Durch die zunehmende Automatisierung der Tierhaltung gewinnt die Tier-Technik-Beziehung zunehmend an Bedeutung. Es besteht ein wachsendes Interesse am Tierverhalten, den Möglichkeiten des Lernens der Tiere und den Anpassungsstrategien. In der Dissertation untersuchte ich die Melk-, und Milchparameter und das Tierverhalten bei der automatischen Milchgewinnung. Die Messungen haben gezeigt, dass auf die Milchabgabe einzelner Individuen und insbesondere auf deren Euterviertel sehr differenziert einzugehen ist. Das Automatische Melksystem (AMS) vermag auf die speziellen Unterschiede der einzelnen Viertel, im Sinne einer verbesserten Tiergerechtheit, Rücksicht zu nehmen. Ein weiterer wichtiger Aspekt die Tiergerechtheit zu verbessern ist es, eine zuverlässige Prozesskontrolle durchzuführen. Dazu muss zunächst einmal festgestellt werden, wie sich die natürliche Variationsbreite der einzelnen Parameter darstellt, um pathologisch bedingte Abweichungen signifikant erkennen zu können. Die Gewinnung von verlässlichen Aussagen über den Gesundheitszustand von Kühen im AMS setzen voraus, dass verschiedene interdependente Parameter so verknüpft oder deren Messungen sooft wiederholt werden, bis ein intelligentes Entscheidungssystem seine Schlüsse ziehen kann. Dabei ist zu beachten, dass stark auffällige Werte ein hohes Maß an Information haben, aber eine entsprechend geringe Verlässlichkeit aufweisen. Sich wiederholende Werte haben hingegen einen geringen Informationsgehalt, dafür aber ein hohes Maß an Redundanz bzw. Verlässlichkeit, soweit sie nicht durch systematische Fehler entstehen. Für eine zuverlässige Prozesskontrolle kann es manchmal vorteilhafter sein, eine automatisierte Datengewinnung zu installieren, auch wenn der einzelne Parameter (z. B. die Leitfähigkeit) zwar wenig aussagekräftig, dafür aber die Durchführung deutlich zuverlässiger ist als bei Tests, die von Menschen manuell durchgeführt werden. Ähnliches gilt für die Haltungsumwelt von Tieren. Eine durch Automation dominierte Umwelt kann für Tiere deutlich berechenbarer und damit zuverlässiger gestaltet werden. Das bedeutet, dass für die Individuen weniger Stresssituationen mit den für sie unabsehbaren Folgen entstehen. Es sollte aber dabei beachtet werden, dass es zwingend ist, auf die Lerngeschwindigkeit der einzelnen Tiere, in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Lernsituation, einzugehen, um zuverlässige Umweltbedingungen für die Kühe mit einem AMS bereitzustellen. Es konnte weiterhin festgestellt werden, dass das Melken in einem AMS bei den Kühen nicht als belastender Stressfaktor identifiziert werden kann, wenn man die Herzfrequenz als Indikator heranzieht und diese über eine längere Zeit analysiert. Der zunehmende Einsatz von Technik in der Milchviehhaltung kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, die Haltungsumwelt der Kühe human und tiergerecht zu gestalten. / Relationship between animal and technology in automatic milk production: Due to the fact of the increasing automation in husbandry systems becomes the relationship between the animal and the technology more and more important. There is a growing interest to know more about animal behaviour, the ability of learning and the coping strategies in such systems. In the thesis I investigated the parameter of milking, of milk and of animal behaviour in an Automatic Milking System (AMS). The measurement has shown that the milk yield differs very much between the quarters of the udder. An AMS has the possibility to take such differences into consideration. This is one step towards more animal welfare. Another improvement of animal welfare is a better control of the process. For that, it is important to have a certain knowledge about the natural variation of different parameters, such as electrical conductivity of the milk, milk ingredients or milk yield. This makes the basis of the identification of anomalies depending on pathological problems. To get a reliable declaration about the state of health one has to connect different interdependent parameters and/or the measurement has to be repeated so often until an intelligent decision system can draw conclusions. Besides it is important to know, that a conspicuous value is highly informative, but it is less reliable, otherwise is an often repeatable value less informative but highly redundant, if there is no systematic failure. For a control of the process it is important to get reliable information, so it is sometimes better to automat the tests, instead of using human knowledge, which is often more informative, but less reliable (i.e. electrical conductivity). There is a similarity in husbandry systems because an automated system can be much more reliable and calculable for animals. That means less stressing situations because of incalculable reactions. For such a reliable environment in an AMS it is necessary to give every cow their individual time to learn the facts about the AMS. The milking in an AMS cannot be identified as a negative stress factor, if one uses the measurement of heart rate for identification. The increasing automation in the dairy husbandry can be an important contribution to create a humane environment for dairy cows and improve animal welfare.

Die Effizienz von Biogasreaktoren hängt im wesentlichen Maße von der Substratverwertung durch die beteiligte Mikroflora ab. Die genaue Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft ist jedoch bislang nur oberflächlich charakterisiert. In dieser Studie wird daher eine Übersicht über die mikrobielle Diversität in verschiedenen Biogasreaktorentypen (Rührkesselreaktor, Leach-bed-Reaktor, Festbett-Anaerobfilter) während der Fermentation verschiedener pflanzlicher Substrate (Mais-, Rüben-, Triticum-Ganzpflanzensilage, teilweise in Kofermentation mit Rindergülle) gegeben. Die Charakterisierung der Mikrobiologie erfolgte mittels der Entwicklung und nachfolgenden bioinformatischen Analyse von 16S rDNA Bibliotheken. Es wurden insgesamt sechs 16S rDNA Bibliotheken konstruiert. Insgesamt umfassten diese sechs 16S rDNA Bibliotheken 627 Klone. Mittels der zugehörigen fingerprint-Muster (amplified rDNA restriction analysis, ARDRA) wurden innerhalb der sechs 16S rDNA Bibliotheken 223 taxonomische Gruppen (operational taxonomic units, OTU) detektiert. Zur Erfassung der Archaea wurden 402 Klone analysiert. Für die Erfassung der Bacteria wurden 283 Klone untersucht. Damit wurden 114 Archaea OTU sowie 109 Bacteria OTU detektiert. Die Dominanz von hydrogenotrophen Methanbildnern in den Archaeaspezifischen 16S rDNA Bibliotheken sowie deren große Diversität sind Indizien für eine verstärkte Bildung von Methan durch Oxidation von CO2. In diesem Falle würde die Verwertung des Acetats überwiegend durch syntrophe Bacteria erfolgen. Die Analyse der Diversität innerhalb der Domäne Bacteria ergab für den Rührkesselreaktor bei der Kofermentation von Maissilage und Gülle im Normalzustand eine hohe Diversität unter den Vertretern der Phyla Firmicutes mit dem Genus Clostridium. / The efficiency of biogas reactors depends on the substrate utilisation by the involved microbial community. However, the exact composition of the microbial biocoenosis was rudimental characterized. In this study an overview of the microbial diversity in different anaerobic biogas reactor types (completly stirred tank reactor, leach bed reactor, fixed bed anaerobic filter) is given for the fermentation of different substrates (corn-, carrots-, triticale whole crop silage as renewable raw materials, partly in co-fermentation with cattle liquid manure). The characterisation of the microbial community was conducted via the construction of 16S rDNA libraries for both, methanogenic Archaea and fermentative Bacteria. Individual taxonomic groups within the 16S rDNA libraries were determined by means of amplified rDNA restriction analysis (ARDRA). The taxonomic classification of these groups was performed via a phylogenetic analysis of representative 16S rDNA sequences. In total six 16S rDNA libraries with 627 clones were developed. Together 223 taxonomic groups were detected; from these 114 was assigned to the domain Archaea and further 109 was assigned to the domain Bacteria. Within the examined biogas reactors a high diversity was found within the hydrogenotrophic methane producing Archaea, acetotrophic methane producing Archaea appears only with a comparatively small diversity. From the domain Bacteria fermentative species of phylum Firmicutes especially of the genus Clostridium were found to be dominant in the microbial community.

Ziel der Arbeit ist die Gesamtbilanzierung der Treibhausgasemissionen eines Anbausystems unter Bewässerung auf einem Sandboden. Die dazu aufgestellte Treibhausgasbilanz basiert auf langjährigen Datenreihen zu Erträgen und Corg-Vorräten eines Dauerfeldversuchs sowie auf zweijährigen im Feldversuch durchgeführten N2O-Messungen. Die durchgeführten Untersuchungen zum Einfluss der Bewässerung auf die Corg-Vorräte zeigen, dass der Einsatz von mineralischem Stickstoffdünger und Bewässerung auf einem leichten Standort unter den klimatischen Bedingungen Nord-Ost-Deutschlands positive Effekte hat. Die N2O-Emissionen eines Sandbodens unter den klimatischen Bedingungen Brandenburgs sind sehr niedrig. Die Applikation von mineralischem Stickstoffdünger hat nur schwache und Bewässerung hat aufgrund der der hohen Bodendurchlüftung des Sandbodens keine Effekte auf die Höhe der N2O-Emissionen. Die direkten und indirekten Emissionen aus dem Maschinen- und Betriebsmitteleinsatz erhöhen sich bei Bewässerung und steigender Stickstoffdüngung deutlich. Bei den indirekten Treibhausgasemissionen nehmen die Emissionen der Herstellung des mineralischen Stickstoffdüngers einen bedeutenden Anteil der Gesamttreibhausgasemissionen ein. Bewässerung führt durch den erhöhten Dieselverbrauch hauptsächlich zu einer Erhöhung der direkten Emissionen. Unter Bewässerung kann jedoch ein Teil der Emissionen durch zunehmende Corg-Vorräte kompensiert werden. Somit sind in einigen Fällen die Gesamttreibhausgasemissionen pro Hektar bei Bewässerung geringer als ohne Bewässerung. Die aus Stickstoffdüngung und Bewässerung resultierenden Ertragserhöhungen führen dazu, dass die Gesamttreibhausgasemissionen bezogen auf die Ertragseinheit in den meisten bewässerten Varianten deutlich geringer sind als in den unbewässerten. Daraus lässt sich ableiten, dass Bewässerung auf einem Sandboden zu einer Verminderung der Treibhausgasemissionen beitragen kann. / The aim of this work is the estimation of the net greenhouse gas emissions by a greenhouse balance for an irrigated cropping system on a sandy soil in north-east Germany under various nitrogen fertilizer intensities. The balances are based on data of yields and SOC stocks of an irrigated long term field experiment as well as on results of N2O-measurements over two years. The results of the analysis of the long term response of irrigation and nitrogen fertilization have shown that irrigation and mineral nitrogen fertilization led to significant increases in yields and harvest residues. The increased carbon inputs from above ground harvest residues had positive effects on the SOC stocks. The results of N2O measurements indicated that N2O emissions from a sandy soil are very low. Mineral nitrogen fertilization had only marginal effects. Irrigation showed no effects on the amount of N2O emissions. On the one hand the analysis of the prepared greenhouse gas balances showed that irrigation and increased nitrogen fertilization lead to a strong increase of direct and indirect emissions from machinery and maintenance resource use. The indirect emissions of nitrogen fertilizer production took up a main part of the net greenhouse gas emissions. Irrigation mainly increased greenhouse gas emissions of fuel use and fuel production as well as the emissions of the machinery production. On the other hand the increasing SOC stocks especially in the fertilized variants under irrigation led to a compensation of a huge part of the additional emissions. Thus, in many cases the net greenhouse gas emissions per unit area was lower under irrigation. Due to the increased yields under irrigation the net greenhouse gas emissions per unit yield were lower than that under non-irrigated conditions.

Mit einer Bevölkerung von 6,8 Millionen Menschen gehört der Großraum Hyderabad zu den am schnellsten wachsenden städtischen Agglomerationen Südindiens. Das zentrale Thema dieser Dissertation ist die Erforschung der Zusammenhänge zwischen der fortschreitenden Urbanisierung und dem strukturellen Wandel in der peri-urbanen Landwirtschaft im Großraum dieser Megacity Darüber hinaus ist die Erforschung der Sichtweisen und Einstellung der Landwirte zum Thema Nachhaltigkeit für die Arbeit von herausragendem Interesse: z.B., welche Bedeutung hat die Auswahl des Anbausystems auf die Wahl der Anpassungsstrategien? In einer umfassenden Literaturübersicht zum Thema Urbanisierung und peri-urbane Landwirtschaft werden verschiedene Theorien dahingehend analysiert, welche Aussagen sich zu den Auswirkungen der Urbanisierung auf die peri-urbane Landwirtschaft treffen lassen. Wichtige Einflussfaktoren des sich vollziehenden strukturellen Wandels werden herausgearbeitet und die gängigsten Anpassungsmaßnahmen der peri-urbanen Farmer (z.B. zusätzlicher Einsatz von Familienarbeitskräften oder Wechsel in die Nebenerwerbslandwirtschaft), sowie der damit verbundenen Umweltauswirkungen vorgestellt und erklärt. Zudem wird Fragen nachgegangen, wie sich mehr oder weniger nachhaltige Entscheidungen erklären lassen, welche Rolle bei der Umstellung auf nachhaltige Praktiken der Landwirtschaft die Nutzung sozialer Netzwerke wie Familie und Nachbarschaft oder die Mitgliedschaft in bäuerlichen Organisationen spielen. Die Arbeit kommt zu dem Ergebnis, dass infolge der ökologischen Umstellung sich intensivere Kooperationen (collective action) ergaben, die wiederum in Konsequenz sowohl ökologische als auch soziale Nachhaltigkeit förderten. Dies bestätigt die theoretische Annahme, dass wirksame gesellschaftliche Beteiligungen Schlüsselfunktionen für soziale Innovationen darstellen, die zukünftige Politikgestaltung in den Randgebieten von Hyderabad beeinflussen könnten. / This thesis explores the ramifications of rapid urbanization on food production in the urban periphery of Greater Hyderabad Area, Southern city of India. In addition this dissertations unpack the wider questions related understanding of sustainability and sustainable farming by the agricultural actors in the urban periphery. The literature review draws attention to the various theories, concepts and pathways of change across the globe. The results particularly focusing on the Indian context indicate that in peri-urban farming along with the increasing cost of production there is associated environmental impacts.To lower these costs, farmers also expanded family labour and resorted to part time farming. In general current developments in the land use of agriculturists indicate an unsustainable use of natural resources where small farms are disappearing and medium size farms are increasing. Also, there is much emphasis on understanding the farmers’ prioritization about the three dimensions of sustainability. Findings reveal that majority of them prioritized the economic criteria rather than environmental and social, where the social sustainability perhaps faded out in the urban peripheries. These results explains the completely different understanding (connotation as well as association) of the term sustainability in this dynamic setting. In the end this dissertation has found that ecological challenge procured community (collective action) and thus prompted environmental sustainability as well as social sustainability confirming the theoretical claim that collective action and effective community participation are core elements of social innovation which might help to shape future politics in Hyderabad’s urban fringes.

Die Struktur der Landwirtschaft hat sich in vielen westlichen Ländern grundlegend geändert. In Westdeutschland, zum Beispiel, hat die Anzahl der Betriebe deutlich abgenommen, während die durchschnittliche Betriebsgröße von 7,4 ha im Jahr 1950 auf 42,9 ha im Jahr 2013 stieg. Um diese Entwicklung zu verstehen, müssen insbesondere die begrenzten Produktionskapazitäten berücksichtigt werden, die hinsichtlich der verfügbaren landwirtschaftlichen Nutzfläche oder der ehemaligen Milchquote existieren. Solche Kapazitätsbeschränkungen erzeugen einen direkten Zusammenhang zwischen dem Wachsen und Schrumpfen von Betrieben, da die Expansionsmöglichkeiten eines einzelnen Betriebes von frei werdenden Kapazitäten anderer Betriebe abhängen. Aus diesem Grund wird hier zunächst ein dynamisch stochastisches Gleichgewichtsmodell entwickelt, das auf mikroökonomischen Entscheidungen basiert und Markteintritt/-austritt für den Fall ausgeschöpfter Produktionskapazitäten darstellt. Der Kapazitätspreis ist dabei markträumend in dem Sinne, dass die Anzahl neuer Produktionseinheiten mit den aufgegebenen übereinstimmen muss. Die Industrie konvergiert unter diesen Bedingungen gegen ein stationäres Gleichgewicht, in dem Ein- und Austritt vorkommen, die Größenverteilung jedoch unverändert bleibt. Die Anpassung an diesen Zustand wird u.a. beschleunigt, wenn die fixen Eintrittskosten sinken. Eine Version des Modells wird dann auf den westdeutschen Milchsektor angewendet, um den Einfluss einer Quote auf den Strukturwandel zu untersuchen. Verglichen mit dem Szenario freien Wettbewerbs hemmt eine nicht-handelbare Quote die Anpassungsprozesse, während eine handelbare Quote Marktaustritte fördern und zu einer höheren durchschnittlichen Produktivität führen kann. Die Phase nach einer Quotenabschaffung ist geprägt von enormen Kapazitätsausweitungen und stark fallenden Preisen, falls die fixen Eintrittskosten niedrig sind. Diese Entwicklung ist weniger stark ausgebildet für höhere Eintrittskosten. / The agricultural industry in Western countries has undergone a substantial structural change. In West Germany, for instance, the number of farms declined notably during the last decades while the average farm size increased from 7.4 ha in 1950 to 42.9 ha in 2013. A factor that needs to be considered when explaining this development is the limited sectoral production capacity, which exists in terms of agricultural land or the former milk quota regime. This limited capacity generates a direct interrelation between farm growth and farm shrinkage as a single farm''s investment option depends crucially on the possible release of production capacity by competitors. The contribution of this thesis is twofold: First, a dynamic stochastic equilibrium model is developed that accounts for microeconomic decision-making and represents an industry operating at an upper capacity limit. The capacity price is determined endogenously such that it offsets the mass of entering and exiting firms in an equilibrium. It is proven that the industry tends to a stationary equilibrium in the long-run, in which entry and exit still occur but the firm size distribution remains constant. Moreover, the adjustment speed to this steady state increases if either the discount factor or the fixed entry costs decrease. Second, the impact of a production quota on industry dynamics is assessed with regard to the former milk quota regime. After calibrating the model to the West German dairy sector, the quota constrained industry performance is compared to a quota free setup. While a non-tradable quota slows down the adjustment processes within the industry, a tradable production quota can stimulate firm turnover and lead to a higher average productivity level. If the entry costs are rather low, the transition phase after a quota removal is characterised by an enormous expansion of production capacity and a considerable output price drop. This development is less pronounced though for higher entry costs.

A modificação antropogênica da paisagem nos trópicos tem causado perdas da biodiversidade de diferentes grupos taxonômicos, ameaçando importantes processos ecológicos. Agroflorestas de café manejadas de forma tradicional são os únicos remanescentes de vegetação com considerável sombra em algumas regiões tropicais, e têm sido enfatizadas como importantes áreas de refúgio para a biodiversidade e pela sua contribuição na supressão de pragas devido a sua complexa estrutura vegetacional. O manejo de agroflorestas varia grandemente entre cafeicultores e pode influenciar padrões populacionais através de mudanças nas condições ambientais. Experimentos sobre interações ecológicas entre organismos são geralmente usados para predizer e explicar padrões e processos encontrados no campo. Não obstante, muitos fatores que influenciam populações, como variáveis ambientais são determinados pelo uso da terra, tornando padrões reais no campo difíceis de prever a partir de experimentos conduzidos em escalas menores. O estudo foi conduzido em pequenas propriedades rurais localizadas na região cafeicultora de Jipijapa, na província de Manabi, Equador. Essa região é considerada importante para a conservação da biodiversidade (hotspot) e sua vegetação original foi convertida em agricultura. Foram selecionadas três agroflorestas de café, de acordo com o manejo local praticado pelos cafeicultores: agroflorestas com baixa diversidade arbórea, agroflorestas com diversidade arbórea intermediária, e agroflorestas abandonadas com uma alta diversidade arbórea. No capítulo 2, estudou-se o papel do manejo de agroflorestas e da sazonalidade na comunidade de ácaros na cultura do café. A intensificação do manejo de agroflorestas afetou negativamente a riqueza de espécies de ácaros na cultura do café. Ademais, foram encontradas mais espécies e maiores densidades de ácaros na época seca comparada com a época chuvosa. No capítulo 3, investigou-se a dinâmica populacional de pragas de café (ácaro-vermelho-do-cafeeiro, bicho-mineiro-do-cafeeiro, e broca-do-cafeeiro) em relação ao manejo de agroflorestas. Adicionalmente, foi acessado o efeito do manejo de agroflorestas sobre as diversas fases de desenvolvimento de cada praga. O manejo de agroflorestas influenciou padrões populacionais de pragas do café, sendo que maiores picos populacionais ocorreram em agroflorestas manejadas de forma mais intensiva. Além disso, houve uma interação entre a diversidade vegetacional e a estrutura populacional, na qual diferentes fases de desenvolvimento das pragas atingiram maiores densidades em agroflorestas manejadas de forma mais intensiva. No capítulo 4, foi determinada a importância relativa de variáveis ambientais sobre densidades de pragas do café usando análises de partição hierárquica. As variáveis ambientais temperatura, umidade relativa, e diversidade arbórea explicaram a maior parte da variância da densidade das pragas de café. A temperatura influenciou positivamente densidades do ácaro-vermelho-do-cafeeiro, enquanto a umidade relativa e a diversidade arbórea influenciaram negativamente densidades do bicho-mineiro-do-cafeeiro e da broca-do-cafeeiro, respectivamente. No capítulo 5, experimentos de laboratório e de campo foram combinados, para se estudar a importância relativa de interações bióticas e do manejo de agroflorestas sobre a densidade de pragas de café no campo. Preferência e sucesso reprodutivo equipararam-se em condições de laboratório, levando-se a predição de que as pragas iriam evitar competidores coespecíficos e heteroespecíficos no campo. No entanto, densidades das pragas de café foram positivamente correlacionadas no campo, portanto, contrastando com predições baseadas em experimentos de laboratório. Ademais, a intensidade de manejo, definida por variáveis bióticas e abióticas, foi mais importante do que a preferência e o sucesso reprodutivo sobre densidades de pragas de café no campo. Concluindo, agroecossistemas com intermediária e alta diversidade arbórea têm o potencial de conservar a diversidade de ácaros, e portanto, deveriam ser incorporados em programas de conservação de paisagens. Sazonalidade e estrutura populacional devem ser consideradas em estudos de dinâmica populacional de artrópodes em diferentes hábitats, pois as respostas mudam com a época do ano e com as diferentes fases de desenvolvimento. Variáveis abióticas e bióticas determinando um dado hábitat podem ter um importante papel no entendimento dos efeitos do uso da terra sobre densidades populacionais de pragas. O entendimento da relação entre a densidade populacional de espécies e variáveis ambientais ajuda na predição e manejo de pragas no campo. Estudos de laboratório e de campo devem ser combinados para se determinar a importância relativa de experimentos conduzidos em pequenas e grandes escalas espaciais sobre densidades populacionais de artrópodes no campo.

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