Modelling of global crop production and resulting N2O emissions

Landwirtschaft spielt eine zentrale Rolle im Erdsystem. Sie trägt durch die Emission von CO2, CH4 und N2O zum Treibhauseffekt bei, kann Bodendegradation und Eutrophierung verursachen, regionale Wasserkreisläufe verändern und wird außerdem stark vom Klimawandel betroffen sein. Da all diese Prozesse durch die zugrunde liegenden Nährstoff- und Wasserflüsse eng miteinander verknüpft sind, sollten sie in einem konsistenten Modellansatz betrachtet werden. Dennoch haben Datenmangel und ungenügendes Prozessverständnis dies bis vor kurzem auf der globalen Skala verhindert. In dieser Arbeit wird die erste Version eines solchen konsistenten globalen Modellansatzes präsentiert, wobei der Schwerpunkt auf der Simulation landwirtschaftlicher Erträge und den resultierenden N2O-Emissionen liegt. Der Grund für diese Schwerpunktsetzung liegt darin, dass die korrekte Abbildung des Pflanzenwachstums eine essentielle Voraussetzung für die Simulation aller anderen Prozesse ist. Des weiteren sind aktuelle und potentielle landwirtschaftliche Erträge wichtige treibende Kräfte für Landnutzungsänderungen und werden stark vom Klimawandel betroffen sein. Den zweiten Schwerpunkt bildet die Abschätzung landwirtschaftlicher N2O-Emissionen, da bislang kein prozessbasiertes N2O-Modell auf der globalen Skala eingesetzt wurde. Als Grundlage für die globale Modellierung wurde das bestehende Agrarökosystemmodell Daycent gewählt. Neben der Schaffung der Simulationsumgebung wurden zunächst die benötigten globalen Datensätze für Bodenparameter, Klima und landwirtschaftliche Bewirtschaftung zusammengestellt. Da für Pflanzzeitpunkte bislang keine globale Datenbasis zur Verfügung steht, und diese sich mit dem Klimawandel ändern werden, wurde eine Routine zur Berechnung von Pflanzzeitpunkten entwickelt. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit Anbaukalendern der FAO, die für einige Feldfrüchte und Länder verfügbar sind. Danach wurde das Daycent-Modell für die Ertragsberechnung von Weizen, Reis, Mais, Soja, Hirse, Hülsenfrüchten, Kartoffel, Cassava und Baumwolle parametrisiert und kalibriert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass Daycent die wichtigsten Klima-, Boden- und Bewirtschaftungseffekte auf die Ertragsbildung korrekt abbildet. Berechnete Länderdurchschnitte stimmen gut mit Daten der FAO überein (R2 = 0.66 für Weizen, Reis und Mais; R2 = 0.32 für Soja), und räumliche Ertragsmuster entsprechen weitgehend der beobachteten Verteilung von Feldfrüchten und subnationalen Statistiken. Vor der Modellierung landwirtschaftlicher N2O-Emissionen mit dem Daycent-Modell stand eine statistische Analyse von N2O-und NO-Emissionsmessungen aus natürlichen und landwirtschaftlichen Ökosystemen. Die als signifikant identifizierten Parameter für N2O (Düngemenge, Bodenkohlenstoffgehalt, Boden-pH, Textur, Feldfrucht, Düngersorte) und NO (Düngemenge, Bodenstickstoffgehalt, Klima) entsprechen weitgehend den Ergebnissen einer früheren Analyse. Für Emissionen aus Böden unter natürlicher Vegetation, für die es bislang keine solche statistische Untersuchung gab, haben Bodenkohlenstoffgehalt, Boden-pH, Lagerungsdichte, Drainierung und Vegetationstyp einen signifikanten Einfluss auf die N2O-Emissionen, während NO-Emissionen signifikant von Bodenkohlenstoffgehalt und Vegetationstyp abhängen. Basierend auf den daraus entwickelten statistischen Modellen betragen die globalen Emissionen aus Ackerböden 3.3 Tg N/y für N2O, und 1.4 Tg N/y für NO. Solche statistischen Modelle sind nützlich, um Abschätzungen und Unsicherheitsbereiche von N2O- und NO-Emissionen basierend auf einer Vielzahl von Messungen zu berechnen. Die Dynamik des Bodenstickstoffs, insbesondere beeinflusst durch Pflanzenwachstum, Klimawandel und Landnutzungsänderung, kann allerdings nur durch die Anwendung von prozessorientierten Modellen berücksichtigt werden. Zur Modellierung von N2O-Emissionen mit dem Daycent-Modell wurde zunächst dessen Spurengasmodul durch eine detailliertere Berechnung von Nitrifikation und Denitrifikation und die Berücksichtigung von Frost-Auftau-Emissionen weiterentwickelt. Diese überarbeitete Modellversion wurde dann an N2O-Emissionsmessungen unter verschiedenen Klimaten und Feldfrüchten getestet. Sowohl die Dynamik als auch die Gesamtsummen der N2O-Emissionen werden befriedigend abgebildet, wobei die Modelleffizienz für monatliche Mittelwerte zwischen 0.1 und 0.66 für die meisten Standorte liegt. Basierend auf der überarbeiteten Modellversion wurden die N2O-Emissionen für die zuvor parametrisierten Feldfrüchte berechnet. Emissionsraten und feldfruchtspezifische Unterschiede stimmen weitgehend mit Literaturangaben überein. Düngemittelinduzierte Emissionen, die momentan vom IPCC mit 1.25 +/- 1% der eingesetzten Düngemenge abgeschätzt werden, reichen von 0.77% (Reis) bis 2.76% (Mais). Die Summe der berechneten Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden beträgt für die Mitte der 1990er Jahre 2.1 Tg N2O-N/y, was mit den Abschätzungen aus anderen Studien übereinstimmt.

Multi-site time-trend analysis of soil fertility management effects on crop production in sub-Saharan West Africa

Soil fertility constraints to crop production have been recognized widely as a major obstacle to food security and agro-ecosystem sustainability in sub-Saharan West Africa. As such, they have led to a multitude of research projects and policy debates on how best they should be overcome. Conclusions, based on long-term multi-site experiments, are lacking with respect to a regional assessment of phosphorus and nitrogen fertilizer effects, surface mulched crop residues, and legume rotations on total dry matter of cereals in this region. A mixed model time-trend analysis was used to investigate the effects of four nitrogen and phosphorus rates, annually applied crop residue dry matter at 500 and 2000 kg ha^-1, and cereal-legume rotation versus continuous cereal cropping on the total dry matter of cereals and legumes. The multi-factorial experiment was conducted over four years at eight locations, with annual rainfall ranging from 510 to 1300 mm, in Niger, Burkina Faso, and Togo. With the exception of phosphorus, treatment effects on legume growth were marginal. At most locations, except for typical Sudanian sites with very low base saturation and high rainfall, phosphorus effects on cereal total dry matter were much lower with rock phosphate than with soluble phosphorus, unless the rock phosphate was combined with an annual seed-placement of 4 kg ha^-1 phosphorus. Across all other treatments, nitrogen effects were negligible at 500 mm annual rainfall but at 900 mm, the highest nitrogen rate led to total dry matter increases of up to 77% and, at 1300 mm, to 183%. Mulch-induced increases in cereal total dry matter were larger with lower base saturation, reaching 45% on typical acid sandy Sahelian soils. Legume rotation effects tended to increase over time but were strongly species-dependent.

Factors affecting farmers’ decisions on utilization of rice straw compost in Northeastern Thailand

Rice straw is used in Northeastern Thailand as an alternative to organic fertilizer for crop production. This enables farmers to reduce the use of chemical fertilizers which leads to a decrease in production costs. In spite of the beneficial effects in agricultural production, rice straw compost cannot be produced in large amounts because the burning of rice straws is a common farming practice. The decisions of farmers who use rice straw compost have been investigated by interviewing 120 households belonging to the members of an organic fertilizer user group using a household questionnaire. The study was conducted to evaluate the factors that affect the use of rice straw compost in Khon Kaen Province in Northeastern Thailand. Results of the logit model showed that the farmers’ education, number of rice straw compost trainings in which the farmer participated, lack of knowledge about technology, insufficient labour and difficulty in making rice straw compost had a significant impact on the farmer’s decision to use rice straw compost. Difficulty in making rice straw compost appeared to be the root cause because the procedure of making rice straw compost is complex and labour intensive. Repeated trainings thus, will have a positive and significant influence on farmers’ adoption of the technology. Training provides more knowledge and will presumably change the perception of the farmers towards new technologies and the awareness of positive effects of rice straw compost utilization.

Application of compositional data analysis to geochemical data of marine sediments

In an earlier investigation (Burger et al., 2000) five sediment cores near the Rodrigues Triple Junction in the Indian Ocean were studied applying classical statistical methods (fuzzy c-means clustering, linear mixing model, principal component analysis) for the extraction of endmembers and evaluating the spatial and temporal variation of geochemical signals. Three main factors of sedimentation were expected by the marine geologists: a volcano-genetic, a hydro-hydrothermal and an ultra-basic factor. The display of fuzzy membership values and/or factor scores versus depth provided consistent results for two factors only; the ultra-basic component could not be identified. The reason for this may be that only traditional statistical methods were applied, i.e. the untransformed components were used and the cosine-theta coefficient as similarity measure. During the last decade considerable progress in compositional data analysis was made and many case studies were published using new tools for exploratory analysis of these data. Therefore it makes sense to check if the application of suitable data transformations, reduction of the D-part simplex to two or three factors and visual interpretation of the factor scores would lead to a revision of earlier results and to answers to open questions . In this paper we follow the lines of a paper of R. Tolosana- Delgado et al. (2005) starting with a problem-oriented interpretation of the biplot scattergram, extracting compositional factors, ilr-transformation of the components and visualization of the factor scores in a spatial context: The compositional factors will be plotted versus depth (time) of the core samples in order to facilitate the identification of the expected sources of the sedimentary process. Kew words: compositional data analysis, biplot, deep sea sediments

Contribución del acceso abierto a la visibilidad de la literatura científica en una institución de educación superior

Primera conferencia. Bibliotecas y Repositorios Digitales: Gestión del Conocimiento, Acceso Abierto y Visibilidad Latinoamericana. (BIREDIAL) Mayo 9 al 11 de 2011. Bogotá, Colombia.

Talk the talk: Learner-generated podcasts as catalysts for knowledge creation

Instead of using the technology for the mere recording and dissemination of lectures and other instructor-centred information, the project reported on in this article focused on enabling students to create their own podcasts for distribution to their peers. The article describes how engaging in the podcasting exercise promoted collaborative knowledge building among the student-producers, as evidenced through focus-group interviewing and an analysis of the products of their shared dialogue and reflection.

La tecnología del hidrógeno, una oportunidad estratégica para la perdurabilidad del sector energético en Colombia

El incremento de la actividad humana en el último siglo y el desarrollo de tecnologías ligadas con el petróleo como vector energético, han generado efectos medioambientales adversos que aunados con las limitadas reservas mundiales de crudo y su estrecha relación con el crecimiento económico mundial ha generado presiones economías, políticas y sociales en todos los países. Esta situación ha dinamizado la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías basadas en el hidrogeno como un nuevo vector energético tecnológicamente compatible que permita la portabilidad de energía con el menor impacto ambiental y económico a la luz de la prospectiva de consumo y la perdurabilidad energética. Este trabajo identifica las experiencias más relevantes respecto a la tecnología del hidrogeno a nivel mundial con el fin de consolidar un plan estratégico para la incorporación del hidrógeno como vector energético al portafolio productivo colombiano mediante la aplicación de un modelo que permite el análisis del nivel de integración de los sectores educativo, empresarial y gubernamental, teniendo como base los resultados del análisis estructural y análisis de actores.

Estudio estratégico sectorial aplicado en una empresa social del estado en la ciudad de Bogotá

El estudio sectorial aplicado a una Empresa Social del Estado (E.S.E) en la ciudad de Bogotá, se desarrolló a través de la aplicación de la metodología de análisis estructural de sectores estratégicos a fin de determinar el grado de hacinamiento en el que se encuentra, ubicar las oportunidades que aún no han explotado, conocer el nivel de atractividad del sector e identificar el comportamiento de los competidores para finalmente caracterizar el sector estratégico en términos de los elementos que determinan su comportamiento. Como resultado de las pruebas se evidenciaron cuatro elementos determinantes del comportamiento del sector, ausencia de barreras de entrada propias, existencia de supuestos que limitan la toma de decisiones, existencia de convergencia estratégica y erosión de la estrategia y de la productividad. Estos hallazgos permitieron al equipo de investigación realizar aportes con el fin de generar reflexión estratégica a la E.S.E, ampliar el panorama e implementar innovación conceptual hacia comportamientos diferenciadores que busquen mejorar la cadena de valor.

Solventes orgánicos factor de riesgo para enfermedades autoinmunes: revisión sistemática de la literatura y meta-análisis

Introducción: A través de los años se ha reconocido como la principal causa de enfermedades complejas, como lo son las enfermedades autoinmunes (EAI), la interacción entre los factores genéticos, los epigenéticos y el ambiente. Dentro de los factores ambientales están los solventes orgánicos (SO), compuestos químicos ampliamente utilizados en lavanderías (ej. tetracloroetileno, percloroetileno), pinturas (ej. tolueno y turpentina), removedores de esmalte para uñas, pegamentos (ej. acetona, metil acetato, etil acetato), removedores de manchas (ej. hexano, petróleo, eter), detergentes (ej. citrus terpeno), perfumes (etanol), y en la síntesis de esmaltes, entre otros. Teniendo en cuenta la controversia que existe aún sobre la asociación entre los SO y las EAI, evaluamos la evidencia a través de una revisión sistemática de la literatura y un meta-análisis. Métodos y resultados: La búsqueda sistemática se hizo en el PubMed, SCOPUS , SciELO y LILACS con artículos publicados hasta febrero de 2012. Se incluyó cualquier tipo de estudio que utilizara criterios aceptados para la definición de EAI y que tuvieran información sobre la exposición SO. De un total de 103 artículos, 33 fueron finalmente incluidos en el meta -análisis. Los OR e intervalos de confianza del 95 % (IC) se obtuvieron mediante el modelo de efectos aleatorios. Un análisis de sensibilidad confirmó que los resultados no son susceptibles a la limitación de los datos incluidos. El sesgo de publicación fue trivial. La exposición a SO se asoció a esclerosis sistémica, vasculitis primaria y esclerosis múltiple de forma individual y también para todas las EAI consideradas como un rasgo común (OR: 1.54 , IC 95 % : 1,25 a 1,92 ; valor de p 0.001). Conclusión: La exposición a SO es un factor de riesgo para el desarrollo de EAI. Como corolario, los individuos con factores de riesgo no modificables (es decir, autoinmunidad familiar o con factores genéticos identificados) deben evitar toda exposición a SO con el fin de evitar que aumente su riesgo de desarrollar una EAI.

Análisis comparativo del sector ecoturismo entre Costa Rica y Colombia para generar estrategias de internacionalización

Por medio de la realización de un análisis comparativo de las mejores prácticas y la situación actual del sector ecoturismo en Costa Rica y Colombia y teniendo como referente las diversas teorías de internacionalización, se generaron numerosas estrategias de internacionalización para poder posicionar al turismo de naturaleza en Colombia como un sector de talla mundial. A partir del análisis general del sector ecoturismo a nivel mundial y profundizando después en Costa Rica y Colombia, se identificó el comportamiento del sector en Costa Rica para posicionarse como un país líder en ecoturismo, para así concluir con las estrategias de internacionalización comúnmente usadas en ese país y llevarlas al contexto colombiano. El indiscutible éxito del sector ecoturismo de Costa Rica en el mundo, es el motivo por el cual se tomó como patrón y base para dicho análisis comparativo. Sus prácticas y estrategias pueden ser utilizadas por el sector colombiano para realizar su proceso de internacionalización y de ésta manera mejorar su productividad, proyectarse internacionalmente y generar empleo para así contribuir con el desarrollo económico del país y la calidad de vida de sus habitantes.

Organic solvents as risk factor for autoimmune diseases: a systematic review and meta-analysis

Background: Genetic and epigenetic factors interacting with the environment over time are the main causes of complex diseases such as autoimmune diseases (ADs). Among the environmental factors are organic solvents (OSs), which are chemical compounds used routinely in commercial industries. Since controversy exists over whether ADs are caused by OSs, a systematic review and meta-analysis were performed to assess the association between OSs and ADs. Methods and Findings: The systematic search was done in the PubMed, SCOPUS, SciELO and LILACS databases up to February 2012. Any type of study that used accepted classification criteria for ADs and had information about exposure to OSs was selected. Out of a total of 103 articles retrieved, 33 were finally included in the meta-analysis. The final odds ratios (ORs) and 95% confidence intervals (CIs) were obtained by the random effect model. A sensitivity analysis confirmed results were not sensitive to restrictions on the data included. Publication bias was trivial. Exposure to OSs was associated to systemic sclerosis, primary systemic vasculitis and multiple sclerosis individually and also to all the ADs evaluated and taken together as a single trait (OR: 1.54; 95% CI: 1.25-1.92; p-value, 0.001). Conclusion: Exposure to OSs is a risk factor for developing ADs. As a corollary, individuals with non-modifiable risk factors (i.e., familial autoimmunity or carrying genetic factors) should avoid any exposure to OSs in order to avoid increasing their risk of ADs.

Estudio de factibilidad para la exportación de pitahaya amarilla al mercado de Japón, como uno de los países líderes de la cuenca del Pacífico

A través de la elaboración de un análisis de mercado, de la situación actual del producto a exportar a nivel mundial y del sector agrícola tanto Colombiano como Japonés, y tomando como referente las diversas teorías de comercio internacional, se logra establecer un plan de negocio viable, en donde se define la forma correcta y factible de llevar a cabo el proceso de exportación, y de esta manera lograr el posicionamiento de un fruto exótico colombiano en el exterior. A partir del análisis realizado al sector agrícola Colombiano y Japonés, y teniendo en cuenta la situación actual de la pitahaya amarilla a nivel mundial, se logró identificar el comportamiento de la oferta y la demanda de este fruto, y la frecuencia con la que se realizan las exportaciones, con el fin de establecer las necesidades del mercado de Japón y aprovechar la ventaja comparativa que Colombia tiene frente a este país para poder suplir el mercado. Ante la indiscutible escasez de frutos exóticos como lo es la pitahaya amarilla en un país como Japón, dadas las condiciones geográficas con las que cuenta, y al ser este uno de los productos más apetecidos en esta sociedad, fue el motivo por el cual este país se escogió como destino para realizar el proceso de exportación. Adicional a esto, la ubicación geográfica de ambos países, y sus regulaciones y normas internacionales, hacen posible y viable la ejecución del presente estudio.

Análisis en componentes principales de la Obesidad-Adiposidad y su asociación con factores de riesgo cardiometabólico en mujeres. Estudio transversal en un entorno laboral

Los factores de riesgo para el desarrollo de eventos cardiometabólicos, constituyen un set de variables útiles como predictores de enfermedades cardiovasculares y metabólicas. Uno de los factores de riesgo que recibe mayor atención en la deteccion y prevencion de eventos cardiometabolicos, es la obesidad y la herramienta más común para diagnosticarla es el índice de masa corporal. Sin embargo, existen imprecisiones y sesgos en su concepto actual y en la forma de medirla. Nuevas alternativas de valoracion y tamizaje deben incluir porcentaje de grasa corporal y su distribución, dada la relevancia que adquiere la adiposidad en la definicion de obesidad y por ende en la mejoría del pronóstico de eventos cardiometabólicos. Los entornos laborales son ambientes vulnerables que se beneficiarían ampliamente de la aplicación de estas nuevas alternativas para predecir e intervenir tempranamente el riesgo cardiometabólico desde el correcto tamizaje de obesidad, dado el volumen poblacional que se puede abordar.

Ejercicio y resultados clínicos en pacientes con enfermedad de Parkinson: una revisión sistemática y metaanálisis

Antecedentes. La enfermedad de Parkinson (EP) es la segunda enfermedad neurodegenerativa más común en el mundo, la cual afecta el componente físico, psicológico y social de los individuos que la padecen. Numerosos estudios han abordado los beneficios de diferentes programas de ejercicio, llegando a ser una estrategia no-farmacológica efectiva para aminorar el deterioro funcional de los pacientes con EP. Objetivo. Determinar los efectos de las diferentes modalidades de ejercicio físico en los principales desenlaces clínicos en pacientes con EP. Métodos. Se consultaron las bases de datos MEDLINE, EMBASE, Scopus, CENTRAL y PEDro desde febrero de 1990 hasta febrero de 2014 para identificar Ensayos Clínicos Aleatorizados (ECA) publicados. Además, se examinaron las listas de referencias de otras revisiones y de estudios identificados. La extracción de datos se realizó por dos autores independientes. Se empleó un modelo de efectos aleatorios en presencia de heterogeneidad estadística (I2>50%). El sesgo de publicación fue evaluado mediante el gráfico de embudo. Resultados: Un total de 18 estudios fueron incluidos. Se encontraron diferencias estadísticamente significativas en las intervenciones con ejercicio y las siguientes medidas de resultado, severidad de los síntomas motores (MDS-UPDRS) DME 1.44, IC 95% [-2.09 a -0.78] (p<0.001) I2= 87,9% y el equilibrio DME 0,52 IC 95% [0,30 a 0,74] (p<0.001) I2= 85,6%. En el análisis de subgrupos en la modalidad de ejercicio aeróbico, en MDS-UPDRS DME -1,28, IC 95% [-1,98 a -0,59] (p<0.001), 3 calidad de vida DME -1,91 IC 95% [-2,76 a -1,07] (p<0.001), equilibrio DME 0,54 IC 95% [0,31 a 0,77] (p<0.001), 10-m WT DME 0,15 IC 95% [0,06 a 0,25] (p<0.001) y Vo2 máximo DME -1,09 IC 95% [-1,31 a -0,88] (p=0.001), 6MWT DME 40,46 IC 95% [11,28 a 69,65] (p=0.007). Conclusiones: El ejercicio aeróbico produjo mejoras significativas en MDS UPDRS, equilibrio, calidad de vida, 10-m WT y y Vo2 máximo; mientras que el ejercicio combinado mejoró la fuerza.

Critical analysis and extension of the Hirshfeld atoms in molecules

The computational approach to the Hirshfeld [Theor. Chim. Acta 44, 129 (1977)] atom in a molecule is critically investigated, and several difficulties are highlighted. It is shown that these difficulties are mitigated by an alternative, iterative version, of the Hirshfeld partitioning procedure. The iterative scheme ensures that the Hirshfeld definition represents a mathematically proper information entropy, allows the Hirshfeld approach to be used for charged molecules, eliminates arbitrariness in the choice of the promolecule, and increases the magnitudes of the charges. The resulting "Hirshfeld-I charges" correlate well with electrostatic potential derived atomic charges