@phdthesis{Fritz2006,
  author    = {Fritz, Christina},
  title     = {Der Einfluß des prim{\"a}ren Stickstoffstoffwechsels auf den Aminos{\"a}ure- und Sekund{\"a}rstoffwechsel in Nicotiana tabacum L.},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-13322},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {Es ist bekannt, dass {\"A}nderungen im Kohlenstoff- bzw. Stickstoffstaus der Pflanzen zu einer parallelen statt reziproken {\"A}nderung der kohlenstoff- und stickstoffhaltigen Prim{\"a}rmetabolite f{\"u}hren. Unter diesem Gesichtspunkt wurden in der vorliegenden Arbeit der Aminos{\"a}urestoffwechsel und der Sekund{\"a}rstoffwechsel unter reduzierten Stickstoffbedingungen untersucht. Zur Beeinflussung des Stickstoffstoffwechsels wurden nitratmangelern{\"a}hrte Tabakwildtyppflanzen und Genotypen mit unterschiedlich stark reduzierter Nitratreduktase-Aktivit{\"a}t verwendet. Dieses experimentelle System erlaubt zus{\"a}tzlich durch den Vergleich Nitrat defizienter Wildtyppflanzen mit Nitrat akkumulierenden NIA-Transformanten Prozesse zu identifizieren, die durch Nitrat gesteuert werden. Die Analysen der Prim{\"a}r- und Sekund{\"a}rmetabolite wurde in allen Genotypen diurnal durchgef{\"u}hrt, um auch tageszeitlich abh{\"a}ngige Prozesse zu identifizieren. Die Analyse der absoluten Gehalte aller individuellen Aminos{\"a}uren enth{\"u}llte bei den meisten erstaunlich stabile diurnale Muster mit einem Anstieg w{\"a}hrend des Tages und einem Abfall in der Nacht in Wildtyppflanzen gewachsen mit ausreichend Nitrat. Dieses Ergebnis legt die Schlussfolgerung nahe, dass die Biosynthese der Aminos{\"a}uren koordiniert abl{\"a}uft. In Pflanzen mit reduziertem Stickstoffstatus haben diese diurnalen Muster jedoch keinen Bestand. Die Kombination des erzeugten stickstoffbasierten Aminos{\"a}uredatensatz in Kombination mit einem bereits erzeugten Aminos{\"a}uredatensatz unter kohlenstofflimitierten Bedingungen von Matt et al. (2002) f{\"u}hrte durch Hauptkomponentenanalyse (PCA) und Korrelationsanalyse zu dem Ergebnis, dass die Hypothese nach einer koordinierten Aminos{\"a}urebiosynthese nicht allgemeine G{\"u}ltigkeit hat. Die PCA identifizierte Glutamin, Glutamat, Aspartat, Glycin, Pheny-lalanin und Threonin als Faktoren, die den Datens{\"a}tzen ihre charakteristische Eigenschaft und deren Varianz verleihen. Die Korrelationsanalyse zeigte, dass die sehr guten Korrelationen der individuellen Aminos{\"a}uren untereinander in reduzierten Stickstoff- und Kohlenstoffbedingungen sich verschlechtern. Das Verh{\"a}ltnis einer einzelnen Aminos{\"a}ure relativ zu den anderen f{\"u}hrte zur Identifizierung einiger Aminos{\"a}uren, die individuelle Antworten auf Stickstoff- und/oder Kohlenstoffstatus zeigen, und/oder speziell auf Nitrat, Licht und/oder den E-nergiestatus der Thylakoidmembran. Glutamat beispielsweise verh{\"a}lt sich in den meisten Situationen stabil, Phenylalanin dagegen zeigt in jeder physiologischen Situation eine individuelle Antwort. Die Ergebnisse dieser Arbeit f{\"u}hren zu einer Erweiterung der Hypothese einer koordinierten Synthese der Aminos{\"a}uren dahingehend, dass diese nicht generell f{\"u}r alle Aminos{\"a}uren angenommen werden kann. Es gibt einige Aminos{\"a}uren deren, Anteile sich situationsbedingt anpassen. Die Reduktion des Stickstoffstatus in nitratmangelern{\"a}hrten Tabakwildtyppflanzen f{\"u}hrte zu der, nach der „Carbon-Nutrient-Balance" Hypothese erwarteten Verlagerung der kohlenstoffreichen Phenylpropanoide und des stickstoffreichen Nikotins. Die Erh{\"o}hung der Phenylpropanoidgehalte war nicht in der Nitrat akkumulierenden NIA-Transformante zu beobachten und somit konnte Nitrat als regulatorisches Element identifiziert werden. Ein Einfluss der Vorl{\"a}ufermetabolite konnte ausgeschlossen werden, da sowohl nitratmangelern{\"a}hrter Wildtyp als auch die Nitrat akkumulierende NIA-Transformante {\"a}hnliche Gehalte dieser aufwiesen. Genexpressionsanalysen {\"u}ber Mikroarray-Hybridisierung und quantitative RT-PCR zeigten, dass Nitrat durch noch nicht gekl{\"a}rte Mechanismen Einfluss auf die Expression einiger Gene nimmt, die dem Phenylpropanoidstoffwechsels zugeordnet sind. Aus der Arbeit hervorgegangene Ver{\"o}ffentlichungen: Christina Fritz, Natalia Palacios-Rojas, Regina Feil und Mark Stitt (2006) Regulation of Secondary Metabolism by the Carbon-Nitrogen Status in Tobacco: Nitrate Inhibits Large Sectors of Phenylpropanoid Metabolism. Plant Journal 46, 533 - 548 Christina Fritz, Petra Matt, Cathrin M{\"u}ller, Regina Feil und Mark Stitt (2006) Impact of the Carbon-Nitrogen Status on the Amino Acid Profile in Tobacco Source Leaves. Plant, Cell and Environment 29 (11), 2009 - 2111},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Michalczyk2019,
  author    = {Michalczyk, Anna},
  title     = {Modelling of nitrogen cycles in intensive winter wheat-summer maize double cropping systems in the North China Plain},
  doi       = {10.25932/publishup-44421},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-444213},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {X, 154},
  year      = {2019},
  abstract  = {The North China Plain (NCP) is one of the most productive and intensive agricultural regions in China. High doses of mineral nitrogen (N) fertiliser, often combined with flood irrigation, are applied, resulting in N surplus, groundwater depletion and environmental pollution. The objectives of this thesis were to use the HERMES model to simulate the N cycle in winter wheat (Triticum aestivum L.)-summer maize (Zea mays L.) double crop rotations and show the performance of the HERMES model, of the new ammonia volatilisation sub-module and of the new nitrification inhibition tool in the NCP. Further objectives were to assess the models potential to save N and water on plot and county scale, as well as on short and long-term. Additionally, improved management strategies with the help of a model-based nitrogen fertiliser recommendation (NFR) and adapted irrigation, should be found. Results showed that the HERMES model performed well under growing conditions of the NCP and was able to describe the relevant processes related to soil-plant interactions concerning N and water during a 2.5 year field experiment. No differences in grain yield between the real-time model-based NFR and the other treatments of the experiments on plot scale in Quzhou County could be found. Simulations with increasing amounts of irrigation resulted in significantly higher N leaching, higher N requirements of the NFR and reduced yields. Thus, conventional flood irrigation as currently practised by the farmers bears great uncertainties and exact irrigation amounts should be known for future simulation studies. In the best-practice scenario simulation on plot-scale, N input and N leaching, but also irrigation water could be reduced strongly within 2 years. Thus, the model-based NFR in combination with adapted irrigation had the highest potential to reduce nitrate leaching, compared to farmers practice and mineral N (Nmin)-reduced treatments. Also the calibrated and validated ammonia volatilisation sub-module of the HERMES model worked well under the climatic and soil conditions of northern China. Simple ammonia volatilisation approaches gave also satisfying results compared to process-oriented approaches. During the simulation with Ammonium sulphate Nitrate with nitrification inhibitor (ASNDMPP) ammonia volatilisation was higher than in the simulation without nitrification inhibitor, while the result for nitrate leaching was the opposite. Although nitrification worked well in the model, nitrification-born nitrous oxide emissions should be considered in future. Results of the simulated annual long-term (31 years) N losses in whole Quzhou County in Hebei Province were 296.8 kg N ha-1 under common farmers practice treatment and 101.7 kg N ha-1 under optimised treatment including NFR and automated irrigation (OPTai). Spatial differences in simulated N losses throughout Quzhou County, could only be found due to different N inputs. Simulations of an optimised treatment, could save on average more than 260 kg N ha-1a-1 from fertiliser input and 190 kg N ha-1a-1 from N losses and around 115.7 mm a-1 of water, compared to farmers practice. These long-term simulation results showed lower N and water saving potential, compared to short-term simulations and underline the necessity of long-term simulations to overcome the effect of high initial N stocks in soil. Additionally, the OPTai worked best on clay loam soil except for a high simulated denitrification loss, while the simulations using farmers practice irrigation could not match the actual water needs resulting in yield decline, especially for winter wheat. Thus, a precise adaption of management to actual weather conditions and plant growth needs is necessary for future simulations. However, the optimised treatments did not seem to be able to maintain the soil organic matter pools, even with full crop residue input. Extra organic inputs seem to be required to maintain soil quality in the optimised treatments. HERMES is a relatively simple model, with regard to data input requirements, to simulate the N cycle. It can offer interpretation of management options on plot, on county and regional scale for extension and research staff. Also in combination with other N and water saving methods the model promises to be a useful tool.},
  language  = {en}
}