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Development of a modelling system for prediction and regulation of livestock waste pollution in the humid tropics

Introduction: In Malaysia, excessive nutrients from livestock waste management systems are currently released to the environment. Particularly, large amounts of manure from intensive pig production areas are being excreted daily and are not being fully utilised. Alternatively, the excess manure can be applied as an organic fertiliser source in neighbouring cropping systems on the small landholdings of the pig farms to improve soil fertility so that its nutrients will be available for crop uptake instead of being discharged into water streams. Thus, there is a need for better tools to analyse the present situation, to evaluate and monitor alternative livestock production systems and manure management scenarios, and to support farmers in the proper management of manure and fertiliser application. Such tools are essential to quantify, and assess nutrient fluxes, manure quality and content, manure storage and application rate to the land as well as its environmental effects. Several computer models of animal waste management systems to assist producers and authorities are now available. However, it is felt that more development is needed to adopt such models to the humid tropics and conditions of Malaysia and other developing countries in the region. Objectives: The aim is to develop a novel model to evaluate nutrient emission scenarios and the impact of livestock waste at the landscape or regional level in humid tropics. The study will link and improve existing models to evaluate emission of N to the atmosphere, and leaching of nutrients to groundwater and surface water. The simulation outputs of the models will be integrated with a GIS spatial analysis to model the distribution of nutrient emission, leaching and appropriate manure application on neighbouring crop lands and as an information and decision support tool for the relevant users.

Sukzession und Alternativen in der forstlichen Rekultivierung in Kiesgruben

Nach heutigem Stand des Wissens und der Technik ist die forstliche Rekultivierung von Kiesgruben und Steinbrüchen sehr kosten- und energieaufwendig und dennoch vielfach nicht zufriedenstellend. Die vorliegende, auf mehrere Jahre angelegte Untersuchung befasst sich mit der Vegetationsentwicklung (ungelenkte Sukzession) in für forstliche Pflanzungen vorbereiteten Rekultivierungsflächen, und zwar auf 'rohem und mit Waldoberbodenauflage (mit entsprechendem Diasporenreservoir) behandeltem Rekultivierungssubstrat. Von besonderem Interesse sind hierbei die Gehölze. In zwei Versuchsanlagen (Kiesgrube, Versuchsgelände des Institutes) mit 32 Versuchsparzellen à 2,1 x 2,1 m bzw. 1,5 x 1,5 m werden vier Varianten werden untersucht: Rohboden (Bodengemisch), Auflage von Altwaldoberboden auf Rohboden, beide Varianten jeweils ohne und mit Strohabdeckung. Von April bis Oktober 1999 wurden acht mal Anzahl und Deckung der Arten höherer Pflanzen der Versuchsparzellen aufgenommen sowie der Diasporenregen auf die Versuchsanlage erfaßt. Um die Herkunft der keimenden Pflanzen zu erfassen, wurde neben der Erfassung des Diasporenregens mittels Keimversuchen das Diasporenreservoir der Ausgangssubstrate (Rohboden, Waldoberboden) ermittelt sowie die Flora der unmittelbaren Umgebung erfaßt. Des weiteren werden klimatische Daten einbezogen sowie auf dem Versuchsgelände standörtliche Parameter (Bodenfeuchte in unterschiedlichen Tiefen) gemessen. Es zeigen sich signifikante Unterschiede in der Besiedlungsentwicklung und der Artenzusammensetzung der verschiedenen Varianten. Die Besiedlung erfolgte am raschesten und mit höchsten Deckungsgraden auf Versuchsparzellen mit einer Auflage von Altwaldoberboden. Hier entwickelten sich erst Schlagfluren, im zweiten Jahr breitete sich verstärkt die Brombeere aus. Gehölze treten nur vereinzelt auf. Auf den Rohbodenparzellen siedelten sich erwartungsgemäß Pionier- und Ruderalarten an, die Besiedlung erfolgte gegenüber der Waldbodenvariante jedoch verzögert und nicht so üppig. Die Dynamik auf Parzellen mit Strohauflage wurde im ersten Jahr vor allem von Weizenpflanzen, im zweiten von Ruderalarten bestimmt; Arten der obigen Varianten traten stark verzögert und nur in Einzelexemplaren auf. Für gesicherte erste Prognosen reicht der kurze Untersuchungszeitraum (April bis November 1999) noch nicht aus. Bezüglich der Gehölzentwicklung lassen sich auf einzelnen Rohbodenparzellen Anzeichen für die Entwicklung von Weidengebüschen oder Brombeergestrüppen erkennen. Auf den Parzellen mit Waldbodenauflage wird sich in den nächsten Jahren möglicherweise die Brombeere durchsetzen und andere Pflanzen unterdrücken.

FP6-SUSTDEV, Desertification Mitigation and Remediation of Land (DESIRE): a global approach for local solutions

Fragile arid and semi-arid ecosystems are in urgent need of integrated conservation approaches that can contribute significantly to prevent and reduce the widespread on-going land degradation and desertification processes, such as erosion, flooding, overgrazing, drought, and salinization. The DESIRE project will establish promising alternative land use and management conservation strategies based on a close participation of scientists with stakeholder groups in the degradation and desertification hotspots around the world. This integrative participatory approach ensures both the acceptability and feasibility of conservation techniques, and a sound scientific basis for the effectiveness at various scales. DESIRE employs a bottom up approach such as is favoured by the UNCCD: i) degradation and desertification hotspots and stakeholder groups will be identified in all countries surrounding the Mediterranean, and in 6 external nations facing similar environmental problems, ii) desertification indicator sets will be defined in a participatory approach and a harmonized information system will be constructed to organize socio-economic and geoinformation data and tools for active dissemination; iii) new and existing conservation strategies will be defined with the stakeholder communities; iv) these strategies will be implemented in the field, and monitored and modeled to quantify their effectiveness at various scales; v) the results will be extrapolated using both the indicator sets, geoinformation data, and integrated modeling systems combining socio-economic and environmental aspects; vi) finally the results will be translated to a series of practical guidelines for good agricultural practices and environmental management, which will be disseminated to practitioners, agricultural extensionists, governmental authorities, policy makers, NGOs, land users, land owners, and local communities. Prime Contractor: Alterra B.V.; Wageningen; Netherlands.

Trees in multi-Use Landscapes in Southeast Asia (TUL-SEA): A Negotiation Support Toolbox for Integrated Natural Resource Management

Trees use water while storing carbon; tree crops replace natural forest while reducing poverty; market-oriented monocultures compete with risk-averse poly-cultures, trading off income and risk; plantations displace smallholders, trading off local rights and income opportunities; national reforestation programs use public resources, promising an increase in environmental services that may not happen. Trees in all these examples are closely linked to tradeoffs and conflict, exaggerated expectations and strong disappointment. Integrated Natural Resource Management (INRM) requires site-specific understanding of tradeoffs between and among the goods and services that trees in agro-ecosystems can provide. It is thus costly when compared to readily scalable green revolution technologies. Replicable, cost-effective approaches are needed in the hands of local professionals with interdisciplinary skills to help stakeholders sort out positive and negative effects of trees in multi-use landscapes ( agroforestry) on livelihoods, water and (agro) biodiversity, associated rights and rewards, and thus on Millenium Development Goals (reducing poverty - promoting equitable forms of globalisation - building peace). ICRAF in SE Asia has developed a negotiation support approach for reducing conflict in multi-use landscapes. The approach aims to bridge perception gaps between stakeholders (with their local, public/policy and scientific knowledge paradigms), increase recognition and respect for these multiple knowledge systems, provide quantification of tradeoffs between economic and environmental impacts at landscape scale, and allow for joint analysis of plausible scenarios. Building on the achievements of participatory rural appraisal, we can now add quantitative strengths with the toolbox for tradeoff analysis. The TUL-SEA project (NARS, ICRAF and Hohenheim) will in 3 years lead to: Tests of cost-effectiveness of appraisal tools for tradeoff analysis in a wide range of agroforestry contexts in SE Asia represented by 15 INRM case studies; building on ASB (Alternatives to Slash and Burn; http://www.asb.cgiar.org/) benchmark areas with significant positive local impacts on poverty, environment and peace (www.icraf.org/sea/Publications/searchpub.asp?publishid=1290); Enhanced national capacity in trade-off analysis, information-based INRM negotiations and ex ante impact assessments; An integrated toolbox ready for widespread application. The toolbox consists of instruments for rapid appraisal of landscape, tenure conflict, market, hydrology, agrobiodiversity and carbon stocks, and simulation models for scenario analysis of landscape-level impacts of changes in market access or agroforestry technology.

FP6-SUSTDEV, Groundwater Artificial recharge Based on Alternative sources of wateR: aDvanced INtegrated technologies and managEment 8GABARDINE)

Aquifers are the main source of water in most semi-arid areas of the Mediterranean basin. As a result of over-exploitation hydrologic deficits of varying acuity prevail in these areas. Seawater intrusion and pollution have been identified as the primary factors for quality degradation. Further deterioration can be expected based on trends in the precipitation regime attributed to climate change. The objective of this project is to identify alternative sources of water and to investigate the feasibility, both environmental and economic of their utilization. Alternative water sources to be artificially recharged comprise: surface water runoff, treated effluent, and imported water. Furthermore, brackish water bodies, present in many aquifers could be utilised after desalination. The project structured into eight work-packages comprehensively addresses all issues related to the problem: expected precipitation rates, recharge and water budgets, identification of potential alternative water sources and technologies for their utilization, development of tools for the management of groundwater resources under artificial recharge conditions, aquifer vulnerability assessment, characterization of the unsaturated zone, and mixing effects. Four test sites have been selected for practical application of the approach. Substantial field testing, integration of technologies and findings to ensure optimal implementations of aquifer recharge alternatives, quantification of socio-economic impacts and development of dissemination platform are planned. Finally a carefully designed project management shall drive and accompany the project execution in order to ascertain consistency and efficiency.

Zivilgesellschaft und Protest. Zur Geschichte der Umweltbewegung in der Bundesrepublik Deutschland zwischen 1945 und 1980 am Beispiel Bayerns

Die Doktorarbeit beschäftigt sich mit Zivilgesellschaft und Protest anhand der Geschichte der Naturschutz- und Umweltbewegung in Bayern zwischen 1945 und 1980. Vor dem Hintergrund gesamtgesellschaftlicher und -politischer Veränderungen werden zentrale Konfliktfelder und Akteure untersucht. Es handelt sich dabei um die Bereiche Wasserkraft, Atomkraft und Tourismus sowie den Bund Naturschutz in Bayern, den Touristenverein 'Die Naturfreunde', den Deutschen Alpenverein sowie Bürgerinitiativen, v.a. aus dem Bereich der Anti-AKW-Bewegung. Fragestellung: Es wird eruiert, unter welchen Gegebenheiten Umweltfragen zu zentralen gesellschaftlich-politischen Anliegen wurden. Im Mittelpunkt steht die Rolle zivilgesellschaftlicher Organisationen bei der Etablierung von Themen in der öffentlichen Diskussion und bei deren politischer Umsetzung. Zentral ist dabei das Handeln der Naturschutz- und Umweltbewegung in Konfliktsituationen. Schwerpunkte liegen auf Beweggründen und Handlungsstrategien der verschiedenen Akteure, ihren Interaktionen, den strukturellen Rahmenbedingungen sowie auf Ergebnissen und Auswirkungen ihres Handelns. Erste Ergebnisse: Umwelt als gesellschaftlich-politisches Problem ist ein Konstrukt, das erst dann mobilisierende Kräfte entfalten kann, wenn neben materiellen Zerstörungen die Wahrnehmung tritt, dass ein Problem einen nicht mehr hinzunehmenden Zustand erreicht hat. Die steigende Relevanz des Umweltthemas sowie der Wandel der primären Trägergruppen des Natur- und Umweltschutzes von eher konservativen zu alternativ-linken Kreisen beruht daher neben Veränderungen der politischen Gelegenheitsstruktur auf dem gesellschaftlichen Wertewandel bei öffentlicher Meinung und Eliten. Die Beschäftigung mit Umweltthemen erreichte dabei zwar Anfang der 1970er Jahre einen Höhepunkt, doch wird gezeigt, dass auch der Naturschutz der 1950er Jahre in Einzelfällen ein hohes Mobilisierungspotential entfaltete, vor allem bei Konflikten um den Bau von Wasserkraftwerken.

Policy Analysis for Sustainable Agricultural Development - PASAD

Objectives: The PASAD project aims at contributing to a deeper understanding of sustainable rural development. Its major objective is to draw a more comprehensive picture of the rural economy through integrating various determinants of rural development and several methodologies, which allows the evaluation of linkages and interaction effects. Decreasing soil fertility implies decreasing yields over time and hence lowers the real incomes of already poor farmers even further. Sustainability in agricultural production depends on various interdependent aspects that require integrated analytical approaches to address the complexity involved. Smallholder production of food crops in poor countries is particularly vulnerable to hazards that are related to (i) production technologies as well as (ii) factor and commodity markets. The former aspect includes appropriate input use and land management, while the latter particularly considers rural labor markets, intermediate input markets, and commercial output markets. In this context, the project focuses on three crucial aspects, namely (i) institutional and other determinants to foster the degree of commercialization of agricultural small-scale produce, (ii) alternative occupational choices in rural labor markets with respect to agricultural and non-agricultural employment, and (iii) biophysical aspects concerning soil-conserving production technologies. The main hypothesis is that all three aspects need to be addressed sufficiently and simultaneously in order to promote sustainable smallholder agricultural production that is able to contribute to overall economic growth and development and, consequently, to food security. Methodology: The project follows an interdisciplinary approach, which combines several methodologies within economic and social sciences: Computable general equilibrium (CGE) modelling, Bio-economic household modelling, Household and labor force survey analysis, Institutional analysis, GIS-based spatial econometrics.

Nachgeschaltete Denitrifikation mit Methanol in einem Festbettreaktor

Als Alternative zu einem Ausbau als Belebungsanlage wurde auf der Kläranlage Kassel in halbtechnischen Versuchen eine nachgeschaltete Denitrifikation mit Methanol in einem Festbettfilter (BIOFOR) untersucht. Versuchsziele waren die Ermittlung von Bemessungsgrundlagen und die Bewertung der Ablaufkonzentrationen im Hinblick auf die Einhaltung der zukünftigen Überwachungswerte. Bestimmt wurden: -die Denitrifikationsleistung in Abhängigkeit vom Methanolverbrauch, - die maximal mögliche Beschickung des Filters, - die Schlammproduktion, - die Denitrifikationsleistung in Ganglinien. Folgende betriebstechnische Gesichtspunkte fanden besondere Beachtung: Der Verlauf der Einfahrphase; Die Betriebssicherheit; Der Einfluss der Feststoffbelastung auf den Filterbetrieb. Darüber hinaus wurden spezielle Untersuchungen durchgeführt wie Profilmessungen, Bestimmung der Trockenmasse im Reaktor, etc. und für die Anwendung eines mathematischen Modells genutzt.

Profiling the toxicity of new drugs: a non animal-based approach integrating toxicodynamics and biokinetics (PREDICT-IV)

The overall aim of Predict-IV is to develop strategies to improve the assessment of drug safety in the early stage of development and late discovery phase, by an intelligent combination of non animal-based test systems, cell biology, mechanistic toxicology and in-silico modelling, in a rapid and cost effective manner. A better prediction of the safety of an investigational compound in early development will be delivered. Margins-of-safety will be deduced and the data generated by the proposed approach may also identify early biomarkers of human toxicity for pharmaceuticals. The results obtained in Predict-IV will enable pharmaceutical companies to create a tailored testing strategy for early drug safety. The project will integrate new developments to improve and optimize cell culture models for toxicity testing and to characterize the dynamics and kinetics of cellular responses to toxic effects in vitro. The target organs most frequently affected by drug toxicity will be taken into account, namely liver and kidney. Moreover, predictive models for neurotoxicty are scarce and will be developed. For each target organ the most appropriate cell model will be used. The approach will be evaluated using a panel of drugs with well described toxicities and kinetics in animals and partly also in humans.

Realiability von CIS-Dünnschichtsolarzellen, Reliability von CIS-Dünnschichtsolarzellen (RECIS)

Aufgrund des Kostendruckes werden Produktentwicklungszyklen immer kürzer, sodass eine Verifikation der geforderten Lebensdauer von über 20 Jahren nur mittels zuverlässiger, beschleunigter Tests gelingen kann. Die Entwicklung von speziell auf die CIS-Dünnschichttechnik zugeschnittener Schnelltests, die aus der Halbleiterindustrie adaptiert werden, ist das zentrale Thema des RECIS-II-Projektes. Es soll die guten Einzelergebnisse für Temperatur- und Lichtbelastungen, die im Vorgängerprojekt erzielt wurden, mit einer erweiterten Statistik untermauern und die Belastungsszenarien erweitern. Projektpartner sind das Institut für angewandte Forschung (Hochschule Ulm), die Manz CIGS Technology GmbH und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW).

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