With a size of ~10,000 km² the Salar de Uyuni is the largest salt lake in the world. It is located at a height of 3,653 m a.s.l. in the southern part of the Bolivian Altiplano, an endorheic high plateau separating the Eastern and Western cordillera of the Andes. The salt flat is characterized by an alternating sequence of evaporate layers mainly consisting of halite and lacustrine mud layers up to a depth of at least 220 m, whereby the stratification is ascribed to the alternation of dry and humid climatic phases during the Quaternary. With estimated 7 Mio tonnes in brine, the salt lake is considered the world’s largest Li deposit. Knowledge About genesis and distribution of Li is essential for the possible extraction of Li and other valuable elements from the brine in a commercial scale, which is the driving force for the Investigation of hydrochemical properties of the Salar de Uyuni. Practical work comprised the sampling of brines from drilled wells and along transects, salts from the surface, sampling of streams, rocks and sediments in the catchment, as well as chemical and isotopical analyses. The surface catchment, delineated with ArcGIS, has a size of 63,000 km² and is mainly characterized by volcanic deposits as ignimbrites, and unconsolidated sediments, salt deposits and lacustrine material in widespread flood plains. The pores of the upper salt crust, which shows a varying thickness of 2-11 m, are filled with a saturated NaCl brine rich in Mg, K, Li and B. The distribution of Li along the salt lake is inhomogeneous, with two regions of significantly higher concentrations up to 1.5 g/L in the southern part near the delta of the main inflow Río Grande and in the northern part, compared to an average of 0.3-0.4 g/L in brine. The age of brines from the upper salt crust was determined to 6,200 - 13,340 years, corresponding in age to the surrounding evaporates and showing a stable stratification with depth. However, a local mixing of the brine with freshwater feeding from groundwater Aquifers especially near the shore of the salar was observed by the analysis of δ2H and δ18O in the brines. The distribution of stable isotopes also shows the strong influence of evaporation, even smaller tributaries feeding the Río Grande are enriched in heavy isotopes of H and O. Element to bromine ratios in the brine showed that Li, K and Mg are not removed from solution by the formation of precipitates, but are rather released from clay minerals by ion exchange leading to their enrichment in the pore brine. Analyzed rocks, mostly of rhyolitic and dacitic type, show moderate lithium concentrations in the range of 4 to 37 mg/kg. Different types of digestion revealed that rock types occurring in the Salar de Uyuni catchment are a substantial supplier of lithium by the intensive physical and chemical weathering due to the specific environmental conditions. Increased Lithium concentrations in rock and sediment samples from the volcano flanks south of the salar indicate, that the southern catchment is the main supplier of lithium to the salt lake. The enrichment of lithium could also be observed by the analysis of superficial salts from the upper crust. Salt efflorescences are significantly enriched regarding Li, K, Mg and other Ions compared to the surface within the polygons. The enrichment of Li in brine occurs all-Season along shrinkage cracks at polygon borders, where brine rises up, water evaporates and NaCl precipitates, leaving a solution even more concentrated in Li and other solutes as Br, B, K and Mg. In conclusion, the accumulation of lithium in the brine of the Salar de Uyuni results from the combination of various site-specific circumstances, which are analyzed and discussed in the present thesis. / Mit einer Größe von ~10.000 km² ist der Salar de Uyuni der größte Salzsee der Welt. Er befindet sich auf einer Höhe von 3.653 m im Süden des bolivianischen Altiplano, einer abflusslosen Hochebene zwischen der Ost- und Westkordillere der Anden. Der Salzsee besteht bis zu einer Tiefe von mind. 220 m aus einer Wechselfolge evaporitischer Schichten (hauptsächlich halitisch) und lakustrinen Tonschichten, wobei die Schichtung auf den Wechsel von trockenen und feuchten klimatischen Phasen während des Quartärs zurückzuführen ist. Mit einer geschätzten Menge von 7 Mio. t gilt der Salzsee als die gegenwärtig größte Li-Ressource der Welt. Das Wissen über Genese und Verteilung von Li ist grundlegend für eine mögliche Gewinnung von Li und anderen Elementen in kommerziellem Maßstab, worin sich die Motivitation für die Untersuchung hydrochemischer Eigenschaften des Salar de Uyuni begründet. Praktische Tätigkeiten umfassten die Probenahme von Solen aus eigens gebohrten Brunnen und entlang von Transekten, die Entnahme von Oberflächensalzen, die Beprobung von Zuflüssen, Gesteinen und Sedimenten im Einzugsgebiet, sowie deren chemische und isotopische Analytik. Das oberflächliche, mittels ArcGIS ermittelte Einzugsgebiet, weist eine Größe von 63.000 km² auf und besteht hauptsächlich aus vulkanischen Gesteinen wie Ignimbriten und unverfestigten Ablagerungen, Salzausblühungen und lakustrinen Sedimenten in ausgeprägten Überschwemmungsebenen. Die Poren der obersten, zwischen 2 und 11 m mächtigen Salzschicht, sind mit einer an NaCl gesättigten Salzlösung, die reich an Mg, K, Li und B ist, gefüllt. Die inhomogene Verteilung von Li im Salzsee weist zwei Bereiche signifikant erhöhter Konzentrationen von bis zu 1,5 g/L auf, und zwar im südlichen Einmündungsbereich des Hauptzuflusses Río Grande und im Nordosten etwa 20 km von der Küste entfernt, verglichen mit einem durchschnittlichen Gehalt von 0,3-0,4 g/L in der Sole. Das Alter der Solen der obersten Salzkruste wurde auf 6.200 – 13.340 Jahre bestimmt, was dem Alter der umgebenden Evaporite entspricht und eine stabile Schichtung aufweist. Allerdings weist die Analytik von δ2H und δ18O auch auf eine lokale Vermischung der Sole mit Frischwasser aus ufernahen Aquiferen hin. Die Verteilung der stabilen Isotope δ²H und δ18O deutet auf einen signifikanten Einfluss der Verdunstung auf die Entwicklung der Porenlösung hin, denn auch kleinere Zuflüsse zum Salar sind angereichert an 2H und 18O. Das Verhältnis verschiedener Elemente zu Brom zeigt, dass Li, K und Mg weniger durch die Ausfällung von Salzen aus der Lösung entfernt, sondern eher durch Ionenaustausch aus Tonmineralen freigesetzt und folglich in der Sole angereichert werden. Die analysierten Gesteine, hauptsächlich rhyolitischen und dazitischen Typs, weisen moderate Lithiumkonzentrationen von 4 – 37 mg/kg auf. Die Anwendung verschiedener Aufschlüsse zeigte, dass die im Einzugsgebiet des Salar de Uyuni vorkommenden Gesteinstypen aufgrund der intensiven physikalischen und chemischen Verwitterung unter den spezifischen Umweltbedingungen eine wesentliche Quelle des Lithiums im Salzsee sind. Erhöhte Li-Konzentrationen in Gesteinen und Sedimenten der vulkanischen Flanken südlich des Salars deuten auf das südliche Einzugsgebiet als hauptsächlichen Zulieferer für Li hin. Die Anreicherung von Li wurde auch mittels der Untersuchung der Salze der obersten Kruste bestätigt. Im Vergleich zur Oberfläche innerhalb der Polygone sind die Salzausblühungen entlang der Polygonränder signifikant an Li, K, Mg und anderen Ionen angereichert. Die Anreicherung von Li geschieht ganzjährig entlang der Schrumpfungsrisse an Polygonrändern, indem die Sole durch kapillare Kräfte aufsteigt, Wasser verdunstet und NaCl ausfällt. Schließlich bleibt eine an Li und anderen Ionen wie Br, B, K und Mg noch stärker aufkonzentrierte Lösung zurück. Schlussfolgernd resultiert die Akkumulation von Lithium in der Porenlösung aus der Kombination zahlreicher standortspezifischer Faktoren, welche innerhalb der vorliegenden Arbeit untersucht und bewertet wurden.

Global change phenomena, such as forest disturbance and land-use change significantly affect elemental balances as well as the structure and function of terrestrial ecosystems. Inappropriate land management often causes nutrient losses and finally soil degradation and loss of soil functioning. Especially in tropical ecoregions, soil degradation by nutrient losses is widely abundant. Soil microorganisms are the proximate agents of many processes performed in soils and are regarded as sensitive bio-indicators. However, the incorporation of microbial responses to the definition of critical soil conditions is not intensively developed. In the present thesis, several data analyses of the relationships between ecosystem disturbance and land-use change (natural forest, pastures of different ages, secondary succession) and a diverse set of soil ecological characteristics in the tropical mountain rainforest region of southern Ecuador were compiled. In particular, it was tested whether soil microbial biomass and community functioning were sensitive to land-use change effects. Furthermore, an information-theoretic approach was applied to find the factors that regulate soil microbial biomass and community function. Finally, in a nutrient enrichment experiment the above- and belowground responses to N and P additions were examined. The tested research questions and results were linked to the theory of ecological stoichiometry in order to connect the research to a sound and unifying scientific basis. Soil and microbial stoichiometry were affected by both land-use change and soil depth. After forest disturbance, significant decreases of soil C:N:P ratios at the pastures were fol-lowed by increases during secondary succession. Microbial C:N ratios varied slightly in response to land-use change, whereas no fixed microbial C:P and N:P ratios were observed. Shifts in microbial community composition were associated with soil and microbial stoichiometry. Strong positive relationships between PLFA-markers 18:2n6,9c (saprotrophic fungi) and 20:4 (animals) and negative associations between 20:4 and microbial N:P point to land-use change affecting the structure of soil food webs. Significant deviations from global soil and microbial C:N:P ratios indicated a major force of land-use change to alter stoichiometric relationships and to structure biological systems. Data analysis reveals a strong impact of land-use change on soil microbial biomass, C-mineralization, gross-NH4-consumption and –production rates. According to the results of the IT-approach, combined models better describe effects of land-use change on soil microorganisms than single explanation models. Microbial resources and soil chemical environment were important pre-dictors for soil microbial biomass and community functioning. Little is known about the environmental drivers of the catalytic properties of EHEs (e.g., pH, nutrients) and their functional link to the structure of soil microbial communities. The activities of the six hydrolytic enzymes were tested. Microbial production of AP responded to the low P status of the sites by a higher investment in the acquisition of P compared to C. Three major drivers of enzyme activities were found to be significant for enzyme production: 1.) Microbial demand for P regulated the production of AP, provided that N and C were available. At the natural forest site the two-fold higher specific activity of AP pointed to a high microbial P-demand, whereas the production of AP was constrained by the availability of N and DOC after pasture abandonment. 2.) Microbial biomass that was controlled by pH and resource availability was the main driver for CBH, BG and NAG activities. 3.) Substrate induction due to increased litter inputs of herbaceous plant species seemed to regulate AG and XYL activities during secondary succession. The enzymes’ affinity to substrate, as a potentially critically enzyme kinetic parameter is understudied. The data analysis suggests that microbial communities adapted to environmental changes, demonstrated high flexibility of extracellular enzyme systems and selected for enzymes with higher catalytic efficiency compared with pure cultures. Under in situ conditions, enzyme-specific environmental drivers of the Km, e.g., the pH for XYL, the C:N ratio for AP, and the C availability for NAG were found. The data demonstrated that the higher substrate affinity of XYL and AP was associated with more abundance of Gram(-) bacteria. The catalytic efficiency of enzymes decomposing cellulose, hemicellulose, and starch positively correlated with the relative abundance of Gram(-) bacteria. The turnover rate of the tested substrates was three to four times faster at the young pasture site compared with the longterm pasture and secondary succession sites. Nutrient inputs by atmospheric deposition are known to affect terrestrial ecosystems. However, little is known about how N and P co-limited ecosystems respond to single nutrient enrichment. In this work the susceptibility of above- and belowground ecosystem compo-nents and of their linkages in an N and P co-limited pasture to N- and P-enrichment was assessed. It was tested if the plants´responses can be explained by the concept of serially linked nutrients introduced by Ågren (2004). In this concept, the control of the growth rate by one nutrient is assumed to depend on the control of a different cellular process by another nutrient. The responses of shoot and root biomass and C:N:P stoichiometry of the grass Setaria sphacelata (Schumach.) to moderate N, P, and N+P application over five years were investigated. In addition, the effects of nutrient enrichment on soil nutrient pools, on arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) as well as on microbial biomass, activity, and community structure were tested. In order to evaluate the importance of different factors explaining microbial responses, a likelihood-based information-theoretic approach was applied. The application of N+P increased aboveground grass biomass. Root biomass was stimulated by P-treatment. Grass C:N:P stoichiometry responded by altering the P-uptake or by translocating P from shoot to root. In particular, root C:N and C:P stoichiometry decreased in P- and in N-treatment. Extractable fractions of soil C, N, and P were significantly affected by nutrient enrichment. P application increased the biomass of Gram-positive bacteria and the abundance of AMF, however, results of the IT-approach suggested indirect effects of nutrient enrichment on microbes. The responses of the N and P co-limited pasture to particular nutrient enrichment support the concept of serially linked nutrients. The present study provides evidence for the fundamental importance of P for controlling resource allocation of plants in responses to nutrient enrichment. Resource allocation of the grass rather than direct effects of nutrient additions drives changes in AMF, microbial biomass, community structure, and activity. / Seit dem Übergang vom Holozän zum Anthropozän greift der Mensch immer stärker in globale und regionale Stoffkreisläufe ein. Durch die Zerstörung von Naturwäldern und Landnutzungswandel werden die Strukturen und die Funktionen der Ökosysteme stark verändert. Unangepasste Landnutzung führt zu Nährelementverlusten, die mittel- bis langfristige zur Bodendegradation und zur Reduktion von Bodenfunktionen führen. Solche Veränderungen sind insbesondere in den Tropen zu beobachten. Bodenmikroorganismen spielen in den Stoffkreisläufen eine zentrale Rolle. Zudem sind sie sensitive Bioindikatoren für den Zustand von Ökosystemen. Im Gegensatz dazu, werden die Bodenmikroorganismen noch nicht ausreichend für die Zustandsbewertung von Ökosystemen verwendet. In der vorliegenden Dissertation werden verschiedene Datenanalysen zu den Beziehungen von Landnutzungswandel (Naturwald, Weiden verschiedener Alter, sekundäre Sukzession) und den Eigenschaften der Bodenmikroorganismen in einer tropischen Bergregenwaldregion Süd-Ecuadors zusammengefasst. Ein besonderer Fokus lag darauf zu prüfen, ob die mikrobielle Biomasse und die Funktionen die von der mikrobiellen Gemeinschaft geleistet werden (z.B. Enzymaktivitäten) durch den Landnutzungswandel beeinflusst werden. Ein informations-theoretischer Ansatz wurde verwendet um verschiedene Erklärungsansätze der steuernden Faktoren vergleichend zu testen. Darüber hinaus wurden in einem Weidedüngungsexperiment die Reaktionen der ober- und der unterirdischen Ökosystemkomponenten auf die Anreicherung mit N und P getestet. Um die Ergebnisse auf eine breite wissenschaftliche Basis zu stellen wurde die Untersuchungen in den Kontext der Theorie die Ökologischen Stöchiometrie eingeordnet. Die C:N:P Stöchiometrie im Boden und in den Mikroorganismen veränderte sich durch den Landnutzungswandel und mit der Bodentiefe. Mit der Weideetablierung nahmen die C:N:P Verhältnisse im Boden deutlich ab, stiegen dann nach dem Verlassen der Weiden im Zuge der sekundären Sukzession wieder an. Das mikrobielle C:N Verhältnis variierte nur leicht, dagegen zeigten das C:P und N:P Verhältnis deutliche Veränderungen durch den Landnutzungswandel. Mit diesen Veränderungen in der Boden- und Organismenstöchiometrie waren auch Veränderungen in der Struktur der mikrobiellen Gemeinschaften verbunden. Deutliche positive Beziehungen existierten zwischen den saprotrophen Pilzen und den Protozoen. Die steigenden Mengen von Protozoen waren wiederrum mit sinkendem mikrobiellen N:P verbunden. Diese Muster weisen auf Veränderungen in den Bodennahrungsnetzten durch Landnutzungsänderungen hin. Sehr deutliche Abweichungen von globalen Mustern der C:N:P Stöchiometrie deuten darauf hin, dass der Landnutzungswandel signifikanten Einfluss auf die C:N:P Stöchiometrie ausübt. Der Landnutzungswandel beeinflusste auch die mikrobielle Biomasse, die Basalatmung, sowie die mikrobielle Aufnahme und Produktion von NH4-N im Boden. Dabei zeigten kombinierte Erklärungsansätze die adäquateren Beschreibungen der Muster. In den kombinierten Modellen zur Erklärung der mikrobiellen Biomasse und der mikrobiellen Leistungen überwogen Prädiktoren der mikrobiellen Ressourcen und der bodenchemischen Umwelt. Ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen lag auf der Erfassung der Effekte des Land-nutzungswandels auf die Aktivität von extrazellulären Bodenenzymen. Bisher ist wenig darüber bekannt, welche Faktoren die katalytischen Eigenschaften steuern und beispielsweise, ob es Zusammenhänge zur mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur gibt. Um diese Fragen näher zu beleuchten wurden sechs hydrolytische Enzyme basierend auf MUF-Substraten untersucht. Die mikrobielle Produktion von AP stand dabei in Zusammenhang mit dem niedrigen P-Status der untersuchten Böden. Das wurde besonders durch die hohe AP Produktion im Vergleich zu BG belegt. Im Allgemeinen konnten drei verschiedene Mechanismen festgestellt werden, die die Produktion der untersuchten EHEs vermutlich steuerten. 1.) Der P-Bedarf der Mikroorganismen regulierte die Produktion von AP, vorausgesetzt, dass ausreichend N und C zur Enzymsynthese zur Verfügung standen. 2.) Die Höhe der mikrobiellen Biomasse hat sich als wichtiger Faktor für die Produktion von CBH, BG und NAG gezeigt. Das deutet auf die konstitutive Produktion dieser Enzyme hin. 3.) Die substratinduzierte Produktion von Enzymen ist vermutlich entscheidend für die Aktivität von AG und XYL. Die Berücksichtigung der Enzymkinetiken, insbesondere der Michaelis-Menten-Konstante lieferte weitere Aufschlüsse über relevante Faktoren. Im Allgemeinen so scheint es, haben sich die mikrobiellen Gemeinschaften an die starken Umweltgradienten, die durch den Landnutzungswandel erzeugt worden angepasst. Im Vergleich zu den verfügbaren Daten aus Reinkulturen, wiesen die mikrobiellen Gemeinschaften der untersuchten Böden in der Regel eine deutlich höhere katalytische Effizienz auf. Auch für die Michaelis-Menten-Konstante sind die Faktoren enzymspezifisch. So ist für die Km von XYL der Boden-pH-Wert, für AP das C:N Verhältnis und für NAG die DOC-Menge entscheidend. Darüber hinaus haben sich deutliche Beziehungen zwischen der Menge an Gram(-)-Bakterien und der Substrataffinitäten von XYL und AP ergeben. Je höher die Gram(-)-Abundanz, desto höher war die Substrataffinität der Enzymsysteme. Gegenüber alter und degradierter Weiden, war der Umsatz der untersuchten Substrate im Oberboden der aktiv genutzten Weide drei- bis vierfach erhöht. In einem 5-jährigen Düngeexperiment in der Bergregenwaldregion der Anden Süd-Ecuadors wurden die Reaktionen des auf dieser Fläche N/P co-limitierten Grases (Setaria sphacelata), der Arbuskulären Mykorrhiza (AMF) sowie der Bodenmikroorganismen auf moderate N, P und N+P-Düngung untersucht. Die Zugabe von N+P erhöhte die oberirdische Biomasse (+61%) wohingegen die Wurzelbiomasse durch die Zugabe von P (+45%) anstieg. Die C:N:P Verhältnisse weisen auf veränderte P-Aufnahme oder Translokation von P in die Wurzeln hin. Im Besonderen verengte sich das Wurzel C:N and C:P in der P- und der N-Zugabe. Die aus dem Boden extrahierbaren C, N und P-Fraktionen wurden deutlich beeinflusst. Die Zugabe von P stimulierte die Biomasse Gram-(+)-Bakterien (+22%), die Abundanz der AMF (+46%) und die Brutto-N-Mineralisierung. Die Auswertungen deuten darauf hin, dass die Nährstoffanreicherung indirekt über die Veränderungen der Graswurzeln auf die Bodenorganismen wirkte. Die Ergebnisse bestätigen, dass N und P in den Reaktionen von co-limitierten Pflanzen eng miteinander verbunden sind. Vor allem aber steuert P grundlegend die Allokation von Ressourcen und wirkt damit auf andere Ökosystem-komponenten, z.B. auf die Struktur und Aktivität der Bodenmikroorganismen.

L’objectif principal de cette étude vise à documenter l’expérience scolaire et sociale d’élèves doués du secondaire, regroupés dans un programme « douance » du Québec. Les objectifs spécifiques sont de comprendre le point de vue des élèves en ce qui a trait à leur expérience académique et à leur expérience individuelle au sein de leur classe. Leur point de vue est donc au cœur de la démarche, afin de saisir leurs perceptions scolaires, sociales et individuelles des mesures pédagogiques dont ils bénéficient (regroupement, accélération, enrichissement). Pour ce faire nous nous sommes appuyés sur les modèles théoriques de la douance selon Renzulli et Gagné ainsi que sur les modèles théoriques de l’expérience scolaire selon Dubet et Rochex. Une approche qualitative qui s’appuie sur le récit de vie, l’entrevue semi-dirigée et l’entrevue de groupe a été privilégiée pour réunir et analyser les données issues des 12 participants. Nos résultats suggèrent que le programme douance est globalement apprécié par les élèves, notamment la dimension sociale du parcours scolaire. Les dimensions académiques et individuelles sont plus nuancées, notamment en raison de critiques concernant le manque d’accélération et le manque de différentiation pédagogique. Toutefois, il en résulte une expérience scolaire majoritairement positive pour ces élèves grâce au regroupement pendant l’ensemble de la scolarité du secondaire. Les résultats sont discutés dans la perspective d’offrir des pistes de réflexion pour les milieux scolaires qui souhaitent mieux répondre aux besoins des élèves doués. / The main objective of this study is to document the academic and social experience of gifted secondary school students, grouped together in a "gifted" program in Quebec. The specific objectives are to understand the students' perspective with regard to their academic experience and their individual experience within their class. Their point of view is therefore at the heart of the process, in order to capture their academic, social, and individual perceptions of the educational measures from which they benefit (regrouping, acceleration, enrichment). To do this we relied on theoretical models of giftedness according to Renzulli and Gagné as well as on theoretical models of school experience according to Dubet and Rochex. A qualitative approach that relies on life stories, semi-structured interviews, and group interview was favored to gather and analyze the data from the 12 participants. Our results suggest that the gifted program is generally appreciated by the students, in particular the social dimension of the school pathway. The academic and individual dimensions are more nuanced, in particular, because of criticisms concerning the lack of acceleration and the lack of educational differentiation. However, the result is a predominantly positive school experience for these students thanks to grouping throughout secondary schooling. The results are discussed in order to provide schools some advice and reflections to adequately meet the needs of gifted students.

Die im ökologischen Pflanzenbau oftmals durchgeführte Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug wird genutzt, um Unkräuter und Krankheitserreger möglichst wirksam zu regulieren, zusätzlich soll die Mineralisierung von Stickstoff im Boden angeregt werden. Eine intensive Bodenbearbeitung mit dem Pflug birgt jedoch ein erhöhtes Risiko der Bodenerosion durch Wind sowie Wasser, zudem wird die Bildung von Bodenverdichtungen im Wurzelbereich der angebauten Kulturpflanze gefördert. Der Einsatz des Pfluges führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch bei den einge-setzten Zugfahrzeugen, zusätzlich steigt der Arbeitszeitbedarf. Der vorliegende Versuch im ökologischen Landbau beschäftige sich mit den Effekten einer reduzierten Bodenbearbeitung mit dem Grubber und Direktsaat im Vergleich zu einer wendenden Bearbeitung mit Pflug auf Ertragsbildung, Unkrautwachstum und Stickstoffflüsse im Fruchtfolgeglied Erbse und Winterweizen. Hierzu erfolgte die Anlage eines Feldversuches am Standort Pinkowitz bei Dresden (Parabraunerde aus Löss, 55 Bodenpunkte) in einer 2- (Erbse) bzw. 3-faktoriellen (Weizen) Spaltanlage in den Jahren 2009 und 2010. Die Körnererbse wurde am 19.04.09 bzw. 08.04.10 nach einer Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug bzw. Grubber oder in Direktsaat eingesät. Eine Woche später erfolgte die Einsaat einer Untersaat mit Erdklee zur Gründüngung in der Hälfte der Parzellen. Am 26.10.09 bzw. 23.10.10 wurde Winterweizen analog zu den Saatsystemen zur Körnererbse (Pflug/Grubber/Direktsaat), jedoch im 90 Grad Winkel versetzt zur Einsaat der Erbse, eingesät. In einem Teilversuch wurde mittels 15N-Isotopenanreicherung von Erdklee-sprossmasse die Verfügbarkeit des Stickstoffes aus der Sprossmasse des Erdklees im Winterweizen quantifiziert. Ziel der Versuche war es die Effekte des Anbaus von Erbsen und Weizen bei konservierender Bodenbearbeitung im ökologischen Pflanzenbau im Vergleich zu einer intensiven Bodenbearbeitung zu identifizieren und daraus Strategien für einen verstärkten Einsatz von reduzierter Bodenbearbeitung und Direktsaat abzuleiten.   Es erfolgte die Erhebung der Sprosstrockenmasse von Erbse, Erdklee und Unkraut zu BBCH 20, 65 und 89, sowie vor der Saat des Weizens. Die Sprossmasse des Weizens und des Unkrautes erfolgte zu den BBCH-Stadien 39, 59 und 89 des Weizens. Zusätzlich wurden in beiden Kulturen zur Druschreife eine Beerntung per Hand und ein Kernparzellendrusch durchgeführt. Zeitnah zur Entnahme von Pflanzenproben fand eine Entnahme von Bodenproben zur Bestimmung des Nmin-Vorrates im Boden statt. Zudem erfolgten Erhebungen zur Bodentemperatur, der Lagerungsdichte des Bodens im Saathorizont und der Bodenfeuchte. Aus den gewonnenen Daten konnten mehrere Indizes und Kennzahlen zur Ertragsbildung und Stickstoffversorgung der angebauten Kulturpflanzen errechnet werden. Die Ertragsleistung der Körnererbse war nach einer reduzierten Bodenbearbeitung leicht, jedoch nicht signifikant vermindert. Auch eine Einsaat der Erbse in Direktsaat hatte lediglich in einem Versuchsjahr eine signifikante Minderung des Kornertrages zu Folge. Die Keimung des Erbsensaatgutes war nach Einsaat in Direktsaat beeinträchtigt und die Erbse konnte diesen verminderten Feldaufgang nicht kompensieren. Die verringerte Fähigkeit der Erbse zur Kompensation geringer Feldaufgänge wurde durch eine hohe Unkrautsprossmasse, einen geringen Stickstoffversorgungsindex der Erbse zur Blüte sowie einer hohen Lagerungsdichte des Bodens außerhalb des Säschlitzes verursacht. Um auch unter Direktsaat-bedingungen höhere Kornerträge zu erzielen müssen die genauen Ursachen für den geringen Feldaufgang ermittelt werden, da sich im vorliegenden lediglich Anhaltspunkte wie eine ungenaue Saatgutablege und ein verstärktes Auftreten von Pflanzenkrankheiten dafür ergeben haben. Die Folgekultur Winterweizen war nach einer Saat in Direktsaat im Vergleich zu Pflug und Grubber in der Ertragsbildung massiv beeinträchtigt. Wurde die Vorfrucht Erbse in Direktsaat gesät, zeigte sich ein leicht negativer Effekt auf den Kornertrag des Weizens unabhängig davon, ob die Folgefrucht Weizen nach einer Bodenbearbeitung mit Pflug und Grubber oder in Direktsaat gesät wurde. Eine einmalige Anwendung von Direktsaat bei Erbse war im vorliegenden Versuch auch unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus gut möglich, die Ertragsrückgang betrug 13,3 % in 2009 bzw. 26,2 % in 2010. Die Untersaat Erdklee reduzierte das Wachstum des Unkrautes in allen Varianten der Bodenbearbeitung und konkurrenzierte die Deckfrucht lediglich schwach, so dass in 2009 eine Minderung des Kornertrages um 1,1 dt ha-1 in 2010 um 4,6 dt ha-1 verzeichnet wurde. Die Beurteilung der Umsetzungsprozesse des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse mittels 15N-Spurenanreicherung von Winterweizen über das Aufbringen von angereichertem Erdkleesprossmaterial war in jeder Variante der Bodenbearbeitung sicher möglich. Die Aufnahme von Stickstoff aus der Erdklee-sprossmasse durch den Winterweizen ging mit Rücknahme der Bodenbearbeitungs-intensität zurück, so stammten zur Abreife des Weizens nach einer Pflugsaat 13,0 % des Stickstoffes im Spross des Weizens aus der Sprossmasse des Erdklees, nach Grubber bzw. Direktsaat betrug dieser Anteil 8,6 % bzw. 8,5 %. Die Mineralisierung des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse hielt jedoch nach konservierender Bodenbearbeitung insgesamt nicht lange an, so dass keine Steigerung der Korn-proteingehalte über eine zusätzliche Bereitstellung von Stickstoff während der Kornfüllungsphase erzielt werden konnte.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 2 Stand des Wissens 2.1 Effekte verschiedener Intensitäten der Bodenbearbeitung 2.2 Direktsaatversuche im ökologischen Landbau 2.3 Untersaat 2.4 N-Transfer aus der Untersaat in die Folgefrucht 3 Material und Methoden 3.1 Standorteigenschaften und Witterung 3.2 Versuchsaufbau 3.3 Probennahme und Probenaufarbeitung 3.4 Statistische Analysen 4 Ergebnisse 4.1 Zwischenfrucht 4.2 Erbse 4.2.1 Auflaufen der Erbse 4.2.2 Bestandsentwicklung und Kornertrag der Erbse 4.2.3 Harvest-Indizes und Stickstoffakkumulation 4.2.4 N-Aufnahme der Sommergerste 4.3 Winterweizen 4.3.1 Etablierung des Winterweizens 4.3.2 Bestandsentwicklung und Kornertrag des Winterweizens 4.3.3 Harvest-Indizes und Kornproteingehalt des Winterweizens 4.3.4 Nmin unter Winterweizen 4.4 Stickstoffaufnahme des Weizens aus 15N-markiertem Erdklee 5 Diskussion 5.1 Ertragsleistung Erbse 5.2 Ertragsleistung Winterweizen 5.3 Legume Untersaat Erdklee 5.4 15N-Anreicherung 6 Zusammenfassung 7 Literaturverzeichnis 8. Anhang Versicherung

This project stems out of the need to improve the quality of life for both animals and humans, and facilitate the interaction between both environments into one habitat. The design will serve as a framework for the co-habitation and interaction of humans and animals in one habitat. At the core of this dissertation lies the concept of an animan habitat. This term embodies the concept of an intergrated habitat for all species. In arriving at the final design, a sequential thought process was applied. The logic behind this process will now be outlined (each corresponding section will be addressed in this document). Exploring the diversity of Architectural habitats and products has made it evident that involving Architects and Interior Architects into projects concerning animal space design can benefit wild animals and humans alike. Research into South African recreational nature spaces show the importance of the conservation of these existing spaces to different parties on local, national and international levels. The investigation of the importance of experiential nature spaces in Tshwane and the Tshwane CBDs (section 2.2.2) shows the importance and location of an establishment (the National Zoological Gardens of South Africa) with great human experiential, and animal conservation opportunities. The study of the contributions of global zoos to the world (section 2.3) confirms that any designs need to consider the principles and ethics followed by these zoos-conservation, recreation, education, experience, research, and community values. Behavioural enrichment (section 2.4) as a conservation contribution of zoos is an aspect that can be reinterpreted and incorporated into animal enclosures to enrich their environments, and further educate visitors. Studies about zoo evolutions (section 2.5) through the ages show how thoughts about captive environments are evolving. The subsequent study of exhibit design (section 2.6) makes clear the importance of considering the needs of the environment, animals, zoo occupants and visitors alike. Furthermore, research into design styles and illusions (section2.6) prove that designs (using whichever approach) should consider the wellbeing of animals before educating or entertaining humans. Design illusions could instead be used to change mans’ negative perceptions about zoos and other conserving environments. A study into design elements and principles (as studied by Ching and Miller) are currently used at the Zoo (section 2.7) to claim human and animal spaces. A variety of precedent investigations (section 3) make it clear that other institutions, zoos, reserves, bird parks, discovery centres, playgrounds, and an amphitheater, individuals (the work of Frei Otto) or companies (lightweight structure experts) offer products and techniques that could well suit animan space design. The result of the above is the cohabitation and respect for humans, animal and the environment in a bidirectional habitat. This forms the core of the animan concept and approach for the design of the Parrot Animan Precinct at the National Zoological Gardens of South Africa (Zoo). This development is a turnkey solution comprising of Site Selection and Study (section 4); Design Discourse (section 5); Technical Investigation (section 6) and Design Drawings (section 7). / Dissertation (MInt(Prof))--University of Pretoria, 2006. / Architecture / unrestricted

This thesis pertains to two R&D objectives associated with deploying TMFD sensor technology for meeting AARST-NRPP metrics for Radon (Rn) in-air detection, as well as for monitoring of ultra-trace actinides in air, amidst other Rn-progeny alpha emitting radionuclides. A challenge has persisted over the past 40+ years for detecting trace actinides in air amidst a 100-1000x higher Rn-progeny background. This thesis had a primary aim for addressing this challenge, and developing and assessing for a novel technology solution. Both objectives were successfully met. Methods, designs, and experimental effects of apparatus are discussed for successful Rn and progeny detection for 1-100 pCi/L concentration levels, as well as for Rn-progeny “blind” spectroscopic detection of 10-12 μCi/cc concentrations of actinides (Pu/U/Am) in air. The resulting CTMFD based technology was compared with the state-of-art “Alpha Sentry” CAM system and found to offer superior performance in multiple categories, and ~18x improvement in time to detect (e.g. at 0.02 DAC in 3 hrs vs ~70 hrs for state-of-art) for actinides while also remaining ~100% blind to ~102x higher Rn-progeny background; and, with 1 keV energy resolution vs ~300-400 keV for Alpha Sentry.

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<p>  </p> <p>A <em>digital twin</em> (DT), which keeps track of nuclear reactor history to provide real-time predictions, has been recently proposed for nuclear reactor monitoring. A digital twin can be implemented using either a differential equations-based physics model, or a data-driven machine learning model<strong>. </strong>The principal challenge in physics model-based DT consists of achieving sufficient model fidelity to represent a complex experimental system, while the main challenge in data-driven DT appears in the extensive training requirements and potential lack of predictive ability. </p> <p>In this thesis, we investigate the performance of a hybrid approach, which is based on physics-informed neural networks (PINNs) that encode fundamental physical laws into the loss function of the neural network. In this way, PINNs establish theoretical constraints and biases to supplement measurement data and provide solution to several limitations of purely data-driven machine learning (ML) models. We develop a PINN model to solve the point kinetic equations (PKEs), which are time dependent stiff nonlinear ordinary differential equations that constitute a nuclear reactor reduced-order model under the approximation of ignoring the spatial dependence of the neutron flux. PKEs portray the kinetic behavior of the system, and this kind of approach is the basis for most analyses of reactor systems, except in cases where flux shapes are known to vary with time. This system describes the nuclear parameters such as neutron density concentration, the delayed neutron precursor density concentration and reactivity. Both neutron density and delayed neutron precursor density concentrations are the vital parameters for safety and the transient behavior of the reactor power. </p> <p>The PINN model solution of PKEs is developed to monitor a start-up transient of the Purdue University Reactor Number One (PUR-1) using experimental parameters for the reactivity feedback schedule and the neutron source. The facility under modeling, PUR-1, is a pool type small research reactor located in West Lafayette Indiana. It is an all-digital light water reactor (LWR) submerged into a deep-water pool and has a power output of 10kW. The results demonstrate strong agreement between the PINN solution and finite difference numerical solution of PKEs. We investigate PINNs performance in both data interpolation and extrapolation. </p> <p>The findings of this thesis research indicate that the PINN model achieved highest performance and lowest errors in data interpolation. In the case of extrapolation data, three different test cases were considered, the first where the extrapolation is performed in a five-seconds interval, the second where the extrapolation is performed in a 10-seconds interval, and the third where the extrapolation is performed in a 15-seconds interval. The extrapolation errors are comparable to those of interpolation predictions. Extrapolation accuracy decreases with increasing time interval.</p>

В представленной работе на тему «Исследование комбинированной технологии переработки медно-цинковых промпродуктов» произведены теоретические и лабораторные исследования по определению оптимальной технологии переработки медно-цинковых сульфидных промпродуктов гидрометаллургическим способом. Рассмотрены две эффективные технологии, проведено сравнение по объективным показателям, сделаны экологоэкономический и экономический расчеты. / In this study, entitled "Study of the combined technologies of processing of copper-zinc middlings" produced theoretical and laboratory studies to determine the best technology processing of copper-zinc sulphide middlings hydro- metallurgical method. Two efficient technologies are considered, compared to objective indicators, are made of ecological, and economic calculations.

The escalating demand for metals driven by advancements in renewable energy technologies and hightech products has underscored the significance of understanding and characterizing ore deposits. This study focuses on the Ertelien Ni-Cu deposit in Norway, a region rich in nickel, cobalt, and copper resources—essential components for the transition to a sustainable energy future. The deposit, located within the Kongsberg belt, holds substantial economic potential due to its Ni-Cu-Co sulfide mineral enrichment. Previous assay results from drill cores, optical microscopy, and electron probe micro-analysis were employed to characterize the mineralogy and based on this interpreter the formation mechanisms, and enrichment processes that formed the deposit.  The Ertelien deposit represents an igneous origin with significant Ni-Cu-Co content estimated at 2.7 million metric tons, with grades of 0.83%, 0.69%, and 0.06%, respectively, within a gabbronorite intrusive body. Optical microscopy and electron probe micro-analysis revealed a complex mineral assemblage including common silicates such as plagioclase, pyroxene, amphibole, mica, olivine, and others, as well as sulfides such as pyrite, chalcopyrite, pyrrhotite, pentlandite.  The primary objective of this study is to conduct an in-depth examination of the geological, mineralogical, and enrichment aspects of the Ertelien deposit. Specifically, primary magmatic and assimilation processes involved in the formation of Ni-Cu-deposits were be evaluated, as well as any potential metal redistribution resulting from secondary processes. Mineralogical studies, facilitated by combining optical microscopy and electron microprobe analysis provided important information on the mechanisms contributing to metal enrichment in or deposits. Optical microscopy and electron probe microanalysis revealed a complex mineral assemblage including common silicates such as plagioclase, pyroxene, amphibole, mica, olivine, and others, as well as sulfides such as pyrite, chalcopyrite, pyrrhotite, pentlandite.  The analyzed rock suite spans a range of compositions from gabbroic to tonalite, with MgO concentrations varying from 0.38 to 22.96 wt.%. Overall, there is a discernible trend of sulfur enrichment in or near samples characterized by low MgO and high Na2O and CaO contents, suggesting that sulfide saturation is likely associated with the assimilation of S-bearing gneisses into which the Ertelien gabbronorites intruded. Ni concentrations exhibit an increasing trend with depth. The nickel-to-cobalt ratio (Ni/Co) displays a discernible pattern that correlates with sulfide crystallization during the process of magmatic fractionation. Notable distinctions observed among groups characterized by differing Ni/Co contents in chalcopyrite, pentlandite, pyrrhotite, and pyrite reveal distinct trends in Ni concentrations. In conjunction with the presence of sphalerite and Ag-pentlandite, which are indicative of lower temperature origin compared to magmatic activity, all these observations provide compelling indications of diverse potential sources, including variations in magma compositions and the influence of hydrothermal processes.  Investigating ore formation conditions enhances the mining sector's ability to identify high-potential mineralization areas, vital for ensuring a stable supply of metals essential for renewable energy systems, electric vehicles, and advanced electronics. / Den eskalerande efterfrågan på metaller som drivs av framsteg inom förnybar energiteknik och högteknologiska produkter har understrukit betydelsen av att förstå och karakterisera malmfyndigheter. Denna studie fokuserar på Ertelien Ni-Cu-fyndigheten i Norge, en region rik på nickel-, kobolt- och kopparresurser – väsentliga komponenter för övergången till en hållbar energiframtid. Fyndigheten, som ligger inom Kongsbergsbältet, har en betydande ekonomisk potential på grund av dess Ni-Cu-Cosulfidmineralanrikning. Tidigare analysresultat från borrkärnor, optisk mikroskopi och elektronsondsmikroanalys användes för att karakterisera mineralogin och baserat på denna tolk för bildningsmekanismerna och anrikningsprocesserna som bildade fyndigheten.  Ertelien-avlagringen representerar ett magmatiskt ursprung med betydande Ni-Cu-Co-innehåll uppskattat till 2.7 miljoner ton, med halter på 0.83%, 0.69% respektive 0.06% inom en gabbronorit-intrusiv kropp. Optisk mikroskopi och elektronsondsmikroanalys avslöjade en komplex mineralsammansättning inklusive vanliga silikater som plagioklas, pyroxen, amfibol, glimmer, olivin och andra, såväl som sulfider som pyrit, kolopirit, pyrrotit, pentlandit.  Det primära syftet med denna studie är att genomföra en djupgående undersökning av de geologiska, mineralogiska och anrikningsaspekterna av Ertelienfyndigheten. Specifikt utvärderades primära magmatiska och assimileringsprocesser involverade i bildandet av Ni-Cu-avlagringar, såväl som eventuell metallomfördelning till följd av sekundära processer. Mineralogiska studier, underlättade genom att kombinera optisk mikroskopi och elektronmikrosondanalys gav viktig information om de mekanismer som bidrar till metallanrikning i eller avlagringar. Optisk mikroskopi och elektronsondsmikroanalys avslöjade en komplex mineralsammansättning inklusive vanliga silikater som plagioklas, pyroxen, amfibol, glimmer, olivin och andra, såväl som sulfider som pyrit, kolopirit, pyrrotit, pentlandit.  Den analyserade bergsviten sträcker sig över en rad kompositioner från gabbroic till tonalit, med MgOkoncentrationer som varierar från 0.38 till 22.96 viktprocent. Sammantaget finns det en urskiljbar trend av svavelanrikning i eller nära prover som kännetecknas av lågt MgO och högt Na2O- och CaO-innehåll, vilket tyder på att sulfidmättnad sannolikt är associerad med assimileringen av S-bärande gnejser i vilka Ertelien-gabbronoriterna inträngde. Ni-koncentrationer uppvisar en ökande trend med djupet. Förhållandet nickel till kobolt (Ni/Co) visar ett urskiljbart mönster som korrelerar med sulfidkristallisation under processen för magmatisk fraktionering. Anmärkningsvärda skillnader som observerats bland grupper som kännetecknas av olika Ni/Co-halter i karbonat, pentlandit, pyrrotit och pyrit avslöjar distinkta trender i Nikoncentrationer. I samband med närvaron av sfalerit och Ag-pentlandit, som indikerar lägre temperaturursprung jämfört med magmatisk aktivitet, ger alla dessa observationer övertygande indikationer på olika potentiella källor, inklusive variationer i magmasammansättningar och påverkan av hydrotermiska processer.  Att undersöka malmbildningsförhållanden förbättrar gruvsektorns förmåga att identifiera mineraliseringsområden med hög potential, avgörande för att säkerställa en stabil tillgång på metaller som är nödvändiga för förnybara energisystem, elfordon och avancerad elektronik.