Sustainable management for rangelands in a variable climate: evidence and insights from northern Australia

Inter-annual rainfall variability is a major challenge to sustainable and productive grazing management on rangelands. In Australia, rainfall variability is particularly pronounced and failure to manage appropriately leads to major economic loss and environmental degradation. Recommended strategies to manage sustainably include stocking at long-term carrying capacity (LTCC) or varying stock numbers with forage availability. These strategies are conceptually simple but difficult to implement, given the scale and spatial heterogeneity of grazing properties and the uncertainty of the climate. This paper presents learnings and insights from northern Australia gained from research and modelling on managing for rainfall variability. A method to objectively estimate LTCC in large, heterogeneous paddocks is discussed, and guidelines and tools to tactically adjust stocking rates are presented. The possible use of seasonal climate forecasts (SCF) in management is also considered. Results from a 13-year grazing trial in Queensland show that constant stocking at LTCC was far more profitable and largely maintained land condition compared with heavy stocking (HSR). Variable stocking (VAR) with or without the use of SCF was marginally more profitable, but income variability was greater and land condition poorer than constant stocking at LTCC. Two commercial scale trials in the Northern Territory with breeder cows highlighted the practical difficulties of variable stocking and provided evidence that heavier pasture utilisation rates depress reproductive performance. Simulation modelling across a range of regions in northern Australia also showed a decline in resource condition and profitability under heavy stocking rates. Modelling further suggested that the relative value of variable v. constant stocking depends on stocking rate and land condition. Importantly, variable stocking may possibly allow slightly higher stocking rates without pasture degradation. Enterprise-level simulations run for breeder herds nevertheless show that poor economic performance can occur under constant stocking and even under variable stocking in some circumstances. Modelling and research results both suggest that a form of constrained flexible stocking should be applied to manage for climate variability. Active adaptive management and research will be required as future climate changes make managing for rainfall variability increasingly challenging.

MPC controlled multirotor with suspended slung load: System architecture and visual load detection

There is an increased interest in the use of Unmanned Aerial Vehicles for load transportation from environmental remote sensing to construction and parcel delivery. One of the main challenges is accurate control of the load position and trajectory. This paper presents an assessment of real flight trials for the control of an autonomous multi-rotor with a suspended slung load using only visual feedback to determine the load position. This method uses an onboard camera to take advantage of a common visual marker detection algorithm to robustly detect the load location. The load position is calculated using an onboard processor, and transmitted over a wireless network to a ground station integrating MATLAB/SIMULINK and Robotic Operating System (ROS) and a Model Predictive Controller (MPC) to control both the load and the UAV. To evaluate the system performance, the position of the load determined by the visual detection system in real flight is compared with data received by a motion tracking system. The multi-rotor position tracking performance is also analyzed by conducting flight trials using perfect load position data and data obtained only from the visual system. Results show very accurate estimation of the load position (~5% Offset) using only the visual system and demonstrate that the need for an external motion tracking system is not needed for this task.

Villa Vogelweide; Bussum, Holland Architecture; Residences; Exterior

Digital Image

Microbial life and deposits in paper machine circuits

Väitöskirjani käsittele mikrobien ja erilaisten kemikaalien rooleja saostumien ja biofilmien muodostumisessa paperi- ja kartonkikoneilla. "Saostuma" tässä työssä tarkoittaa kiinteän aineen kertymää konepinnoille tai rajapinnoille konekierroissa, jotka on tarkoitettu massasulppujen, lietteiden, vesien tai ilman kuljetukseen. Saostumasta tulee "biofilmi" silloin kun sen oleellinen rakennekomponentti on mikrobisolut tai niiden tuotteet. Väitöstyöni työhypoteesina oli, että i. tietämys saostumien koostumuksesta, sekä ii. niiden rakenteesta, biologisista, fysikaalis-kemiallisista ja teknisistä ominaisuuksista ohjaavat tutkijaa löytämään ympäristöä säästäviä keinoja estää epätoivottujen saostumien muodostus tai purkaa jo muodostuneita saostumia. Selvittääkseni saostumien koostumista ja rakennetta käytin monia erilaisia analytiikan työkaluja, kuten elektronimikroskopiaa, konfokaali-laser mikroskopiaa (CLSM), energiadispersiivistä röntgenanalyysiä (EDX), pyrolyysi kaasukromatografiaa yhdistettynä massaspektrometriaan (Py-GCMS), joninvaihtokromatografiaa, kaasukromatografiaa ja mikrobiologisia analyysejä. Osallistuin aktiivisesti innovatiivisen, valon takaisinsirontaan perustuvan sensorin kehittämistyöhön, käytettäväksi biofilmin kasvun mittaukseen suoraan koneen vesikierroista ja säiliöistä. Työni osoitti, että monet paperinvalmistuksessa käytetyistä kemikaaleista reagoivat keskenään tuottaen orgaanisia tahmakerroksia konekiertojen teräspinnoille. Löysin myös kerrostumia, jotka valomikroskooppisessa tarkastelussa oli tulkittu mikrobeiksi, mutta jotka elektronimikroskopia paljasti alunasta syntyneiksi, alumiinihydroksidiksi joka saostui pH:ssa 6,8 kiertokuitua käyttävän koneen viiravesistä. Monet paperintekijät käyttävät vieläkin alunaa kiinnitysaineena vaikka prosessiolot ovat muuttuneet happamista neutraaleiksi. Sitä pidetään paperitekijän "aspiriinina", mutta väitöstutkimukseni osoitti sen riskit. Löysin myös orgaanisia saostumia, joiden alkuperä oli aineiden, kuten pihkan, saippuoituminen (kalsium saippuat) niin että muodostui tahmankasvua ylläpitävä alusta monilla paperi- ja kartonkikoneilla. Näin solumuodoiltaan Deinococcus geothermalista muistuttavia bakteereita kasvamassa lujasti teräskoepalojen pintaan kiinnittyneinä pesäkkeinä, kun koepaloja upotettiin paperikoneiden vesikiertoihin. Nämä deinokokkimaiset pesäkkeet voivat toimia jalustana, tarttumisalustana muiden mikrobien massoille, joka selittäisi miksi saostumat yleisesti sisältävät deinokokkeja pienenä, muttei koskaan pääasiallisena rakenneosana. Kun paperikoneiden käyttämien vesien (raakavedet, lämminvesi, biologisesti puhdistettu jätevesi) laatua tutkitaan, mittausmenetelmällä on suuri merkitys. Koepalan upotusmenetelmällä todettu biofilmikasvu ja viljelmenetelmällä mitattu bakteerisaastuneisuus korreloivat toisiinsa huonosti etenkin silloin kun likaantumisessa oli mukana rihmamaiseti kasvavia bakteereja. Huoli ympäristöstä on pakottanut paperi- ja kartonkikoneiden vesikiertojen sulkemiseen. Vesien kierrätys ja prosessivesien uudelleenkäyttö nostavat prosessilämpötilaa ja lisäävät koneella kiertävien kolloidisten ja liuenneiden aineiden määriä. Tutkin kiertovesien pitoisuuksia kolmessa eriasteisesti suljetussa tehtaassa, joiden päästöt olivat 0 m3, 0,5 m3 ja 4 m3 jätevettä tuotetonnia kohden, perustuen puhdistetun jäteveden uudelleen käyttöön. Nollapäästöisellä tehtaalla kiertovesiin kertyi paljon orgaanisesti sidottua hiiltä (> 10 g L-1), etenkin haihtuvina happoina (maito-, etikka-, propioni- ja voi-). Myös sulfaatteja, klorideja, natriumia ja kalsiumia kertyi paljon, > 1 g L-1 kutakin. Pääosa (>40%) kaikista bakteereista oli 16S rRNA geenisekvenssianalyysien tulosten perusteella sukua, joskin etäistä (< 96%) ainoastaan Enterococcus cecorum bakteerille. 4 m3 päästävältä tehtaalta löytyi lisäksi Bacillus thermoamylovorans ja Bacillus coagulans. Tehtaiden saostumat sisälsivät arkkeja suurina pitoisuuksina, ≥ 108 g-1, mutta tunnistukseen riittävää sekvenssisamanlaisuutta löytyi vain yhteen arkkisukuun, Methanothrix. Tutkimustulokset osoittivat että tehtaan vesikiertojen sulkeminen vähensi rajusti mikrobiston monimuotoisuutta, muttei estänyt liuenneen aineen ja kiintoaineen mineralisoitumista.

goldschmidt house, stolzenau ? Architecture; Residences

Digital Image

Resting sites, edge effects and dispersion of a polyphagous Bactrocera fruit fly within crops of different architecture

The spot or strip application of poisoned protein bait is a lure-and-kill technique used for the management of fruit flies. Knowledge of where flies occur in the crop environment is an important part of maximizing the efficacy of this tool. Bactrocera tryoni is a polyphagous pest of horticulture for which very little is known about its distribution within crops. With particular reference to edge effects, we monitored the abundance of B. tryoni in two crops of different architecture; strawberry and apple. In strawberries, we found more flies on the crop edge early in the fruiting season, which lessened gradually and eventually disappeared as the season progressed. In apple orchards, no such edge effect was observed and flies were found equally throughout the orchard. We postulated these differences may be due to differences in crop height (high vs. short) and/or crop canopy architecture (opened and branched in apple, dense and closed in strawberry). In a field cage trial, we tested these predictions using artificial plants of different height and canopy condition. Height and canopy structure type had no significant effects on fly oviposition and protein feeding, but the ‘apple’ type canopy significantly influenced resting. We thus postulate that there was an edge effect in strawberry because the crop was not providing resting sites and flies were doing so in vegetation around the field margins. The finding that B. tryoni shows different resting site preferences based on plant architecture offers the potential for strategic manipulation of the fly through specific border or inter-row plantings.

Bedroom; Mosse family residence; Berlin Architecture; Residences; Interior

Digital Image

Kitchen; Mosse family residence; Berlin Architecture; Residences; Interior

Digital Image

Dining room; Mosse family residence; Berlin Architecture; Residences; Interior

Digital Image

Dressing room, door open into bedroom; Mosse family residence; Berlin Architecture; Residences; Interior

Digital Image

Entryway and staircase; Mosse family residence; Berlin Architecture; Residences; Interior

Digital Image

Study and library; Mosse family residence; Berlin Architecture; Residences; Interior

Digital Image

Salon with door open to garden; Mosse family residence; Berlin Architecture; Residences; Interior

Digital Image

Desk; Mosse family residence; Berlin Architecture; Residences; Interior

Digital Image

Library; Mosse family residence; Berlin Architecture; Residences; Interior

Digital Image