Der maschinengestützte Pflanzenmassesensor "Pendulum-Meter" kann online die teilflächenspezifischen Differenzierung der Bestandesfrischmassen und -trockenmassen der meisten Wachstumsstadien von Winterweizen, Winterroggen und Naßreis bestimmen. Das Pendulum-Meter ist in Weizen und Roggen sehr gut geeignet für die Stadien BBCH 39 bis 69, und mit geringerer Genauigkeit auch für die Stadien BBCH 32 bis 34. In Naßreis wurde die Biomasse in allen getesteten Wachstumsstadien von BBCH 25 bis BBCH 65 gut erfaßt. In früheren Wachstumsstadien ist eine Messung nicht möglich. Die Kraft-Winkel-Beziehung des Sensors ist nicht linear. Der wichtigste Faktor für diese Kontaktmessung ist der Biegewiderstand der Getreidehalme. Zur Reduzierung der Rohdaten zu repräsentativen Werten für die Parzellen sind sowohl der Mittelwert des Auslenkungswinkels und der Mittelwert des Vektors, als auch der Median des Auslenkungswinkels geeignet. Die Ergebnisse der Optimierungsversuche in bezug auf die Wiederholgenauigkeit der Meßwerte und die Abbildungsgenauigkeit der Pflanzenmasse zeigten eine große Bandbreite von geeigneten Einstellungsparametern und keine einzelnen optimalen Parameter. Trotzdem sollte die Pendelmasse mP niedrig sein, um eine Zerstörung einiger Pflanzen zu vermeiden. Die Höhe des Zylinderkörpers hA0 sollte die Halme berühren, um den Biegekontakt sicherzustellen. Und die Drehpunkthöhe hP sollte in Bestandeshöhe sein, um eine größtmögliche Bandbreite an Auslenkwinkeln für eine gegebene Biomasse zu erhalten. Die optimalen Einstellungen für hP, hA0, und mP sind in jedem Wachstumsstadium anders, aber eine einzige Pendeleinstellung für alle Wachstumsstadien ist möglich, jedoch läßt sie in vielen Wachstumsstadien eine gute Genauigkeit der Biomassebestimmung vermissen. Ohne Kalibrierung ermittelt das "Pendelum-Meter" immer noch gut die relative Verteilung der teilflächenspezifischen Biomasse, also der Heterogenität des Feldes. Wenn nur die Bestandesheterogenität von Interesse ist, können alle Pendeleinstellungen ohne Kalibrierung benutzt werden. Die Meßwiederholungen mit derselben Parametereinstellung zeigte eine Standardabweichung der Parzellenmittelwerte von weniger als 1°, in den meisten Fällen geringer als 0.3° für die meisten Wachstumsstadien. Der Variationskoeffizient ist für die meisten Einstellungsparameter geringer als 5 %, oft kleiner als 2 %, und er ist größer je kleiner die Bandbreite des gemessenen Winkels ist. Die Genauigkeit der Pflanzenmassebestimmung durch das Pendulum-Meter ist durch Bestimmtheitsmaße von 0.90 oder höher gekennzeichnet. Die lineare Abbildung zeigte dabei geringfügig niedrigere R2 als die quadratische, außer in Roggen, wo in den späteren Wachstumsstadien die Pflanzenmasse wesentlich besser quadratisch darstellt wurde. Auch zeigten die geplotteten Residuen dieser Regression allein im Roggen eine Verfälschung durch einen quadratischen Einfluß. Die Standardfehler dieser Regressionen zur Abbildung der Biomasse waren in der Regel geringer als 2 in Naßreis, geringer als 3 in Winterweizen, und geringer als 4 in Winterroggen, und mit dem Bestandeswachstum zunehmend. Die multiple und einfache Regression der Abhängigkeit der Meßwerte von den Parametereinstellungen des Sensors wurde stark von der Pflanzenmasse der Parzellen beeinflußt, weshalb eine Kalibrierung notwendig ist, wenn die Einstellungsparameter geändert werden. Die Geländeneigung lenkt das Pendel aus, ohne einen Getreidebestand zu messen, und benötigt eine Korrektur durch einen Neigungssensor. Die Fahrgeschwindigkeit muß konstant gehalten werden, da der gemessene Auslenkwinkel eine starke Abhängigkeit von der Geschwindigkeit zeigt, aber gleichzeitig auch von der Menge der Pflanzenmasse. Der Biomassesensor kann die Bestandesdichte bestimmen, wenn die Bestandeshöhe homogen ist, und bestimmt die Bestandeshöhe, wenn die Bestandesdichte konstant ist. Wind mit niedriger Geschwindigkeit ist verfälscht die Biomassemeßwerte nicht meßbar, aber bei höheren Windgeschwindigkeiten wird der Fehler größer. Weitere verfälschende Faktoren sind Unkräuter, das tägliche Pflanzenwachstum, die Neigung des Halmes, Vertiefungen der Fahrgasse, verschiedene Sorten, die eine Eichung des Biomassesensors unter den meisten Umständen notwendig machen. Die Genauigkeit des Meßprinzips wurde mit einem Geräteträger ermittelt, der seine Ausrichtung gegenüber dem Erdboden nicht veränderte, aber ein Traktor kann die Messungen durch seine Eigenbewegung verfälschen. Die Messungen des Biomassesensors können als Entscheidungsbasis zur teilflächenspezifischen Applikation von Wachstumsregeln und Fungiziden dienen, wenn auch die Entscheidungskriterien noch erarbeitet werden müssen. Teilflächenspezifische Applikationen von Wachstumsreglern und Fungiziden nach den Messungen des Pendulum-Meters, also nach der Pflanzenmasse, sind erfolgreich durchgeführt worden. Die Messungen des Pendulum-Meters können dabei als Entscheidungsbasis für die teilflächenspezifische Applikation von Wachstumsreglern und Fungiziden benutzt werden, obwohl die Beziehung zwischen Lager und Pflanzenmasse, und zwischen den meisten Schadpilzen und der Biomasse weitere Untersuchungen erfordert, genauso wie die Ermittlung der notwendigen Aufwandmenge an Wachstumsreglern und Fungiziden je nach Pflanzenmasse. Der Biomassesensor Pendulum-Meter ist für Kontrolle der mittleren und späten Applikationen von Wachstumsreglern und Fungiziden geeignet, hier die Stadien BBCH 32 - 59, aber nicht für die frühen Applikationen, hier die Stadien BBCH 25 - 31, wegen der fehlenden Eignung den Sensor in niedrigem Pflanzenbestand zu benutzen. In der Fungizidapplikation kann der Sensor ähnlich den LAI-Meßgeräten benutzt werden, und in der Ausbringung von Wachstumsreglern hat der Sensor eine große Gemeinsamkeit mit dem Widerstand gegen das Lagern. / The machine-based biomass sensor pendulum-meter can determine on-line the site-specific differentiation of cereal crop fresh masses and dry masses for the most growth-stages in winter wheat, winter rye, and irrigated rice. The pendulum-meter is well suited in wheat and rye for the growth-stages BBCH 39 to BBCH 69, and to a lesser degree for BBCH 34 and 32. Irrigated rice crop biomass was well sensed by the pendulum-meter at all tested growth-stages BBCH 25 to BBCH 65. Earlier growth-stages were not possible to measure. The angle-force relation of the pendulum-meter is non-linear. The most important factor for this contact measurement was found in the bending moment of resistance of the stems. For the reduction of the original data to representative plot values, the average of the angle, the average of the vector, and the median of the angle were suitable. The results of the optimisation trials, in terms of repeatability of the measurement and the accuracy of biomass determination, showed a wide range of suitable parameter settings and not a single optimal parameter. Nevertheless, the mass of the pendulum mP should be low to avoid destruction of the plants, the height of the cylindrical body hA0 should touch the stems to ensure bending contact, and the height of the pivot point hP should be at crop height to get a wide range of angles of deviation for a given range of biomass. For every growth-stage, the optimum hP, hA0, and mP are different, and although a single pendulum-meter setting for all growth-stages is possible, but lacking good accuracy of biomass determination in many growth-stages. Without calibration the pendulum-meter still senses well the relative distribution of the site-specific biomass, hence the field heterogeneity. When only the crop's heterogeneity is of interest, all pendulum settings can be used without calibration. The replicates with the same pendulum parameter settings show a standard deviation of the plot average of less than 1°, mostly less than 0.3° for the most growth-stages. The coefficient of variation is mostly less than 5 %, often less than 2 %, and it is higher the smaller the range of measured angles is. The accuracy of biomass determination of the pendulum-meter showed mostly R2 of 0.90 or higher. The linear regression performed with slightly lower R2 than the square, except for rye, where the square regression was much better for the late growth-stages. Solely in rye the plotted residuals showed a square bias. The standard errors of the regressions were less than 2 in rice, less than 3 in wheat, and less than 4 in rye, increasing during crop growth. The multiple and simple regression for the dependency of the measured angle on the parameter settings of the pendulum was strongly influenced by the biomass thus causing a re-calibration when changing the pendulum parameters. The slope of the terrain is deviating the pendulum-meter without crop and needed a correction by a slope sensor. The carrier speed has to be constant, and the angle of deviation is highly dependent on the carrier speed, but simultaneously dependent on the amount of biomass. The biomass sensor senses the tiller density, when the plant height is homogeneous, and the plant height when the tiller density is constant. Wind at low speeds is not a biasing factor, but at high wind speeds the bias will increase. Further biasing factors can be weeds, daily plant growth, stem inclination, tramline depth, and variety, thus requiring a re-calibration of the biomass sensor under most conditions. The accuracy of the measurement principle was determined with a carrier that was not changing its orientation towards the soil surface, but a tractor might bias the measurements because of its own movement. Site-specific application of growth-regulators and fungicides according to the measurements of the pendulum-meter, and hence the biomass, has been successfully conducted. The measurements of the pendulum-meter can be used as a decision base for the site-specific application of growth-regulators and fungicides, although the relationship between lodging and biomass, and between most fungi and biomass needs further examination, as well as determining the necessary amount of growth-regulators and fungicides according to biomass. The biomass sensor pendulum-meter is suitable for controlling the intermediate and late applications of growth-regulators and fungicides, here BBCH 32 - 59, but not for the early applications, here BBCH 25 - 31, due to impossibility of using the sensor in low plants. In fungicide application, the sensor can be used similar to LAI, and in growth-regulators sprayings, the sensor has in principle a high similarity with lodging resistance.

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Die Landwirtschaft prägt das Bild des länd­lichen Raumes. Kaum ein anderer Bereich hat innerhalb weniger Jahrzehnte einen so grund­legenden Wandel erlebt, wie die Landwirt­schaft. Modernste Technik hat die schwere körperliche Arbeit im Stall und auf dem Feld abgelöst. Getreidegarben und Pferdefuhrwerke haben ihren Platz im Geschichtsbuch gefunden. Anders verhält es sich mit speziellen Bräuchen und Traditionen, die sich über Generationen hinweg entwickelt haben. Sie zeichnen den sächsischen Kulturraum – insbesondere in den ländlichen Regionen – aus. Kenntnis darüber zu haben, schafft Verständnis für kulturgeschicht­liche Gemeinsamkeiten und Unterschiede. Gerade in Zeiten des raschen gesellschaftlichen und technologischen Wandels werden Bräuche und Traditionen in vielen Gegenden wieder lebendig. Sie geben den Menschen Halt und stehen für Heimat. Die sächsischen Landfrauen setzen sich dafür ein, dass die Lebensqualität auf dem Lande weiter steigt. Die Pflege ländlicher Bräuche und Traditionen ist ihnen ein wichtiges Anliegen. Ganz konkret setzen sie sich für die Pflege, den Erhalt und die Weitergabe des traditio­nellen Bindens von Erntekronen und Ernte­kränzen ein. Mit dieser Broschüre wird die Tradition des Bindens nähergebracht und gezeigt, wie es geht. 2. Auflage, Redaktionsschluss: 19.03.2019

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Seit dem 1. Januar 2015 ist die Bemessungsgrundlage für die Erfüllung der Biokraftstoffquote nach BImSchG (§ 37) vom Energiegehalt der Kraftstoffe auf eine Verpflichtung zur Treibhausgas (THG)-Minderung umgestellt worden. Diese Maßnahme soll einen wirksamen und quantifizierbaren Beitrag zur Verringerung der Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors leisten. Konsequenterweise haben die Biokraftstoffe die besten Marktchancen, die als Ergebnis der Nachhaltigkeitszertifizierung gemäß der Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung (Biokraft-NachV) die beste THG-Bilanz ausweisen. Die Treibhausgasminderungseffizienz wird damit – in einem globalisierten Biomasserohstoff- und Biokraftstoffmarkt – neben dem Preis für die gesamte Warenkette zum wesentlichen Wettbewerbsfaktor. Ab 2015 ist daher zu erwarten, dass die Verwendung der so genannten Standardwerte aus dem Anhang der Biokraft-NachV stark abnimmt und vorwiegend individuell berechnete THG-Bilanzen im Rahmen der Zertifizierung erstellt werden.

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Diese Arbeit hat das Ziel zu prüfen, inwieweit Energiepflanzen, die zur Erzeugung von Bioethanol verwendet werden sollen, für eine Phytoremediation SM-kontaminierter Flächen geeignet sind. In den durchgeführten Arbeiten wurden Topinambur/Kartoffel (Knollen-pflanzen), Zuckerrübe und Winterroggen auf SM/R- haltigem Boden angebaut und die Abhängigkeit des Pflanzenwachstums und der SM-Aufnahme von den SM/R- Konzentrationen, den pH- Bedingungen und der Zugabe verschiedener Zuschlagsstoffe (zur Verbesserung der Bodenbedingungen und des Pflanzenwachstums) untersucht. Anschließend wurden Gärversuche zur Erzeugung von Bioethanol mit den belasteten Pflanzenresten durchgeführt. Weiterhin wurde auch eine Bilanzierung des Verbleibs von Schwermetallen in den verschiedenen Produkt- und Abproduktströmen durchgeführt. Um die Praktikabilität dieses Verfahrens zu untersuchen, wurde am Ende dieser Arbeit eine Energiebilanz durchgeführt sowie die Wirtschaftlichkeit betrachtet. Eine solche Kopplung der Phytoremediation mit einer anschließenden Erzeugung von Bioethanol ist bisher noch nicht aus der Literatur bekannt. Im Laufe der Arbeiten und Versuche hat sich gezeigt, dass der Anbau von Kartoffeln, Roggen und Topinambur auch unter den vorhandenen Bodenbedingungen (niedriger pH-Wert, wenig verfügbarer Stickstoff und Phosphor) uneingeschränkt möglich ist. Die Erträge von Topinambur und Winterroggen waren am besten bei mineralischer Düngung, ohne eine Intervention im organischen Substanzgehalt und im pH-Wert des Bodens, aber nur durch ausreichende Düngung mit Stickstoff. Die Vergärung aller Pflanzen verläuft unproblematisch, die Ausbeute aus 100 kg Rohstoff ist vergleichbar mit unkontaminiertem Pflanzenmaterial. Die Gärflüssigkeit aus der Vergärung aller Pflanzen und der feste Gärrest aus der Winterroggen- und Zuckerrübenvergärung lässt sich gesetzeskonform als Dünger nutzen. Der feste Gärrest aus der Kartoffel- und Topinamburgärung darf wegen einer Überschreitung der Grenzwerte von Cd und Ni nicht als Dünger verwertet werden. Er muss einer anderen Verwendung zugeführt werden (z.B. Verbrennung und Deponie). Der beste Austrag von Metallen pro Hektar in einer Vegetationszeit kann mit Topinambur erreicht werden (5189 g Al, 568 g Ni, 18,6 g Cd und 2,1 g U). Das Energiegewinn/Energieeintrag-Verhältnis, wenn nur die Pflanzenteile, die Stärke oder direkt vergärbare Zucker enthalten, in Alkohol umgewandelt werden, überschritt im Fall der Kartoffel (1,13) und des Winterroggens (1,16) den Wert 1 und im Fall der Zuckerrübe wurde fast der Wert 1 erreicht. Ein monetärer Gewinn ist zu erzielen mit der Alkoholherstellung aus Zuckerrüben, Winterroggen und Kartoffeln. Den besten Gewinn gewährleisten die Zuckerrübe mit über 1000 €/ha und der Winterroggen mit 447 €/ha. Ein solches Verfahren kann einen Beitrag zur schonenden Rekultivierung schwermetall-kontaminierter Flächen leisten (Habitaterhaltung, geringere Hypotheken für zukünftige Generationen), die Kosten der gesamten Sanierung durch einen Erlös senken sowie einen Beitrag zur Erzeugung eines CO2-neutralen Energieträgers leisten.

Diese Arbeit hat das Ziel zu prüfen, inwieweit Energiepflanzen, die zur Erzeugung von Bioethanol verwendet werden sollen, für eine Phytoremediation SM-kontaminierter Flächen geeignet sind. In den durchgeführten Arbeiten wurden Topinambur/Kartoffel (Knollen-pflanzen), Zuckerrübe und Winterroggen auf SM/R- haltigem Boden angebaut und die Abhängigkeit des Pflanzenwachstums und der SM-Aufnahme von den SM/R- Konzentrationen, den pH- Bedingungen und der Zugabe verschiedener Zuschlagsstoffe (zur Verbesserung der Bodenbedingungen und des Pflanzenwachstums) untersucht. Anschließend wurden Gärversuche zur Erzeugung von Bioethanol mit den belasteten Pflanzenresten durchgeführt. Weiterhin wurde auch eine Bilanzierung des Verbleibs von Schwermetallen in den verschiedenen Produkt- und Abproduktströmen durchgeführt. Um die Praktikabilität dieses Verfahrens zu untersuchen, wurde am Ende dieser Arbeit eine Energiebilanz durchgeführt sowie die Wirtschaftlichkeit betrachtet. Eine solche Kopplung der Phytoremediation mit einer anschließenden Erzeugung von Bioethanol ist bisher noch nicht aus der Literatur bekannt. Im Laufe der Arbeiten und Versuche hat sich gezeigt, dass der Anbau von Kartoffeln, Roggen und Topinambur auch unter den vorhandenen Bodenbedingungen (niedriger pH-Wert, wenig verfügbarer Stickstoff und Phosphor) uneingeschränkt möglich ist. Die Erträge von Topinambur und Winterroggen waren am besten bei mineralischer Düngung, ohne eine Intervention im organischen Substanzgehalt und im pH-Wert des Bodens, aber nur durch ausreichende Düngung mit Stickstoff. Die Vergärung aller Pflanzen verläuft unproblematisch, die Ausbeute aus 100 kg Rohstoff ist vergleichbar mit unkontaminiertem Pflanzenmaterial. Die Gärflüssigkeit aus der Vergärung aller Pflanzen und der feste Gärrest aus der Winterroggen- und Zuckerrübenvergärung lässt sich gesetzeskonform als Dünger nutzen. Der feste Gärrest aus der Kartoffel- und Topinamburgärung darf wegen einer Überschreitung der Grenzwerte von Cd und Ni nicht als Dünger verwertet werden. Er muss einer anderen Verwendung zugeführt werden (z.B. Verbrennung und Deponie). Der beste Austrag von Metallen pro Hektar in einer Vegetationszeit kann mit Topinambur erreicht werden (5189 g Al, 568 g Ni, 18,6 g Cd und 2,1 g U). Das Energiegewinn/Energieeintrag-Verhältnis, wenn nur die Pflanzenteile, die Stärke oder direkt vergärbare Zucker enthalten, in Alkohol umgewandelt werden, überschritt im Fall der Kartoffel (1,13) und des Winterroggens (1,16) den Wert 1 und im Fall der Zuckerrübe wurde fast der Wert 1 erreicht. Ein monetärer Gewinn ist zu erzielen mit der Alkoholherstellung aus Zuckerrüben, Winterroggen und Kartoffeln. Den besten Gewinn gewährleisten die Zuckerrübe mit über 1000 €/ha und der Winterroggen mit 447 €/ha. Ein solches Verfahren kann einen Beitrag zur schonenden Rekultivierung schwermetall-kontaminierter Flächen leisten (Habitaterhaltung, geringere Hypotheken für zukünftige Generationen), die Kosten der gesamten Sanierung durch einen Erlös senken sowie einen Beitrag zur Erzeugung eines CO2-neutralen Energieträgers leisten.

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