Towards crop communities: exploring wheat diversity, wheat-pea species mixtures and farming practice in a food system context
| dc.date.accessioned | 2022-10-18T10:16:11Z | |
| dc.date.available | 2022-10-18T10:16:11Z | |
| dc.date.issued | 2022-06 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202210146996 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/14200 | |
| dc.description | Deutscher Titel: Auf dem Weg zu Kulturpflanzengemeinschaften: experimentelle Untersuchungen zur Weizenvielfalt, Weizen-Erbsen-Artenmischungen und ihre Nutzung in der landwirtschaftlichen Praxis | ger |
| dc.language.iso | eng | eng |
| dc.rights | Namensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | * |
| dc.subject | species mixtures | eng |
| dc.subject | intercrops | eng |
| dc.subject | heterogenous populations | eng |
| dc.subject | agroecology | eng |
| dc.subject | crop community | eng |
| dc.subject | food system | eng |
| dc.subject.ddc | 500 | |
| dc.subject.ddc | 570 | |
| dc.subject.ddc | 580 | |
| dc.subject.ddc | 630 | |
| dc.title | Towards crop communities: exploring wheat diversity, wheat-pea species mixtures and farming practice in a food system context | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | This thesis combines experimental work on heterogeneous crop populations (HP) and species mixtures (SM) with a social scientific and participatory approach. Chapter 1 introduces crop communities as a concept to integrate multiple approaches to diversify farming systems. HPs provide intraspecific and SM interspecific diversity in crop communities. A key challenge for the genetic improvement of HPs, especially for root traits is to combine effective selection to improve HPs while maintaining intraspecific diversity. In Chapter 2 a hydroponic system was tested for its suitability to non-destructively assess root traits on a population level in order to achieve genetic gain and maintain diversity. The hydroponic selection for long seminal roots led to an increase of seminal root length by 1.6 cm (11.6%) in a single generation with a heritability of 0.59, thus providing a method for population level selection of root traits. Chapter three reports on a multifunctional evaluation of SM. Seven wheat HP and eight line cultivars from central Europe and Hungary were tested as pure stands (100% sowing density) and in SM with a winter pea cultivar with 70% wheat and 50% pea sowing density under organic conditions. SM increased cereal grain quality, weed suppression, resource use efficiency, yield gain and reduced lodging relative to pea pure stands, indicating multifunctionality. Effects were greater in 2018/19, characterized by dry and nutrient poor conditions than in 2019/20 when nutrient levels were higher. Wheat entries varied considerably for protein content and yield in both, SM and monocultures. Under higher nutrient availability, entry-based variation was reduced in both systems and peas were suppressed. HPs were more stable across environments for yield and protein than line cultivars. Depending on year, different line cultivars outperformed the HPs for either protein content or yield. Results have to be interpreted with caution due to limited number of environments. Chapter 4 reports on a qualitative social scientific investigation. Socially shared models of SM adoption were built from interview data with farmers to identify the main factors for SM adoption: (1) perceived relative mixture performance, (2) suitability within the farm context, (3) challenges and opportunities in mixture management due to increased complexity, (4) knowledge and technology as resources to handle mixture management and (5) quality standards in the food value chain. The final chapter 5 engages in a broader discussion of the contribution of complementarity and facilitation to the studied systems and identifies the spatiotemporal design of crop communities and its interplay with agroecological interactions, farm management and economics as research priority. The thesis is concluded by delivering an explicit definition and conceptual model for crop communities and crop community systems. | eng |
| dcterms.abstract | Diese Dissertation verbindet experimentelle Arbeiten zu heterogenen Pflanzenpopulationen (HP) und Artenmischungen (AM) mit einem sozialwissenschaftlichen und partizipativen Ansatz. HPs stellen die intraspezifische und AM die interspezifische Vielfalt in Kulturpflanzengemeinschaften dar. Eine zentrale Herausforderung für die genetische Verbesserung von HPs im Wurzelbereich besteht darin, eine wirksame Selektion zur Verbesserung der HPs mit der Erhaltung der intraspezifischen Vielfalt zu kombinieren. Ein hydroponisches System wurde auf seine Eignung zur zerstörungsfreien Erfassung und Selektion von Wurzelmerkmalen auf Populationsebene getestet, um einen züchterischen Fortschritt zu erzielen und die Vielfalt zu erhalten (Kapitel 2). Die hydroponische Selektion auf lange Wurzeln führte zu einem Anstieg der Wurzellänge um 1,6 cm (11,6 %) in einer Generation bei einer Heritabilität von 0,59. Eine weitere Herausforderung ist die multifunktionale Evaluation von AM und die Eignung von HP und Sorten beim Weizen für den Anbau in AM. Der Effekt einer Beimischung einer Wintererbsensorte zu Weizen wurde mit sieben Weizen-HP und acht Liniensorten aus Mitteleuropa und Ungarn unter ökologischen Bedingungen im Verhältnis 50% Erbsen und 70% Weizen im Vergleich zu den jeweiligen Reinbeständen geprüft (Kapitel 3). Die AM erhöhten die Getreidequalität, die Unkrautunterdrückung und die Ressourceneffizienz. Im Vergleich zu Erbsen in Reinsaat gingen die Bestände kaum ins Lager. Die Effekte waren in der Saison 2018/19, die durch trockene und nährstoffarme Bedingungen gekennzeichnet war, stärker als in der Saison 2019/20, in der der Nährstoffgehalt höher war. Bei höherer Nährstoffverfügbarkeit wurde die Ertragsvariation in beiden Systemen reduziert und Erbsen wurden unterdrückt. HPs waren in Bezug auf Ertrag und Proteingehalte stabiler als Liniensorten. Abhängig vom Jahr übertrafen unterschiedliche Liniensorten die heterogenen Populationen in Qualität oder Ertrag. Um die wichtigsten Faktoren für die Nutzung von AM in der Praxis zu ermitteln, wurden auf der Grundlage von Interviewdaten mit Landwirten, die AMs anbauen soziale Repräsentationen erstellt (Kapitel 4). Sie umfassen (1) die relative Leistung von AM, (2) die Eignung im betrieblichen Kontext, (3) die Herausforderungen und Chancen beim Management aufgrund erhöhter Komplexität, (4) Wissen und Technologie als Ressourcen beim Management und (5) Qualitätsstandards. Das raum-zeitliche Design von Kulturpflanzengemeinschaften und die agrarökologischen Interaktionen mit der Praxis werden als Forschungsschwerpunkt diskutiert (Kapitel 5). Die Arbeit schließt mit einer Definition und einem konzeptionellen Modell für Kulturpflanzengemeinschaften. | ger |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Timaeus, Johannes | |
| dcterms.dateAccepted | 2022-08-31 | |
| dcterms.extent | XXIII, 157 Seiten | |
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften | ger |
| dc.contributor.referee | Finckh, Maria Renate (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Backes, Gunter (Prof. Dr.) | |
| dc.subject.swd | Pflanzenzüchtung | ger |
| dc.subject.swd | Populationsgenetik | ger |
| dc.subject.swd | Mischkultur | ger |
| dc.subject.swd | Biodiversität | ger |
| dc.subject.swd | Wurzel | ger |
| dc.subject.swd | Kulturpflanzen | ger |
| dc.subject.swd | Weizen | ger |
| dc.subject.swd | Agrarökologie | ger |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true |
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