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The development of base metal electrodes that can act as active and stable oxygen generating electrodes in water electrolysis systems, especially at low pH levels, remains a challenge. The use of suspensions as electrolytes for water splitting has until recently been limited to photoelectrocatalytic approaches. A high current density (j=30 mA/cm2) for water electrolysis has been achieved at a very low oxygen evolution reaction (OER) potential (E=1.36 V vs. RHE) using a SnO2/H2SO4 suspension-based electrolyte in combination with a steel anode. More importantly, the high charge-to-oxygen conversion rate (Faraday efficiency of 88% for OER at j=10 mA/cm2 current density). Since cyclic voltammetry (CV) experiments show that oxygen evolution starts at a low, but not exceptionally low, potential, the reason for the low potential in chronoamperometry (CP) tests is an increase in the active electrode area, which has been confirmed by various experiments. For the first time, the addition of a relatively small amount of solids to a clear electrolyte has been shown to significantly reduce the overpotential of the OER in water electrolysis down to the 100 mV region, resulting in a remarkable reduction in anode wear while maintaining a high current density.
Background
The current development of sensor technologies towards ever more cost-effective and powerful systems is steadily increasing the application of low-cost sensors in different horticultural sectors. In plant in vitro culture, as a fundamental technique for plant breeding and plant propagation, the majority of evaluation methods to describe the performance of these cultures are based on destructive approaches, limiting data to unique endpoint measurements. Therefore, a non-destructive phenotyping system capable of automated, continuous and objective quantification of in vitro plant traits is desirable.
Results
An automated low-cost multi-sensor system acquiring phenotypic data of plant in vitro cultures was developed and evaluated. Unique hardware and software components were selected to construct a xyz-scanning system with an adequate accuracy for consistent data acquisition. Relevant plant growth predictors, such as projected area of explants and average canopy height were determined employing multi-sensory imaging and various developmental processes could be monitored and documented. The validation of the RGB image segmentation pipeline using a random forest classifier revealed very strong correlation with manual pixel annotation. Depth imaging by a laser distance sensor of plant in vitro cultures enabled the description of the dynamic behavior of the average canopy height, the maximum plant height, but also the culture media height and volume. Projected plant area in depth data by RANSAC (random sample consensus) segmentation approach well matched the projected plant area by RGB image processing pipeline. In addition, a successful proof of concept for in situ spectral fluorescence monitoring was achieved and challenges of thermal imaging were documented. Potential use cases for the digital quantification of key performance parameters in research and commercial application are discussed.
Conclusion
The technical realization of “Phenomenon” allows phenotyping of plant in vitro cultures under highly challenging conditions and enables multi-sensory monitoring through closed vessels, ensuring the aseptic status of the cultures. Automated sensor application in plant tissue culture promises great potential for a non-destructive growth analysis enhancing commercial propagation as well as enabling research with novel digital parameters recorded over time.
Background
Spinach is a nitrogen (N) demanding crop with a weekly N uptake of up to 60 kg ha–1. Consequently, a high N supply is required, which can temporarily lead to high quantities of nitrate (NO3–) being at risk of leaching.
Aims
The objective of this study was to develop a N fertilization approach to reduce the risk of NO3– leaching in field-grown spinach production without adversely affecting crop yield and quality at an early and late harvest stage.
Methods
Ten fertilization trials were conducted to compare different base fertilization rates and splits of top dressings. For top dressings, granulated fertilizers or foliar sprays were used. In a further treatment, N supply was reduced by withholding the second top dressing of 50–70 kg ha−1.
Results
Nitrate concentration at risk of leaching was considerably reduced by decreasing the base fertilizer rate as well as by splitting the top dressing. However, at an early harvest stage, total aboveground dry mass was reduced by, on average, 6% by these measures across all seasons. In contrast, at a later harvest stage, spinach was less affected by the fertilizer schedule. Urea foliar sprays proved to be insufficient in promoting plant growth and caused leaf necrosis. A reduced N supply led to impaired plant growth and yellowish leaves in both spring and winter.
Conclusions
Base N fertilization of spinach is only required in spring, but not in other seasons. Despite slight yield reduction, the top dressing should be split to reduce the risk of NO3− leaching after an early harvest.
Besides yield reduction weeds have positive effects, like enhancing biodiversity or reducing soil erosion. The aim of the work is to enhance biodiversity without yield losses. In growing season 2021/22 a field experiment with winter triticale was conducted to experience the impact of mechanical weed control, sowing date and sowing rate. Especially hoeing had a positive impact on vegetative growth and grain yield while weed growth was inhibited but weed biodiversity stayed equal or increased. A lower seed rate or an earlier sowing date made in general no difference at flowering or harvesting stage.
Das Thema Building Information Modeling (BIM) hat sich in den letzten Jahren zu einem immer bedeutenderen Thema für die Infrastrukturplanung in Deutschland entwickelt. Die BIM-Methode wird hier bereits seit 2015 anhand von Pilotprojekten umgesetzt und erprobt. Die in enger Verbindung stehende Landschafts- und Umweltplanung findet bisher jedoch weiterhin in 2D statt und wird nicht in die BIM-basierte Arbeitsweise integriert. Potenzielle Vorteile einer Integration der Landschafts- und Umweltplanung können daher aktuell nicht genutzt werden.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die exemplarische Integration der Landschafts- und Umwelt-planung in ein mit BIM umgesetztes Straßenbauprojekt. Untersuchungsgegenstand ist das BIM-Pilotprojekt Verfügbarkeitsmodell A10/A24. Entwickelt wurde ein Fachmodell Land-schaft_Freianlage. Dieses dient der Einbindung der festgelegten und vordefinierten Um-weltbelange und landschaftspflegerischen Maßnahmen in die vorhandene Struktur des Ko-ordinationsmodells A10/A24.
Die Bearbeitung richtet sich insbesondere auf die Umsetzung der landschaftspflegerischen Begleitplanung (LBP) in die landschaftspflegerische Ausführungsplanung (LAP) sowie das Betreiben. Aufbauend auf allgemeine BIM-Ziele werden 3 spezifische Anwendungsfälle for-muliert. Hieraus lassen sich 3 Teil-Fachmodelle und die jeweils erforderlichen BIM-Klassen und zugeordnete Eigenschaften ableiten. Die erarbeiteten Datenstrukturen werden durch die Fachgruppe BIM in der Landschaftsarchitektur als Beitrag zum Katalog 'BIM-Klassen der Verkehrswege' (buildingSMART 2022) weiterentwickelt und können zur nationalen BIM-(Vor-)Standardisierung beitragen.
Die praktische Umsetzung erfolgt mit Hilfe der CAD-BIM-Software Autodesk Civil 3D und der BIM-Management-Software DESITE md pro. Die Teilmodelle werden in das IFC-Format exportiert. In der BIM-Management-Software erfolgt die weitere Anreicherung mit Informa-tionen, die Integration in das gewerkeübergreifende Koordinationsmodell des Verfügbar-keitsmodells A10/A24 sowie die weitere Auswertung.
Besonders eindrucksvoll zeigt eine 4D-Bauablaufvisualisierung die Potenziale der Integra-tion der Landschafts- und Umweltplanung. Die Informationen zu den zu beachtenden Maß-nahmen der Landschafts- und Umweltplanung stehen für alle Baubeteiligten während des gesamten Prozesses benutzerfreundlich zur Verfügung. Dies kann zur Vermeidung von Umweltschäden beitragen und wird als großer Gewinn insbesondere für die Umweltbaube-gleitung angesehen, aber auch für die lange Phase des Betreibens, in der Informationen zu umzusetzenden Umweltmaßnahmen weiterhin zur Verfügung stehen.
To assess the effect of intercropping on malting quality a field trial with spring barley (Hordeum vulgare) and legume (pea) as well as non-legume (camelina and linseed) intercrops in two additive seeding ratios as well as sole cops was established in 2017 at the organic experimental station of University of Applied Sciences Osnabrück in North-Western Germany. Two tested malting barley cultivars (cv. Marthe and cv. Odilia) showed different performance, but all variants achieved brewing quality. Results after two years indicate that linseed and camelina were able to limit protein content. For best land-use efficiency of malting barley production intercropping with linseed showed best results. Mixed intercropping can help to promote internal efficiency loops and is therefore a promising sustainable intensification strategy for more resilient future crop production under changing climate conditions.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem BIM-basierten (Building Information Modeling) Bauantrag und der Frage, welche Anforderungen hierfür bei BIM-Modellen der Außenanlagenplanung zu berücksichtigen sind.
Das Baugenehmigungsverfahren, wie man es heute kennt, ist zeit-, kosten- und personalintensiv sowie von langen Laufzeiten geprägt. Im Hinblick auf aktuelle Herausforderungen für die Planungs- und Baubranche wie Klimaanpassung, Verkehrswende und Wohnungsnot bei gleichzeitig immer komplexer werdenden bauordnungs- und bauplanungsrechtlichen Anforderungen ist eine Modernisierung des Bauantragsverfahrens unabdingbar. Mit dem Standardisierungsprojekt ,Austauschstandards im Bau- und Planungsbereich‘ des IT-Planungsrates wird daher seit einigen Jahren die Digitalisierung des Baugenehmigungsverfahrens vorangetrieben. So soll der Austausch von Daten und Informationen zwischen allen Beteiligten (planende Stelle, Genehmigungsstelle Antragsteller*innen usw.) zukünftig digital und unter bundesweit verbindlichen, herstellerneutralen, offenen Datenstandards erfolgen. Gleichzeitig ermöglicht die Einführung des digitalen Baugenehmigungsverfahrens auch die Einbindung von BIM-Modellen. Wie diese im digitalen Bauantragsverfahren genutzt werden können, welche Anforderungen diese erfüllen müssen und welche Chancen und Mehrwerte dadurch entstehen (z. B. durch die teilautomatisierte Regelprüfung von bauordnungs- und bauplanungsrechtlichen Anforderungen) wurde bereits im Forschungsprojekt ‚BIM-basierter Bauantrag‘ im Rahmen der Forschungsinitiative ‚Zukunft Bau‘ untersucht. Hierbei wurden allerdings insbesondere Gebäudemodelle betrachtet.
Zunehmend wird die Anwendung der BIM-Methode jedoch auch von der Landschaftsarchitektur gefordert. Aufgrund bisher nicht definierter Objekte im internationalen, herstellerneutralen Austauschstandard von BIM-Modellen IFC (Industry Foundation Classes) für den Bereich Landschaft, ist die Teilhabe an BIM-Prozessen zurzeit noch eine große Herausforderung für die Landschaftsarchitektur. So fehlen neben Objekten des Freiraums Standards sowohl hinsichtlich der Modellierung als auch für die zu beschreibenden Attribute in den erforderlichen Detaillierungsgraden.
Ziel dieser Arbeit ist es daher, Anforderungen an Außenanlagenmodelle für den BIM-basierten Bauantrag zu untersuchen und in eine Modellierungsrichtlinie umzusetzen. Ein weiteres Ziel ist es, mögliche Chancen der teilautomatisierten Regelprüfung von Bauvorschriften für Außenanlagen aufzuzeigen. Hierfür erfolgt zunächst eine Dokumentenanalyse von verschiedenen Bauvorlagenverordnungen. Des Weiteren werden auch die Vorgaben für den Detaillierungsgrad LOD200 (Level of Detail) untersucht. Die Umsetzung der Modellierungsrichtlinie erfolgt exemplarisch am Beispiel der Außenanlagenplanung des Bauvorhabens ‚Elbtower‘ in Hamburg. An diesem Beispiel werden die für den Bauantrag relevanten Objekte des Freiraums und deren geometrischen und semantischen Anforderungen identifiziert. Für Objekte, die bisher nicht im IFC-Standard klassifiziert sind, werden zudem Klassifizierungsvorschläge gemacht, um eine mögliche Aufnahme in die IFC zu forcieren. Die Umsetzbarkeit der Modellierungsrichtlinie wird beispielhaft mit der BIM-Software ‚Autodesk Revit´ verifiziert. Abschließend werden die Möglichkeiten der teilautomatisierten Regelprüfung von bauordnungs- und bauplanungsrechtlichen Anforderungen an Außenanlagenmodelle anhand exemplarisch ausgewählter Prüffälle untersucht.
Animal husbandry methods also play an important role in public discussion, as animal welfare is often valued in society by visual perceptions. In this context, there is often an idealized idea of livestock husbandry and nutrition, which is staged by ideal-typical images. In the minds of many citizens, nature-loving images trigger a positive imagination that results from the longings of urban living conditions. Media and stakeholder analyses indicate that the use of straw in livestock husbandry and nutrition also has a positive impact on the welfare of livestock. According to this, straw is preferred by the public for more animal welfare.
But what is not considered is the fact that the straw must be of impeccable hygienic quality. Fungal infestation and the formation of mycotoxins in straw can cause diseases in livestock with consequences for animal welfare.
The first evaluation of a perfect straw quality also takes place in science through sensory tests, i.e. through smell, grip, colour and impurities. Only in the case of abnormalities in the sensory tests are further examinations indicated, such as microbiological examination procedures.
The hygienic properties of straw were examined on the basis of these assessment criteria. In addition to the microbiological-hygienic tests, the sensors of the straw were also tested.
The results show that there are no abnormalities in the sensory examination of the hygiene status. This was to observe an impeccable hygiene status.
However, the microbiological-hygienic investigations showed that the straw had microbiological as well as mycotoxin loads above the orientation values. This can have negative health effects, such as diseases for farm animals.
The scientific results led to the conclusion: The public discussion about animal welfare, which is often conducted primarily on the basis of visual impressions, could gain in scientific resilience if it includes objective results such as microbiological analyses in addition to images in order to evaluate animal welfare in livestock farming
Animal husbandry methods also play an important role in public discussion, as animal welfare is often valued in society by visual perceptions. In this context, there is often an idealized idea of livestock husbandry and nutrition, which is staged by ideal-typical images. In the minds of many citizens, nature-loving images trigger a positive imagination that results from the longings of urban living conditions. Media and stakeholder analyses indicate that the use of straw in livestock husbandry and nutrition also has a positive impact on the welfare of livestock. According to this, straw is preferred by the public for more animal welfare. But what is not considered is the fact that the straw must be of impeccable hygienic quality