil (0-20 cm) under willow accumulated 154% more labile SOM (f-POM and o-POM)than the soil under maize did. The results can be explained by the continuous input of leaf litter and root turnover under the willows, and by the fact that the willows were not tilled except in the year of plant establishment. The C:N ratios of the SOM in POM and in the sand-sized fractions were also significantly higher under willow (28, 24, and 16) than under maize (23, 18, and 9). The findings indicate a slower turnover of SOM and a higher potential of carbon sequestration in soil under SRC willow, as an example for a woody energy crop, compared to silage maize, a typical annual energy crop grown with soil tillage. The fourth publication (Published in Agronomy Journal) is based on the same 12-year field experiment as publication III, and it evaluates the biomass and gross energy yield of six annual and perennial energy cropping systems with different nitrogen fertilization levels, including SRC willow and silage maize (selected soil properties of both presented in publication III). The annual systems included mono-cropping maize with reduced tillage, a crop rotation of oilseed rape (Brassica napus L. ssp. oleifera)–wheat (Triticum aestivum L.)–triticale (Triticale ×triticosecale Wittmack) with moldboard plough or with no-tillage. The perennial systems included SRC willow, miscanthus (Miscanthus × giganteus Greef et Deu.) and switchgrass (Panicum virgatum L.). For each cropping system, three levels of nitrogen fertilization (0, 50% and 100% of crop-specific best management practice) were applied. The mean annual biomass yield was found to be highest in maize (18.5 Mg ha-1) and miscanthus (18.3 Mg ha-1) with 100% nitrogen, and without nitrogen highest in miscanthus (13.6 Mg ha-1). However, only higher nitrogen levels could maintain the high yield potential of these two crops. Without or with reduced nitrogen fertilization, annual yield of maize was decreasing continuously; without nitrogen fertilization, the annual yield of miscanthus was also decreasing after eight years. Willow had a mean annual yield of 11.0 Mg ha-1 in average for three nitrogen levels, and its biomass yield was not significantly reduced when the nitrogen fertilization was reduced from 100% to 50%, suggesting it is less dependent on nitrogen fertilization compared to other energy crops (except for miscanthus) in this study. A yield trend of willow was only visible within the three-year coppice rotation but so far not with plantation age, except the establishment period. Overall, both growing of woody plants and applying woody residues on arable land can influence the plant growth (crops and weeds), soil properties and their interactions in many ways. Favorable influences include (i) reducing weed density by WCM, (ii) achieving promising biomass yield by growing SRC tree with low soil nitrogen, and (iii) increasing soil organic matter (carbon sequestration) by growing SRC willow; unfavorable influence includes reducing biomass production of crops by WCM. According to the findings with wood chips extracts, it is very likely that the main weed-suppressing effect is due to allelopathic effects. Short rotation coppice willow seems to be a favorable low-input system with a medium but constant yield. Residues of SRC willow from clearing the land after several years of growing might have similar effects on crops and weeds in the following years, as the wood chips from hedgerows showed. It also can be assumed that the carbon sequestration which was found under SRC willow also takes place in the hedgerows. All favorable influences on crop production might motivate farmers to keep or restore woody plants on farm, and enhance ecosystem services within the farming system; while the unfavorable influences should be avoided if woody plants are to be used on arable land. Future research objectives can be related to (i) technological improvement of the wood chips application on fields for weed control; (ii) determination and isolation of allelopathic ingredients from woody materials, and using them for a new generation of natural herbicides; (iii) study on potential long-term residue effects and interference of SRC woody plants on following crop growth; and (iv) studies on carbon sequestration in the soil under hedgerows. Gehölze können auf Ackerflächen zu Produktionszwecken angebaut werden (z.B. Bäume zur Biomasseproduktion) oder dienen als Feldgrenzen (z.B. Hecken). Gehölzpflanzen auf Ackerflächen wirken sich dabei positiv auf die Biodiversität aus, verringern die Bodenerosion sowie die Nitratauswaschung und haben einen positiven Einfluss auf die Trinkwasserqualität. Des Weiteren tragen sie zu einer Zunahme der organischen Bodensubstanz und zur Kohlenstoffsequestrierung im Boden bei und leisten damit einen Beitrag zum Klimaschutz. Die Gehölzpflanzen selber und auch deren Rückstände wie z.B. Häckselgut von Hecken können aber auch ungewünschte Auswirkungen auf die Kulturpflanzen nach sich ziehen, die beispielsweise durch allelopathische Effekte oder durch die Konkurrenz um Ressourcen (z.B. Licht) hervorgerufen werden. In der Vergangenheit fielen Gehölzpflanzen auf Ackerflächen vermehrt der Intensivierung und Mechanisierung in der Landwirtschaft zum Opfer, während heutzutage Bestrebungen bestehen, deren Zahl zu erhalten, um Ökosystemleistungen zu sichern. Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit war, Wechselwirkungen zwischen Pflanze und Boden bei ausgewählten Gehölzen sowie deren Ernterückständen auf Ackerflächen zu untersuchen. Die vorgelegte Arbeit besteht aus vier Publikationen und umfasst Labor- und Feldexperimente, die sich zum einen mit den Effekten von Hackschnitzeln aus Heckenrückschnitt auf die landwirtschaftliche Produktion und zum anderen mit dem Vergleich einer Kurzumtriebsplantage mit anderen „Energiepflanzen“ in unterschiedlichen Anbausystemen beschäftigen. In den Untersuchungen werden relevante Aspekte zu Erträgen der Kulturpflanzen, Unkräutern und ausgewählten Bodenparametern herausgegriffen. Die erste Publikation (veröffentlicht im Agronomy Journal) beschreibt Langzeiteffekte der Ausbringung von Hackschnitzeln von Hecken (hauptsächlich Acer pseudoplatanus L., Prunus avium L., Prunus padus L., Salix caprea L., Ligustrum vulgare L., und Fraxinus excelsior L.) auf den Ertrag und den Unkrautbesatz auf einer ökologisch bewirtschafteten Ackerfläche. Hierfür wurden Daten eines 16-jährigen Versuchs auf der ökologisch bewirtschafteten Versuchsstation Kleinhohenheim in Südwestdeutschland gesammelt. Untersucht wurde der Effekt von Hackschnitzelmulch (HSM) auf eine typische Fruchtfolge (Getreide, Leguminosen und Ackerfutter). Die Hackschnitzel stammten vom Rückschnitt der Hecken des Betriebs und wurden jährlich in drei verschiedenen Mengen ausgebracht (0, 80 und 160 m3 ha-1). HSM führte zu einer Reduktion des Unkrautbesatzes um 9 % im Frühjahr, wobei höhere Ausbringungsmengen im Vergleich zu niedrigeren generell in geringerem Unkrautbesatz resultierten. Der Einfluss auf den Ertrag war statistisch nicht signifikant, jedoch wurden über die Versuchszeit tendenziell sinkende Erträge auf mit HSM behandelten Parzellen gegenüber der Kontrolle beobachtet. Die unkrautunterdrückende Wirkung des HSM könnte auf verschiedenen Effekten beruhen, nämlich der mechanischen Behinderung des Auflaufens von Unkräutern, einer geänderten Bodentemperatur, einer reduzierten Stickstoffverfügbarkeit durch die Gabe von Material mit vergleichsweise weitem C:N-Verhältnis sowie allelopathischen Effekten. Hackschnitzel können daher zwar zur Unkrautkontrolle auf Ackerflächen verwendet werden, es müssen jedoch potentiell ungewünschte Effekte auf die Kulturpflanzen berücksichtigt werden. Die zweite Publikation (eingereicht bei Seed Science Research) basiert direkt auf der ersten und beschäftigt sich mit möglichen allelopathischen Effekten von HSM und deren Einfluss auf die Samenkeimung unter Laborbedingungen. Getestet wurden die Auswirkungen wässriger Extrakte von Hackschnitzeln der Salweide (Salix caprea L.) und der Gewöhnlichen Traubenkirsche (Prunus padus L.) auf die Keimung von Raps (Brassica napus L.) und Weizen (Triticum aestivum L.). Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer standardisierten Extraktionsmethode, wobei die Trocknung (Gefriertrocknung, Ofentrocknung mit 25, 60 oder 105 °C), das Mahlverfahren, das Holz-Wasser-Verhältnis bei der Extraktion (HWV; 1:10, 1:15 oder 1:20) und das Ausgangsmaterial (Rinde oder Kernholz) variiert wurden. Die Extrakte aus der Gefriertrocknung und die des ungetrockneten Holzes führten nach zwei Wochen zu der geringsten Keimrate (<6 %) bei beiden Kulturarten. Die ofengetrockneten Varianten besaßen eine höhere Keimrate von 12 bis 53 %. Die Keimrate von Raps lag bei einer hohen HWV (1:10) mit Extrakten aus gemahlenen Hackschnitzeln der Gewöhnlichen Traubenkirsche bei 26 % und damit signifikant niedriger als mit Extrakten aus ungemahlenem Material (49 % Keimung). Weizenkörner keimten unter diesen Bedingungen in geringerer Anzahl als Raps, aber die Keimung war mit Extrakten aus gemahlenem Material (1%) auch geringer als mit Extrakten aus ungemahlenem Material (19 %). Der Effekt der Keimungsunterdrückung stieg mit erhöhtem HWV bzw. höherer Konzentration der Extrakte. Die Keimraten betrugen durchschnittlich für HWV 1:20 86 %, für HWV 1:15 71 % und für HWV 1:10 35 % mit gemahlenen Hackschnitzeln. Aus der Rinde gewonnene Extrakte führten zu einer signifikant geringeren Keimrate (<4 %) als die des Kernholzes (<88 %). Die effektivste Methode zur Erhaltung offensichtlich allelopathisch wirksamer Verbindungen war die Kombination aus gemahlenen Hackschnitzeln aus Rindenholz, Gefriertrocknung (-50 °C) und einem hohen HWV. Diese hatte den größten Effekt auf die Unterdrückung der Keimung. Die Ergebnisse aus dieser Publikation können zur Untersuchung weiterer Gehölzarten angewandt werden und bieten eine Grundlage für die Auswahl geeigneter Substrate mit einem möglichst hohen allelopathischen Potential zur Unterdrückung von Unkraut. Die dritte Publikation (in Vorbereitung) beschäftigt sich mit der organischen Substanz (OS) beim Anbau mit Gehölzen zur energetischen Nutzung im Vergleich zum Anbau annueller Energiepflanzen auf Ackerland. Untersucht wurde ein 12-jähriger Dauerversuch auf der Versuchsstation Ihinger Hof in Südwestdeutschland mit einer Weiden-Kurzumtriebsplantage (Salix schwerinii E. Wolf x viminalis L.) und einer 12-jährigen Maismonokultur (Zea mays L.). In diesem Versuch wurden Bodenproben im Bereich 0 –10 cm und 10 – 20 cm gezogen. An jeder Probe wurden im Labor eine Dichtetrennung sowie eine Fraktionierung nach Korngröße durchgeführt, und der Kohlenstoffgehalt jeder Fraktion bestimmt. Die Dichtefraktionierung resultierte in einer leichten Fraktion (<1,8 g cm-3), die sich aus freier partikulärer und in Bodenaggregaten eingeschlossener OS „occluded- particulate organic matter“ (f-POM und o-POM) zusammensetzte sowie der schweren Fraktion, bestehend aus drei Klassen verschiedener Partikelgrößen: Sand (63-2000 μm), Lehm (2-63 μm) und Ton (<2 μm). Generell fanden sich höhere Gehalte an OS in der oberen Bodenschicht unter Weiden (1,39 %) als im Maisanbau (1,13 %). Im Boden unter Weiden war die leichte Fraktion (f-POM und o-POM) um 154 % höher als beim Maisanbau. Grund dafür war der kontinuierliche Zufluss von Streu und von Wurzelresten sowie die fehlende Bodenbearbeitung. Ebenso war das C:N Verhältnis der OS in den Sandfraktionen unter Weide (28, 24 und 16) höher als unter Mais (23, 18 und 9). Die Ergebnisse deuten auf einen langsamen Umsatz von OS und damit auf ein höheres Kohlenstoffsequestrierungspotential unter Weiden in Kurzumtriebsplantage als beim Maisanbau hin. Die vierte Publikation (veröffentlicht im Agronomy Journal) nutzt denselben 12-jährigen Feldversuch wie die dritten Publikation. Es erfolgte eine Bewertung des Biomasse- und des Bruttoenergieertrags von sechs annuellen und perennierenden Energiefruchtfolgen mit verschiedenen Stickstoffdüngungsstufen. Die annuellen Systeme bestanden aus Mais in Monokultur mit reduzierter Bodenbearbeitung; einer Fruchtfolge mit Raps (B. napus L. ssp. oleifera) – Weizen (Triticum aestivum L.) – Triticale (Triticale x triticosecale Wittmack) mit wendender bzw. keiner Bodenbearbeitung. Die perennierenden Systeme umfassten eine Kurzumtriebsplantage mit Weiden (S. schwerinii E. Wolf x viminalis L.), Miscanthus (Miscanthus x giganteus Greef et Deu.) und Ruthenhirse (Panicum virgatum L.). Für jedes Anbausystem wurden drei Stickstoffdüngungsstufen (0, 50 und 100 % der praxisüblichen Düngemenge) etabliert. In Mais wurde im Mittel der höchste jährliche Biomasseertrag festgestellt (18,5 Mg ha-1), gefolgt von Miscanthus (18,3 Mg ha-1) jeweils bei einem N-Düngeniveau von 100 %. Ohne Stickstoffdüngung lag der jährliche Biomasseertrag bei Miscanthus mit 13,6 Mg ha-1 am höchsten. Das hohe Ertragsniveau konnte bei beiden Kulturen über die 12-jährige Versuchslaufzeit nur mit der höchsten N-Düngerstufe gehalten werden. In den Fruchtfolgen und bei Rutenhirse sanken die Erträge über die Jahre auch mit hoher Stickstoffgabe. Je geringer die Stickstoffdüngung ausfiel, desto stärker war der Ertragsrückgang. Die Weiden in Kurzumtriebsplantage zeigten unabhängig von der Stickstoffdüngung und der Versuchslaufzeit im Mittel gleichbleibende Erträge von 11 Mg ha-1. Offenbar ist die Stickstoffdüngung für Weiden in Kurzumtriebsplantagen im Vergleich zu den anderen untersuchten Kulturen und Anbausystemen ein weniger wichtiger Produktionsfaktor. Das Ausbringen von Hackschnitzel von Hecken auf Ackerflächen und der Anbau von Gehölzpflanzen (Weide in Kurzumtriebsplantage) zeigten Effekte im oberirdischen Pflanzenaufwuchs und hatten Auswirkungen auf die Bodeneigenschaften. Gewünschte Auswirkungen der Managementmaßnahmen waren (i) die Verringerung des Unkrautbesatzes, (ii) der geringe Stickstoffinput für eine zufriedenstellende Produktivität von Weiden in Kurzumtriebsplantage, und (iii) und die Erhöhung der OS (Kohlenstoffsequestrierung). Unerwünschte Effekte äußerten sich in der tendenziellen Reduktion der Biomasseproduktion der Kulturpflanzen Wie die Studie zu Extrakten aus den Hackschnitzeln zeigt, scheinen tatsächlich allelopathische Effekte eine mögliche Ursache für die Unkrautunterdrückung bei der Hackschnitzelapplikation zu sein. Diese oder ähnliche Effekte könnten auch nach der Rodung von Kurzumtriebsplantagen auf die Nachfrüchte auftreten, z.B. aus Rückständen von Wurzeln und Stamm. Weiterhin könnte beim Erhalt von Heckenbiotopen auch mit einer Kohlenstoffsequenzierung gerechnet werden, ähnlich wie es bei den Weiden in Kurzumtriebsplantage gezeigt wurde. Die günstigen Effekte des Anbaus von Gehölzen könnten Landwirte motivieren, Gehölzpflanzen auf ihren Ackerflächen zu belassen bzw. zu etablieren und die Ökosystemleistungen auf dem Betrieb zu erhöhen. Weiterführende Forschung könnte darauf abzielen (i) technische Lösungen für eine praktikable Hackschnitzelausbringung zur Unkrautbekämpfung zu finden, (ii) die allelopathisch wirksamen Substanzen von Gehölzen zu identifizieren und zu isolieren und so gegebenenfalls Grundlage für eine neue Generation von Herbiziden zu schaffen, (iii) Langzeitfolgen von Ernterückständen nach dem Anbau von Kurzumtriebsplantagen auf die nachfolgenden Kulturen zu untersuchen, und (iv) Studien zur C-Sequestrierung unter naturnahen Hecken vorzunehmen.

  • Open Access German
    Authors: 
    Kirschner, Stefanie;
    Publisher: Justus-Liebig-Universität Gießen
    Country: Germany

    Industrielle Röntgendurchleuchtungsgeräte lassen sich für die Untersuchung verschiedenster Fragestellungen anwenden. Das Spektrum der Anwendbarkeit reicht von der hochauflösenden in vivo-Bildgebung von z. B. Glioblastomen, zerebralen Hirngefäßen, abdominellen und thorakalen Organen in der Maus, bis hin zur hoch-auflösenden Untersuchung von Objekten wie z. B. Stents, Zähnen, Insekten oder auch einzelner Organe ex vivo. Desweitern zeichnet das hier eingesetzte industrielle Röntgengerät die Möglichkeit zur Strahlentherapie von Tieren aus, was mit herkömmlichen speziellen Kleintier-Computertomographen nicht möglich ist. Ziel dieser Dissertation war zum einen die Etablierung eines Glioblastom-Maus-Modells und anschließend die Überprüfung der Anwendbarkeit eines Mikro-CT für die wiederholte bildgebende Darstellung der Hirntumoren vor und nach Strahlentherapie. Darüber hinaus wurde die Mikro-CT für die Evaluierung sowohl der Verschlussrate von Aneurysmen als auch der artefaktfreien Darstellung der verwendeten Materialien im Modellversuch getestet. Wir konnten in beiden von uns durchgeführten Studien die Mikro-CT erfolgreich zur Bildgebung anwenden. Zur Etablierung des Glioblastom-Maus-Modells wurde die gesamte OP-Methode zur Tumorzellimplantation in das Gehirn zunächst an toten Mäusen durchgeführt. Anstatt Zellen wurde eine äquivalente Menge an mit Kontrastmittel vermengter Methylcellulose des später geplanten Injektionsvolumens an Zellen in das Gehirn appliziert. Anschließend wurde zur Erfolgskontrolle eine Röntgenaufnahme im Mikro-CT angefertigt. Anhand der Aufnahmen konnten wir die genaue Lokalisation und Ausdehnung der applizierten Menge beurteilen und unsere OP-Methode gegebenenfalls optimieren. Erst nach verlässlicher Reproduzierbarkeit der OP wurden humane Zellen in vivo in die rechte Hemisphäre von insgesamt 27 NOD/SCID/yc-/- Mäusen injiziert. Zwei Wochen nach Xenotransplantation erfolgte eine erste kontrasmittelgestützte Untersuchung im Mikro-CT zur Tumordetektion. Bei negativem Befund wurde bei den Tieren wöchentlich eine weitere Mikro-CT durchgeführt. Tiere mit positivem Befund wurden je nach geplantem Versuch nicht therapiert (n=21) oder mittels Strahlentherapie (n=6) behandelt. Alle Tiere wurden im weiteren Verlauf wöchentlich bis zum Versuchsende im Mikro-CT untersucht. Insgesamt wurden 103 kontrastmittelgestützte Untersuchungen im Mikro-CT durchgeführt. Der maximale Tumordurchmesser und das maximale Tumorvolumen wurden anhand der einzelnen CT-Datensätze bestimmt. Zusätzlich wurden die Gehirne histologisch aufgearbeitet um das maximale Volumen und den maximalen Durchmesser der Tumore anhand der Histologie zu berechnen. Die histologischen Ergebnisse wurden mit der jeweils letzten Mikro-CT (durchgeführt am Tag des Versuchsendes) verglichen. Die hervorragende Korrelation von maximalem Tumordurchmesser und Tumorvolumen ermittelt in der Mikro-CT mit den Ergebnissen aus der Histologie (Tumordurchmesser: 0,929, p < 0,001; Tumorvolumen: 0969, p < 0,001, n = 17) belegt die hohe Genauigkeit und damit Anwendbarkeit der Mikro-CT für ein Hirntumormodell. Die hohe Sensitivität (0,95) und Spezifität (0,71) belegen zusätzlich die Exaktheit der Mikro-CT zur Erkennung von Gehirntumoren in sehr kleinen Tieren wie Mäusen (PPV=0,91, NPV=0,83). Die zweite im Rahmen dieser kumulativen Dissertation eingereichte Arbeit befasst sich mit der Evaluation einer neuen Methode zur Embolisation von Aneurysmen. Hierzu wurden Aneurysmen mit einem dicht gewobenem Stent (sog. Flow diverter) überdeckt. Über einen zuvor im Aneurysma platzierten Mikrokatheter wurde das Aneurysma mit Mikropartikeln embolisiert, welche größer als die Maschen des flussmodulierenden Stents sind. Die Mikro-CT konnten wir erfolgreich einsetzen, um mit einer hohen Auflösung die 700–900 µm kleinen Partikel im Aneurysma darzustellen und die komplette Ausfüllung des Aneurysmas zu verifizieren. Auch die Maschendichte des Stents im Verhältnis zum Aneurysma konnte mittels Mikro-CT analysiert werden. Die Möglichkeit der wiederholten Darstellbarkeit von Gehirntumoren im zeitlichen Verlauf mittels Mikro-CT bietet eine Grundlage für weitere Versuchsvorhaben, wie z. B. die Visualisierung morphologischer Veränderungen des Tumors unter verschiedenen Therapieansätzen. Die erfolgreiche Evaluation der Verschlussrate von Aneurysmen mittels einer neuen Technik in der Mikro-CT ist ein wesentlicher Schritt, bevor es zu einer ersten Anwendung im lebenden Tier kommt. Beide hier vorgestellten Arbeiten tragen durch den erfolgreichen Einsatz eines bildgebenden Verfahrens erheblich zur langfristigen Senkung der Versuchstierzahlen bei. Zusammenfassend konnten wir durch die erfolgreiche Anwendung der Mikro-CT in den hier vorgestellten Arbeiten das Spektrum der Anwendbarkeit eines industriellen Mikro-CTs in der präklinischen Forschung deutlich erweitern. Micro-CT systems are being used with increasing frequency in preclinical research. The range of examinations includes high-resolution in vivo imaging of glioblastoma, cerebral vessels, abdominal and thoracic organs in mice as well as investigation of other small objects like stents, teeth, insects or single organs ex vivo or in vitro. In addition, micro-CT may be used for radiation therapy of small rodents like mice and rats, as shown in our studies. Aim of this thesis was to establish an orthotopic glioblastoma mouse model and to evaluate the applicability of a micro-CT for repetetive imaging of brain tumors in mice. We furthermore used a micro-CT to evaluate the distribution of microspheres used to treat a silicone aneurysm model. The glioblastoma mouse model was trained in dead mice first. Instead of tumor cells we first injected methylcellulose mixed with contrast agent to train intracerebral injections. The use of contrast agent allowed us to verify our injection technique by subsequent micro-CT. After successfully establishing the technique, human brain tumor cells were in injected into the right hemisphere of n = 27 NOD/SCID/yc-/- mice. Two weeks after xenotransplantation mice underwent first contrast-enhanced micro-CT. Animals with negative results in micro-CT received additional micro-CT scans weekly until brain tumors were detected. Animals were left untreated (control group), or were treated with radiation- or chemotherapy. During treatment all animals received weekly micro-CT scans until animals had to be sacrificed. The maximum diameter and volume of intracerebrally growing xenografts were measured. Brains of sacrificed mice were histologically worked up and maximum tumor diameter and tumor volume were measured again. Results from histology were compared to micro-CT data. The excellent correlation between maximum tumor diameter and tumor volume measured in micro-CT and histology (tumor diameter: 0.929, p < 0.001; tumor volume: 0.969, p < 0.001, n=17). Sensitivity and specificity of micro-CT were 0.95 and 0.71, respectively (PPV=0.91, NPV=0.83). This proved the high accurary of micro-CT for brain tumor detection in animals as small as mice. The second paper referenced to within this doctoral thesis describes the evaluation of the distribution of microspheres within a silicon aneurysm and the degree of aneurysm occlusion. For this purpose a silicon aneurysm was treated with a densely woven stent (a so called flow diverter). Additionally, the aneurysm was embolized with microspheres larger than the pores of the stent via a microcatheter previously placed in the aneurysm. Using our micro-CT we were able to visualize the 700-900 µm small microspheres, which allowed us to verify complete embolization of the aneurysm. Furthermore, the mesh density of the flow diverter in relation to the size of the microspheres was analyzed using the micro-CT. From our findings we conclude, that micro-CT is a versatile tool that may be used for imaging of a vast range of objects and thus propose that micro-CT will be used with increasing frequency in preclinical research.

  • English
    Authors: 
    Rosendo, Juan Luis;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    This work seeks to mitigate the effects of constraints on mobile robotic systems. To this end, auxiliary control loops and robust tuning techniques are proposed. The former are proposed to mitigate the effects of constraints on the input and output of the systems through the modification of the motion parameter in path following applications.Then, PID controllers are considered as a structural constraint, given its wide use in robotics particularly at low control level. A robust tuning methodology considering this constraint is proposed which achieves good performancelevels even when facing disturbances. Finally, to deal with robustness in presence of robots nonlinearity constraints, an analysis and tuning tool for sliding mode controllers is proposed. The particularity of this tuning method, based on global optimization and interval techniques,is that it allows generating tuning maps of the parameter regions where the desired performance criterion is fulfilled. All the proposed strategies are put into practice, through real experimentation or invalidated simulators, over the AUV Ciscrea available at ENSTA Bretagne.; Ce travail vise à atténuer les effets des contraintes sur les systèmes robotiques mobiles. À cette fin, des structures de commande auxiliaire et des techniques de réglage robuste sont proposées. Les structures sont proposées dans le cadre du suivi de chemin pour atténuer les effets des contraintes sur les entrées et les sorties des systèmes. Ensuite, étant donnée leur utilisation répandue en robotique, les contrôleurs de type PID sont considérés comme une contrainte structurelle. Une méthode de réglage robuste, tenant compte de cette contrainte, est proposée permettant d’atteindre de bons niveaux de performance même en présence de perturbations. Enfin, pour faire face à la robustesse en présence des contraintes de non-linéarité sur robots, un outil d’analyse et de réglage pour les contrôleurs de mode glissant est proposé. La particularité de cette méthode de réglage, basée sur des techniques d’optimisation globale et de calculs par intervalles, est qu’elle permet de générer des cartographies de réglage des paramètres pour lesquels le critère de performance souhaité est rempli.Toutes les stratégies proposées sont mises en pratique par des expérimentations réelles ou sur des simulateurs validés (AUV Ciscrea disponible à l’ENSTA Bretagne).

  • Publication . Doctoral thesis . 2017
    Open Access
    Authors: 
    Tijmons, S.;
    Publisher: Delft University of Technology
    Country: Netherlands

    Many types of drones have emerged over the last decade and new applications in various sectors are announced almost on a daily basis. In scientific literature, small drones are called Micro Air Vehicles (MAVs). Especially very small MAVs will play a significant role in indoor applications, since their small size allows them to navigate in narrow, cluttered environments. At the same time, many indoor applications will benefit from MAVs becoming fully autonomous. That will allow these vehicles to operate in areas that cannot be accessed by humans for various reasons.

  • Open Access Turkish
    Authors: 
    İnal, Behcet;
    Publisher: Biyoteknoloji Enstitüsü

    Tebain biyosentezi oldukça karmaşık bir üretim şemasına sahip olup haşhaşta yaklaşık olarak %0,1-2 civarında tebain bulunmaktadır. Son yıllarda çok yaygın olarak kullanılan çeşitli analjeziklerin hammaddesi olmasından dolayı tebain üretiminin arttırılması önem taşımaktadır. Bu çalışmada, fungal bir elisitör olan Metil Jasmonat (MeJA)'nın tebaince zengin haşhaş kapsül dokusuna uygulandıktan sonra ToF-LC/MS (Time of Flight Liquid Chromatography-Mass Spectrometry) ile yapılan alkaloit ölçümleri sonucunda başta tebain olmak üzere birçok alkaloit miktarının indüklenme sonucu arttığı saptanmıştır. MeJA uygulaması sonucunda kapsül dokusunda meydana gelen transkriptom düzeyindeki farklılıklar Roche 454-GS FLX+ platformu kullanılarak belirlenmiştir. Yüksek verimli dizileme sonucunda ortalama uzunlukları 461 baz çift olarak toplama 36.640.814 baz okuma belirlenmiştir. Okumaların, iAssembler yazılımı ile de novo birleştirme sonucunda 3371 unigene tespit edilmiştir. Transkriptlere ait gen ontolojilerinin (GO) biyoenformatik analizleri sonucunda, metallokarboksipeptidaz inhibitörü, dehidrin, hücre duvarı bağlantılı hidrolaz gibi çeşitli biyotik stres koşullarına dirençlilik mekanizmalarında rol alan genler bulunmuş ve haşhaşta alkaloit üretimiyle bağlantılı olduğu ortaya çıkarılmıştır. Bununla birlikte BIA biyosentezi indüklenmiş haşhaş kapsülünde sekonder metabolit sentezi ile ilişkili, LBD, bZIP, MYB, Zinc Finger Protein 622, WRKY, bHLH Transkripsiyon faktörleri (TF) bulunmuştur. Ayrıca tebain sentezinde rol aldığı düşünülen mikroRNA'lar, Transposable Elementler (TE) ve genik-SSR (Simple Sequence Repeat) gibi moleküler elementler belirlenerek tebain biyosentezi ile ilişkilendirilmiştir. Ayrıca bazı genlerin ifade seviyeleri eş zamanlı PZR (qRT- PCR) analizi ile ölçülmüş ve bu genlerin MeJA muamelesi ile indüklendikleri belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Haşhaş, tebain, transkriptom, Roche GS 454 FLX+ Thebain biosynthesis has a highly complex production scheme and in opium is around 0.1-0.2% thebain. To increase of thebain production is critically important due to its use in various analgesics that are widely used recently. In this study; the evaluation of ToF-LC/MS (Time of Flight Liquid Chromatography-Mass Spectrometry) resulted that after application of MeJA (Methyl Jasmonate)– a fungal elicitor- on capsule tissue, an increase biosynthesis of at first thebain and many alkaloids were observed Transcriptomic differences in thebain-rich kind opium whose BIA biosynthesis was induced by MeJA treatment were identified by using Roche 454-GS FLX+ platform. As a result of high throughput sequencing 36.640.814 base reads were obtained. The average length of reads were 461 base pair. The de novo assembly analysis via iAssembler software resulted 3371 unigene. Gene ontology (GO) of transcripts were analysed via bioinformatics and revealed that genes taking role in resistance against biotic and abiotic stress such as; dehydrin, metallocarboxypeptidase inhibitor, cell wall connected hydrolase, are in association with alkaloid production in opium. Along with this, in 6USS and 9USS opium capsules that were induced by BIA biosynthesis, transcription factors (TF) like LBD, bZIP, MYB, Zinc Finger Protein 622, WRKY, bHLH that are related with metabolite synthesis were found. In addition, miRNAs, Transposable Elements (TE), genic-SSR (Simple Sequence Repeat) which are thought to be involved in thebain synthesis defined and they were associated with thebain biosynthesis. Besides, the expressions of some genes were analysed via Real Time PCR (qRT-PCR) and it was revealed that these genes were induced with MeJA treatment.Keywords: Poppy, thebaine, transcriptome, Roche GS 454 FLX 185

  • Open Access English
    Authors: 
    Hailu, Teweldemedhn Gebretinsae;
    Publisher: Universität Hohenheim
    Country: Germany

    Ethiopia is a major beekeeping country located in northeast Africa where several evolutionary lineages of Apis mellifera contact. A unique practice of honey bee colony marketing which involves broad agro-ecological zones (AEZs) is a developing trend in the northern part of the country such as Tigray region in association with apicultural development. Several studies based on classical morphometry on the Ethiopian honey bee subspecies classification debated from the unique Apis mellifera simensis to five others. Moreover, the genetic diversity, adaptation, gene flow and inter-relationships of the honey bees between AEZs were not disentangled – a challenge for planning sustainable apicultural development and conservation. Therefore, this study was conducted to elucidate the honey bees of Ethiopia in a context of apicultural transformation using integrated methods: morphometrics, genetics, colony market survey and metadata analyses on beekeeping development. The results of geometric morphometric analyses confirmed that Ethiopian honey bees represented by Apis mellifera simensis references belong to a separate lineage (Y) compared to A, O, M and C, and the present sample belonged to Y. This supported the hypothesis of five major honey bee lineages of the honey bee Apis mellifera. Similarly, a maximum likelihood phylogenetic tree analysis based on the mitochondrial COI-COII showed that most of the Ethiopian honey bees belong to lineage Y. However, a substantial proportion of the samples from the northern part of the country clustered with lineage O, which support the hypothesis that there is close contact between Y and O. Both geometric morphometry and classical morphometry differentiated the Ethiopian honey bees from all references including A. m. monticola, A. m. scutellata, A. m. jementica, A. m. adansonii but grouped with A. m. simensis. Genetically, five DraI haplotypes (COI-COII) were found to be randomly distributed across AEZs, indicating a substantial gene flow. Consequently, the level of genetic differentiation among the Ethiopian honey bee subpopulations defined by local areas and AEZs was generally low based on r7-frag nuclear marker, which is identified to be associated with adaptation to habitat elevation in East African honey bees. Similarly, nucleotide diversity consistently decreased with increasing elevation – indicating a reduced effective population size in the highlands. Results obtained from colony market survey showed that the honey bee swarms are reproduced in a few highlands and re-distributed throughout the region. Colony buyers have preferences of color and AEZ of origin of the honey bees, which led to a one-way flow and eroded the overall level of genetic differentiation. However, a marked differentiation was detected between the highland and lowland honey bees in relic communities where an allelic length polymorphism was observed as a signature of local adaptation. Altogether, Ethiopian honey bees belong to the lineage Y and subspecies A. m. simensis, and are characterized by a high level of gene flow enhanced by colony marketing; but a conserved signature of local adaptation to higher elevations was identified in less disturbed communities. Further studies based on genome-wide analyses and field experiments, focusing on undisturbed communities, can provide more insights into adaptation, admixture and management implications. Sustainable bee breeding and extension services that enable local beekeeping without colony trade and transportation will help to promote apiculture and genetic conservation. Äthiopien ist ein Land mit vielfältigen Ökosystemen im Nordosten Afrikas, in denen viele evolutionäre Linien von Apis mellifera zusammenkommen. In der Region Tigray (im Norden von Äthiopien) werden Honigbienenvölker auf zentralen Märkten gehandelt. Mehrere Studien zur Klassifikation der Unterarten von äthiopischen Honigbienen auf der Grundlage der klassischen Morphometrie stellten unterschiedliche Hypothesen über die Anzahl dieser Unterarten auf. Darüber hinaus war der Mangel an Informationen über genetische Vielfalt, Anpassung und Genfluss eine Herausforderung für die Planung einer nachhaltigen Entwicklung der Imkerei. Ziel dieser Doktorarbeit war es, diese Honigbienen und den Handel mit ihnen auf der Grundlage von Morphometrie, Genetik und Marktuntersuchungsanalysen in einen Zusammenhang zu stellen. Die Ergebnisse bestätigten, dass äthiopische Honigbienen, die durch Apis mellifera simensis-Referenzen repräsentiert werden, von den Linien A, O, M und C morphologisch unterschieden werden können und zu der Linie Y gehören, was die Hypothese von fünf großen Honigbienen-Linien unterstützt. In ähnlicher Weise zeigte die mitochondriale COI-COII-Analyse, dass die meisten äthiopischen Honigbienen der Linie Y angehören. Ein erheblicher Anteil der Proben aus dem nördlichen Teil des Landes gruppierte sich jedoch mit der Linie O, was die Hypothese eines engen Kontaktes zwischen den Linien Y und O stützte. Hinsichtlich der Unterarten unterschieden die geometrische Morphometrie und die klassische Morphometrie die äthiopischen Honigbienen von allen Referenzen einschließlich A. m. monticola, A. m. scutellata, A. m. jementica, A. m. adansonii, aber gruppierten mit A. m. simensis. Genetisch wurden fünf DraI-Haplotypen identifiziert, die zufällig über die agro-ecological zones (AEZs) verteilt waren, was auf einen erheblichen Genfluss hinweist. Folglich war die genetische Differenzierung der äthiopischen Proben insgesamt gering. Die Abnahme der Nukleotiddiversität in den Subpopulationen von A. mellifera in höher gelegenen Habitaten deutet auf eine reduzierte effektive Populationsgröße im Hochland hin. Die Markterhebung ergab, dass sich die Honigbienenvölker in einigen Hochländern vermehren und durch die Vermarktung in der gesamten Region von Tigray verteilt werden. Eine Ursache hierfür ist, dass die Käufer die Farbe und die AEZ der Herkunft bevorzugen. Dies führte zu einem unidirektionalen Fluss von genetischem Material und verringert die genetische Differenzierung. In lokalen, ungestörten Gebieten konnte jedoch eine deutliche Differenzierung zwischen der Hochland- und der Tieflandhonigbiene festgestellt werden. Dabei wurde ein Allellängenpolymorphismus als Zeichen der lokalen Anpassung beobachtet. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass äthiopische Honigbienen der Linie Y und der Unterart A. m. simensis zugehörig sind. Ein hoher Genfluss zwischen Subpopulationen wird durch Koloniemarketing verstärkt; aber eine konservierte Signatur der lokalen Anpassung an höhere Lagen wurde in ungestörten Gebieten identifiziert. Weitere Forschungen auf der Grundlage genomweiter Analysen und Feldexperimente, die sich auf die ungestörten lokalen, Gebiete konzentrieren, können weitere Einblicke in Anpassung, Durchmischung und Management liefern. Nachhaltige Bienenzucht und Beratungsdienste, die eine lokale Imkerei ohne Völkerhandel ermöglichen, werden zur Förderung der Imkerei und der genetischen Erhaltung beitragen.

  • Authors: 
    Clark, Benjamin D;
    Publisher: Columbia University

    Water will become increasingly scarce in the 21st century. Agriculture dominates anthropogenic water use and accounts for about 70% of water withdrawals globally. Unique challenges face tropical small-plot agricultural water management that differs from region to region. This dissertation examines two challenges facing tropical small-plot agriculture. Chapter 2 uses an experimental trial in Western Tanzania to create a unique longitudinal dataset of crop water stress measured over the growing season. The trial tests the effect of seed variety and fertilizer treatment on crop water stress over the growing season and during dry spells. Results demonstrate that hybrid varieties yield significantly more than the locally adapted traditional variety because they are better able to access nutrients and have better stomatal regulation over dry spells. Chapters 3 and 4 shift the focus to India. Chapter 3 characterizes the inter-annual dynamics of anthropogenic water stress across the Central Indian Highlands (CIH), while Chapter 4 examines the hydrological impacts of increasing forest cover on regional water supply and its implications for sustainable irrigation as well as food production. Within Chapter 3, I use extensive data sourced from the Indian government to spatially characterize water demand over the past decade by spatially mapping multiple waves of the Minor Irrigation Scheme Census and Livestock Census collected at the household level, along with monthly power generation datasets. The patio-temporal water demand data is coupled with remotely sensed precipitation and evapotranspiration data to force a customized Sacramento Soil Moisture Accounting Model that computes water supply. Finally, I developed a Groundwater Supply Stress Index to account for the impact of irrigation groundwater withdrawals over the course of the year. Chapter 3 finds that 70% of CIH is water-stressed during some portion of the year and that irrigation makes up approximately 95% of anthropogenic water withdrawals. Chapter 4 extends the findings of chapter 3 in utilizing the infiltration-evapotranspiration trade-off hypothesis to understand the impact of converting croplands to forest on groundwater recharge within the CIH. In this Chapter, I collected and analyzed field data on field-saturated hydraulic conductivity to find that forested land has significantly higher infiltration rates than croplands. These finding are then included in a Spatial Processes in Hydrology model to simulate intra-annual hydrological dynamics of current forest cover versus a forest cover increased to 30% within the river basins of the CIH. Increased forest cover is one of India’s Nationally Determined Commitments at COP21 within the Mission to Green India with a stated aim of improving landscape hydrological functioning. I demonstrate that forest cover increase has the potential to increase groundwater recharge, which could be used to irrigate a second growing season and help offset the loss of cropland through conversion to forest. Collectively, these three chapters harness multiple sources of data and leverage a wide array of innovative methods at multiple scales to shed light on important water management issues faced by small-plot agriculture in the tropics and on opportunities for better agricultural water resource management across two continents.

  • French
    Authors: 
    Heuguet, Guillaume;
    Publisher: HAL CCSD
    Country: France

    While music digitization has become a major theme of public discourse and academic research, YouTube, a video publication website founded by three ex-employees of PayPal and now the property of Google, is today recognized as the first media used for music listening in France. Through an analysis of digital archives of the Web and the compilation of media sources, this thesis analyzes what a company coming from technology « does » to musical culture, taking into account the regular change of its forms and its promises. A first chapter deals with the effects of power and blurriness in the mediatization of YouTube and its relationship to music. A second chapter analyzes the way music shaped YouTube, proposing a genealogy of relationships between music and media apparatus, linking the invention of recorded music, the standardization of online listening software and the « musicalization » of YouTube. A third chapter discusses music as an opportunity. We identify how the company invested in music as a key strategic ressource, while shaping the practice of music gathering and publication around values of popularity and creativity. A fourth chapter concerns the construction of a market for music built upon the technological and juridical control of the works versions and the financing by advertising, interrogating the limits of this model. We conclude by showing the intricacy of discourse about the transformation of musical culture with the logics of permanent change from the actors of media capitalism. From this point, we defend the necessity of studying the micropolitics of formats.; Alors qu’un ensemble de discours sociaux et académiques s’intéressent aux conséquences de la numérisation sur la valeur de la musique, YouTube, le site de publication de vidéos fondé par trois anciens employés de PayPal et aujourd’hui propriété de Google, est progressivement devenu le premier dispositif d’écoute en ligne en France. A partir de l’analyse d’archives du Web et d’une veille intermédiatique, cette thèse s’intéresse à ce qu’une entreprise venue de l’économie des techniques « fait » à la culture musicale, en tenant compte de l’évolution régulière de ses formes et de ses promesses. Une première partie s’intéresse aux effets de force et de flou dans la médiatisation de YouTube et de son rapport avec la musique. Une seconde partie analyse l’incidence de la musique dans sa construction comme innovation. Une troisième partie identifie la façon dont l’entreprise a investi la musique comme une ressource stratégique privilégiée, tout en orientant à son tour l’appropriation et à la publication de musique autour de références à la popularité et à la créativité. Une quatrième partie analyse la construction d’un marché de la musique appuyé sur un contrôle technique et juridique des œuvres et sur le financement par la publicité, pour en montrer les tensions internes. La thèse conclut à l’intrication des discours sur la transformation de la culture avec les logiques de changement permanent des acteurs du capitalisme médiatique. En regard, elle défend une micropolitique des formats techniques, médiatiques et esthétiques.

  • Open Access English
    Authors: 
    Imran, Muhammad;
    Publisher: Universität Hohenheim
    Country: Germany

    Seed reserves are the primary source of mineral nutrients for early seedling development. ?Nutrient seed priming? is a technique in which seeds are soaked in nutrient solution and subsequently dried back to initial moisture content for storage. It is an efficient approach to increase seed nutrient contents along with priming effects to improve seed quality, germination speed and seedling establishment. Various abiotic stresses, such as sub-optimal temperature, drought, submergence and soil pH extremes can seriously affect seedling establishment and nutrient acquisition at early growth stages. This thesis focused on the role and contribution of nutrient seed priming in plant growth and nutritional status in maize and soybean under conditions of limited nutrient availability and low root-zone temperature. Protocols for nutrient seed priming with Zn, Mn, Zn+Mn, B and P were optimised for application in maize and soybean seeds (B and P priming in maize only). Optimum priming durations of 24 h (maize) and 12 h (soybean) were identified for both plant species but in instead of submerging seeds in priming solutions slow imbibition between filter papers was essential for soybean to minimise development of abnormal seedlings to avoid imbibition damage. Nutrient concentrations were calculated according to water uptake to double the natural seed reserves of the respective micronutrients and 50% increase in phosphorus. However, final uptake of the micronutrients was generally much higher (+500-1000%) while it was lower for P (+20%). In case of soybean this could be attributed to a high Zn and Mn binding capacity of the seed coat, which adsorbed up to 60% of the primed nutrients. Particularly, Zn and Zn+Mn priming stimulated plant growth in hydroponic culture systems and to a lower extent also on a soil with low availability of P, Zn and Fe. This was associated with a high shoot translocation of the primed nutrients (Zn and Mn), which was most expressed in the hydroponic culture system. Combined priming treatments with Zn and Mn were usually less effective than Zn priming alone, suggesting an antagonistic interaction. By contrast, mobility of primed B was extremely low and B priming was completely ineffective. In soil culture also P priming moderately increased shoot biomass production by 10-20 %. However the efficiency of P priming was largely limited by the high P demand of the plants. Low root zone temperature (RZT) at early spring is a limiting factor for maize production in Central and Northern Europe. Nutrient acquisition, nutrient uptake and particularly root growth are severely affected at low RZT and the consequences of these growth depressions are often not completely compensated until final harvest. Model experiments in hydroponics and soil culture revealed that maize nutrient seed priming with Zn, Mn and Fe is a promising strategy to diminish the deficiency of specific nutrients, such as Zn, Mn and also P and to maintain plant growth under low RZT stress. This was mainly attributed to significantly increased root growth and particularly fine root production in plants grown from nutrient-primed seeds. Improved net photosynthesis of primed plants was mainly related with increased leaf area and preliminary results suggest a higher tolerance to oxidative damage due to increased production of protective phenolics. Two independent field experiments under conditions of suboptimal temperatures during germination and early growth revealed an increase in grain yield of 10 ? 15 % for plants derived from Zn+Mn and Fe primed seeds. This finding demonstrates long-lasting persistence of priming effects. The molecular and physiological mechanisms behind require further investigation. Samenreserven sind die primäre Quelle für die Mineralstoffversorgung während der frühen Keimlingsentwicklung. Nährstoffpriming ist ein methodischer Ansatz, bei dem Saatgut in Mineralstofflösungen vorgequollen und anschließend zur weiteren Lagerung auf Ausgangsfeuchte zurückgetrocknet wird. Hierdurch ist es möglich, neben vorquellungsbedingten Primingeffekten auch die Mineralstoffreserven zur Verbesserung der Saatgutqualität zu erhöhen sowie die Auflauf-Geschwindigkeit und die Keimlingsentwicklung zu verbessern, die durch verschiedenste Stressfaktoren, wie suboptimale Temperaturbedingungen, Trockenheit, Staunässe und pH-Extreme beeinträchtigt werden kann. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Wirkung von Nährstoffpriming auf das Wachstum und den Ernährungsstatus von Mais und Soja unter Bedingungen eingeschränkter Nährstoffverfügbarkeit und niedriger Wurzelraumtemperatur. Für die Saatgutapplikation von Zink (Zn), Mangan (Mn), Mn+Zn, Bor (B), Eisen (Fe) und Phosphat (P) bei Mais und Soja wurden Primingprotokolle entwickelt. Bei beiden Pflanzenarten ergab sich eine optimale Behandlungsdauer von 24 h. Jedoch war es notwendig, das Soja-Saatgut anstelle von submerser Inkubation in den Nährlösungen, langsam in Nährlösungsgetränktem Filterpapier einzuquellen, um die Entwicklung abnormaler Keimlinge aufgrund von Quellungsschäden zu vermeiden. Anhand der Wasseraufnahme der Keinlinge wurden die Nährlösungskonzentrationen so berechnet, das sich nach Einquellen eine Verdopplung der natürlichen Mineralstoffreserven im Samen ergeben sollte. Jedoch wurden für die Mikronährstoffe erheblich höhere Aufnahmeraten gemessen (+500 - 1000%), während die Aufnahme von P geringer war (+ 20%). Bei Soja konnte gezeigt werden, das die erhöhten Mikronährstoffgehalte auf eine hohe Bindungskapazität der Zwei unabhängige Feldversuche bei suboptimaler Temperatur während der Keimphase und des Jugendwachstums ergaben Kornertragssteigerungen von 10-15 % bei Mais nach Saatgutpriming mit Zn+Mn oder Fe. Diese Ergebnisse belegen die Langzeitwirkung der Primingeffekte. Die molekularen und physiologischen Grundlagen erfordern allerdings noch weitere Untersuchungen.