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Es gibt Hunderte, ja Tausende von Listen und Auflistungen im wissenschaftlichen Schaffen Alexander von Humboldts. Sie fügen sich ein in die diskontinuierliche Schreibweise des preußischen Forschers und sind in vielerlei Hinsicht nicht nur wie seine Schriften selbst als vielsprachig, sondern auch als viellogisch zu bezeichnen. Sie repräsentieren Schreibformen, auf welche Humboldt in seinen Amerikanischen Reisetagebüchern als dem wohl besten Zugang zu seinem Denk-, Schreib- und Wissenschaftsstil, aber auch in seinen gedruckten wissenschaftlichen Abhandlungen häufig zurückgriff. Es sind Listen einer Epistemologie ständiger Erweiterung. Sie markieren den Beginn einer transdisziplinären Wissenschaft, die von ihrer Aktualität nichts verloren hat. In unseren Zeiten ökologischer Katastrophen braucht es ein Denken, das unseren Planeten Erde in all seinen Zusammenhängen und Wechselwirkungen erschließt und Sorge dafür trägt, die verschiedenartigen Einwirkungen der Kulturen der Welt auf die Natur nicht länger zu vernachlässigen.
S(t)imulated Moralities?
(2020)
Videospiele konfrontieren die Spielenden mit moralischen Settings, die es handelnd zu bewältigen gilt und in die diese emotional involviert werden. Auf diese Weise ermöglichen sie nicht nur Erfahrungen mit den Konsequenzen eigenen Handelns in gegebenen, teils komplexen Kontexten, sondern auch mit (der eigenen) Emotionalität als Teil von Entscheidungsprozessen. Diese Erfahrungen können gezielt für eine ethische Reflexion in einem erfahrungsbasierten und handlungsorientierten Unterricht genutzt werden, um sich so der Komplexität realweltlicher Dilemmata anzunähern.
This War of Mine
(2020)
Die Entwicklung nachhaltiger Bewirtschaftungs- und Produktionsmethoden ist eine der zentralen Fragestellungen der modernen Agrarwirtschaft. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit zwei Forschungsthemen, die das Konzept Nachhaltigkeit beinhalten. In beiden Fällen werden analytische Grundlagen für die Entwicklung entsprechender landwirtschaftlicher Arbeitsmethoden gelegt.
Das erste Thema ist an den sogenannten Präzisionsackerbau angelehnt. Bei diesem wird die Bearbeitung von Agrarflächen ortsabhängig ausgeführt. Das heißt, die Ausbringung von Saatgut, Dünger, Bewässerung usw. richtet sich nach den Eigenschaften des jeweiligen Standortes und wird nicht pauschal gleichmäßig über ein ganzes Feld verteilt. Voraussetzung hierfür ist eine genaue Kenntnis der Bodeneigenschaften. In der vorliegenden Arbeit sollten diese Parameter mittels der analytischen Technik der Laser-induzierten Breakdown Spektroskopie (LIBS), die eine Form der Elementaranalyse darstellt, bestimmt werden. Bei den hier gesuchten Bodeneigenschaften handelte es sich um die Gehalte von Nährstoffen sowie einige sekundäre Parameter wie den Humusanteil, den pH-Wert und den pflanzenverfügbaren Anteil einzelner Nährstoffe. Diese Eigenschaften wurden durch etablierte Referenzanalysen bestimmt. Darauf aufbauend wurden die Messergebnissen der LIBS-Untersuchungen durch verschiedene Methoden der sogenannten multivariaten Datenanalyse (MVA) ausgewertet. Daraus sollten Modelle zur Vorhersage der Bodenparameter in zukünftigen LIBS-Messungen erarbeitet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten, dass mit der Kombination von LIBS und MVA sämtliche Bodenparameter erfolgreich vorhergesagt werden konnten. Dies beinhaltete sowohl die tatsächlich messbaren Elemente als auch die sekundären Eigenschaften, welche durch die MVA mit den Elementgehalten in Zusammenhang gebracht wurden.
Das zweite Thema beschäftigt sich mit der Vermeidung von Verlusten durch Schädlingsbefall bei der Getreidelagerung. Hier sollten mittels der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) Schimmelpilzkontaminationen detektiert werden. Dabei wurde nach den flüchtigen Stoffwechselprodukten der Pilze gesucht. Die durch Referenzmessungen mit Massenspektrometern identifizierten Substanzen konnten durch IMS im Gasvolumen über den Proben, dem sogenannten Headspace, nachgewiesen werden. Dabei wurde nicht nur die Anwesenheit einer Kontamination festgestellt, sondern diese auch charakterisiert. Die freigesetzten Substanzen bildeten spezifische Muster, anhand derer die Pilze identifiziert werden konnten. Hier wurden sowohl verschiedene Gattungen als auch einzelne Arten unterschieden. Die Messungen fanden auf verschiedenen Nährböden statt um den Einfluss dieser auf die Stoffwechselprodukte zu beobachten. Auch die sekundären Stoffwechselprodukte der Schimmelpilze, die Mykotoxine, konnten durch IMS detektiert werden.
Beide in dieser Arbeit vorgestellten Forschungsthemen konnten erfolgreich abgeschlossen werden. Sowohl LIBS als auch IMS erwiesen sich für den Nachweis der jeweiligen Analyten als geeignet, und der Einsatz moderner computergestützter Auswertemethoden ermöglichte die genaue Charakterisierung der gesuchten Parameter. Beide Techniken können in Form von mobilen Geräten verwendet werden und zeichnen sich durch eine schnelle und sichere Analyse aus. In Kombination mit entsprechenden Modellen der MVA sind damit alle Voraussetzungen für Vor-Ort-Untersuchungen und damit für den Einsatz in der Landwirtschaft erfüllt.
Portal Wissen = Gesundheit
(2020)
Wie stark Gesundheit und Wohlbefinden unser Leben bestimmen, hat uns die Corona-Pandemie eindringlich vor Augen geführt. Und dass die Wissenschaft in diesem Kontext den Takt vorgibt, war nicht zu überhören. Auch an der Universität Potsdam beschäftigen sich zahlreich Forscherinnen und Forscher mit Fragen der Gesunderhaltung, ob in den Ernährungswissenschaften, der Sport- und Rehabilitationsmedizin, der Biochemie oder der Psychologie. Das Spektrum reicht von der Entwicklung antimikrobieller Polymere und eines Sensors für die Atemgasanalyse bis zur Unterstützung chronisch kranker Kinder und dem kompetenten Umgang mit Risiken, wie in dieser Ausgabe unseres Magazins zu lesen ist.
Mit dem Aufbau unserer siebenten, einer Gesundheitswissenschaften Fakultät rücken solche und viele neue medizinische Themen an der Universität Potsdam stärker in den Fokus. War der vom Land geförderte „Gesundheitscampus Brandenburg“ am Anfang noch ein virtuelles Netzwerk von universitärer und außeruniversitärer Forschung, bekommt es nun mehr und mehr Knotenpunkte und nicht erst seit Corona einen ganz praktischen Nutzen – für jeden nachvollziehbar.
Die 2018 gegründete Fakultät für Gesundheitswissenschaften wird von drei Einrichtungen getragen: der Universität Potsdam, der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus- Senftenberg und der Medizinischen Hochschule Brandenburg in Neuruppin. Gemeinsam verfolgen sie einen fächerübergreifenden Ansatz, der die Lehre ganzheitlich weiterentwickelt, neue wissenschaftliche Erkenntnisse von der Theorie in die Praxis bringt und damit insgesamt die medizinische Versorgung in Brandenburg weiter verbessert. Ihre Vision, zentrale Plattform in Forschung, Lehre und Transfer zu sein, bündelt gesellschaftlich relevante Fragen und vorhandene Expertisen, um sie am Bedarf der Menschen im Land auszurichten und für ihr Wohl einzusetzen. Nie war diese hochschulübergreifende Struktur wichtiger, um patientenorientierte Grundlagenforschung und Modelle der Gesundheitsversorgung voranzutreiben. Ein wegweisendes Konzept, mit dem Brandenburg Vorreiter sein kann.
Inzwischen hat die Fakultät für Gesundheitswissenschaften 16 neue Professuren an den einzelnen Trägerhochschulen etabliert. Es geht um die Medizin und Gesundheit des Alterns, um Versorgungsforschung, Pflege- und Rehabilitationswissenschaften sowie Telemedizin. Auch die Kardiologie und Physiologie werden eine zentrale Rolle spielen. Generell setzt die innovative Fakultät auf starke Querbeziehungen beispielsweise zu den Ernährungswissenschaften oder zum Fachgebiet Digital Health an der Digital Engineering Fakultät. Welche Rolle die Digitalisierung und gut aufbereitete Daten bei der Bekämpfung der Corona-Pandemie spielen, ist ganz aktuell auch in diesem Heft zu erfahren.
Aber natürlich widmet sich das Forschungsmagazin wie stets der ganzen fachlichen Breite der Universität: So stellen wir den Historiker Dominik Geppert vor, der sich mit der Geschichte des vereinigten Deutschlands nach 1990 im Spannungsfeld von nationaler Einigung, europäischer Integration und globaler Vernetzung befasst. Im Selbstversuch haben wir mit einer Psycholinguistin erkundet, wie sich Wortfindungsstörungen erforschen lassen. Ebenfalls einem Test unterzogen wir eine neuartige vegane Milch, die ein findiges Start-up aus Erbsen herstellt. Nicht zuletzt durften wir teilhaben an einer Reise nach Namibia, wo Potsdamer Ökologen das Wildtiermanagement in der bedrohten Savanne untersuchen. Lassen Sie sich von ihnen dorthin mitnehmen, wo sich Kudu und Springbock Gute Nacht sagen!
Stottern in Schule und Beruf
(2020)
Die vorliegende Arbeit gibt einen Abriss über die Grundlagen des Brandenburgisch-Preußischen Fürsorgeerziehungssystems am Beispiel des Brandenburgischen Mädchenfürsorgeheims in Prenzlau, das in den Jahren 1902 bis 1935 bestand. Basierend auf historischer und erziehungswissenschaftlicher Forschung werden die Lebens- und Arbeitsverhältnisse junger Mädchen und Frauen und Erzieherinnen im Fürsorgesystem epochenübergreifend aufgezeigt. Vor diesem Hintergrund erfolgte (in der Forschung erstmalig) die Rekonstruktion des geografischen und sozialen Raums des Brandenburgischen Mädchenfürsorgeheims mit seinen Spezifika als Heim für ‚verwahrloste‘, schulentlassene Mädchen, also Mädchen und junge Frauen im Alter von 14 bis 21 bzw. 19 Jahren. Dabei wird die Anstalt als eigenes System betrachtet, das von der Gesellschaft durch herrschende Diskurse, Normsetzungen und ökonomische Rahmenbedingungen beeinflusst war, gleichzeitig aber ein eigenes Regelsystem in Form einer festen Tagesstruktur, Disziplinierungsmaßnahmen und religiösen Ritualen ausbildete und den historischen Akteur*innen sehr eigene Handlungsspielräume und Grenzen aufzeigte.
Grundlage der Arbeit sind ungedruckte und gedruckte Quellen wie die Verwaltungsberichte des Provinzialausschusses, die „Statistiken über die Fürsorgeerziehung Minderjähriger und über die Zwangserziehung Jugendlicher“ des Preußischen Innenministeriums, zahlreiches Kartenmaterial und Gebäudezeichnungen, Verwaltungsunterlagen sowie vier persönliche Briefe von Zöglingen und Angehörigen. Die verfügbaren statistischen Angaben zu den Mädchen des Heims sind in Form von Diagrammen zusammengefasst, aufgearbeitet und der Arbeit angehängt worden.
Kontrollieren
(2020)
Ausgehend vom Begriff der Interaktivität erörtert der Beitrag, was ein Computerspiel ist und ermöglicht. Daraus entstehen neue Möglichkeiten und Ansatzpunkte, Games zum Komplex der Medienbildung zu machen und sie spielend zu reflektieren. Um die (Inter-)Aktivitäten in, mit und von Computerspielen zu diskutieren, werden Games in Bezug zur Ästhetik und Logik der Verfügung gesetzt, welche die Gegenwart des Computers in seinen diversen Formen auszeichnet.
Genisa-Blätter III
(2020)
Ursprünglich sollten die „Genisa-Blätter III“ ein europäisches Projekt werden. Veröffentlicht werden sollten Quellen aus Genisot, die im vormals deutschsprachigen Raum gehoben wurden. Das Vorhaben scheiterte. Nunmehr sind im Band sieben Beiträge versammelt, in denen kenntnisreich Funde aus den Ablagen in Alsenz, Altenschönbach, Memmelsdorf, Reckendorf und Veitshöchheim besprochen werden. Der achte Aufsatz knüpft am internationalen Vorhaben an: Im Mittelpunkt des Artikels stehen drei Genisafunde aus Tschechien, genauer gesagt aus den beiden ostböhmischen Ortschaften Luže und Rychnov nad Kněžnou. Alle acht Beiträge gemeinsam verdeutlichen die inhaltliche Spannbreite von Genisot, die sich die Forschung zunutze machen kann: Sie reicht von Aspekten der Wirtschaft und des Rechts, über die Religion bis hin zum alltäglichen Leben und bietet jeweils eigene Geschichten im Spannungsfeld des möglichen Scheiterns.
Forschendes Lernen im literaturwissenschaftlichen Projektseminar „Vom Problem zur Publikation“
(2020)
Das Forschende Lernen gehört zu den gegenwärtig stark diskutierten hochschuldidaktischen Ansätzen. Seine Überführung in die universitäre Praxis ist jedoch mit besonderen Herausforderungen verbunden. Am Beispiel eines germanistischen Masterseminars werden Konzeption, Durchführung und Evaluation eines diesem Ansatz folgenden Projektseminars vorgestellt und neben dem hohen motivationalen Effekt (Studierenden- Evaluation) auch Probleme bei der Vereinbarkeit von selbstbestimmter Forschungstätigkeit, curricularer Struktur und wissenschaftlich relevantem Ergebnis (Lehrenden-Evaluation) erläutert.
Der Südtirolkonflikt findet aufgrund der ausgeprägten Beschäftigung mit dem zeitgleich stattfindenden Kalten Krieg in der deutschen Zeitgeschichtsforschung kaum Beachtung. Wenn auch nicht auf höchster Ebene, musste sich neben Italien und Österreich jedoch auch die Bundesrepublik über mehrere Jahrzehnte hinweg mit dem Südtirolkonflikt auseinander setzten, wodurch eine internationale Bedeutung dieses „Randthemas“ zu erkennen ist. Die Auswertung der Akten des Auswärtigen Amtes ab dem Zeitpunkt der Internationalisierung der Südtirolfrage vor der UNO 1959/60 zeigt, dass die Bundesrepublik eine Einmischung in den Konflikt stets vermeiden und Neutralität in dieser Frage wahren wollte. Wenngleich verschiedene Akteure auf die Bundesrepublik einzuwirken versuchten, hielt sie weitgehend an der strikten Zurückhaltung fest. Weder die Aufforderung durch die USA Österreich von einer UNO-Befassung abzubringen, noch die durch italienische Sicherheitskräfte verübten Menschenrechtsverletzungen an Südtirol-Aktivisten konnten die Bundesrepublik zu einem aktiven Eingreifen in den Konflikt bewegen. Erst als die Untergrundorganisation „Befreiungsauschuss Südtirol“ mit gewaltsamen Aktionen gegen Italien beginnt und sich die deutsche Öffentlichkeit zunehmend mit Südtirol auseinandersetzte, wurde die Bundesrepublik zu Reaktionen gezwungen. Hierbei hatte sich die Bundesrepublik gegenüber Italien nicht nur zu rechtfertigen, wenn vereinzelt deutsche Staatsbürger an gewaltsamen Aktionen in Südtirol beteiligt waren, sondern auch, wenn deutsche Politiker öffentlich Sympathie für die Belange Südtirols bekundeten. Als prominente Südtirol-Aktivisten Zuflucht in der Bundesrepublik suchten, geriet das Auswärtige Amt aufgrund der Gefährdung der guten Beziehungen zu Italien im Rahmen der europäischen Integration schnell in Panik. Besonders wenn die deutsche Presse über Südtirol berichtete und dabei Südtirol-Aktivisten zu Wort kommen ließ, wurde durch die italienische Öffentlichkeit und auf diplomatischer Ebene stets der Vorwurf des Pangermanismus erhoben, was das Auswärtige Amt ursprünglich vermieden wissen wollte. Auch als die Anschläge des Südtirolkonfliktes zu blutigen Höhepunkten gelangten, wird entgegen politischer Ankündigungen keine tiefere Zusammenarbeit mit italienischen Sicherheitsorganen umgesetzt und an der strikten Zurückhaltung bis zum Abschluss eines Autonomiestatuts für Südtirol festgehalten.
Der Beitrag beschäftigt sich mit dem Potential von Computerspielen für den Politikunterricht. Im Mittelpunkt steht die Frage, ob sich die Politiksimulation DEMOCRACY 3 für einen Einsatz in der gymnasialen Oberstufe eignet. Es wird herausgearbeitet, dass sich die Spieler von DEMOCRACY 3 mit den Auswirkungen politischer Entscheidungen auf die ökonomische, soziale und kulturelle Lage eines westlichen Landes auseinandersetzen, während die Komplexität politischer Aushandlungs- und Entscheidungsprozesse in demokratischen Regierungssystemen nicht erfahrbar wird. Die hier festgestellte Unvollständigkeit der politischen Simulation wird für die pädagogische Praxis aber nicht nur als Problem, sondern vor allem auch als didaktische Chance gesehen. Denn es sind gerade die Leer- und Schwachstellen der Simulation des Spieles, die besondere Anknüpfungsmöglichkeiten für den Unterricht bieten, da sie eine kritische Analyse der Simulation bzw. einen Vergleich mit der Realität politischer Prozesse und damit eine tiefe Auseinandersetzung mit Politik im Allgemeinen herausfordern. Schließlich werden drei konkrete Ideen für die schulische Praxis vorgestellt.
Mit zunehmender Schnelligkeit etablieren sich neue Medien, Kommunikationsmittel und Kunstformen innerhalb unserer Gesellschaften. Oft sind es Jugendliche, die sich als „digital natives“ unbefangen auf diese Entwicklungen einlassen können. Der Ruf nach einem kritischen Umgang mit Medien, einer systematischen Medienerziehung und Medienbildung wird seit geraumer Zeit formuliert. Allerdings existieren bisher wenige Bemühungen die angehenden Pädagoginnen und Pädagogen mit entsprechenden Methoden, Ideen und Materialien auszustatten.
Der vorliegende Band der DIGAREC Series enthält Beiträge der interdisziplinären Ringvorlesung „Videospiele als didaktische Herausforderung“, die im Sommersemester 2017 an der Philosophischen Fakultät der Universität Potsdam durchgeführt wurde. Die Beiträge machen Vorschläge zum Einsatz von Computer- und Videospielen im schulischen Unterricht und für Aktivitäten in außerschulischen Jugendeinrichtungen. Die Autorinnen und Autoren erörtern aus den jeweiligen Perspektiven ihrer Fachdisziplinen konkrete Methoden und Anwendungsmöglichkeiten anhand von ausgewählten Computerspielen. Schwerpunkt des Interesses bilden dabei Videospiele, die in erster Linie zur Unterhaltung eingesetzt werden, da der Einsatz von „Serious Games“/“Educational Games“ in jüngster Zeit schon breiter wahrgenommen wird.
Ein Topos soll überprüft werden: ‚Spielerisch lernt es sich am besten.‘ Ist das wirklich so? Wo genau liegen die produktiven Übereinstimmungen zwischen ‚Spielen‘ und ‚Lernen‘? Wie kann man die Games-Kultur, die primär eine Unterhaltungskultur ist, für Konzepte des Lernens und der Bildung unter Bedingungen der Digitalität technischer Umgebungen (zurück-) gewinnen? Die allgegenwärtige Struktur des Spiels und des Spielens könnte einiges über die Logik des Lernens verraten.
In den letzten Jahrzehnten ist die Nachfrage nach kostengünstigen und flächendeckenden Kartierungsmöglichkeiten im Hinblick auf eine ertragssteigernde und umweltfreundlichere Bewirtschaftung von landwirtschaftlichen Nutzflächen stark gestiegen. Hierfür eignen sich spektroskopische Methoden wie die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), Raman- und Gammaspektroskopie sowie die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS). In Abhängigkeit von der Funktionsweise der jeweiligen Methoden werden Informationen zu verschiedensten Bodeneigenschaften wie Nährelementgehalt, Textur und pH-Wert erhalten.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Online-LIBS-Verfahrens zur Nährelementbestimmmung und Kartierung von Ackerflächen. Die LIBS ist eine schnelle und simultane Multielementanalyse bei der durch das Fokussieren eines hochenergetischen Laserpulses Probenmaterial von der Probenoberfläche ablatiert wird und in ein Plasma überführt wird. Beim Abkühlen des Plasmas wird Strahlung emittiert, welche Rückschlüsse über die elementare Zusammensetzung der Probe gibt. Diese Arbeit ist im Teilprojekt I4S (Intelligenz für Böden) im Forschungsprogramm BonaRes (Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie) des Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) entstanden. Es wurden insgesamt 651 Bodenproben von verschiedenen Test-Agrarflächen unterschiedlichster Standorte Deutschlands gemessen, ausgewertet und zu Validierungszwecken mit entsprechender Referenzanalytik wie die Optische Emissionsspektroskopie mittels induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) und die wellenlängendispersive Röntgenfluoreszenzanalyse (WDRFA) charakterisiert.
Für die Quantifizierung wurden zunächst die Messparameter des LIBS-Systems auf die Bodenmatrix optimiert und für die Elemente geeignete Linien ausgewählt sowie deren Nachweisgrenzen bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass eine absolute Quantifizierung basierend auf einem univariaten Ansatz aufgrund der starken Matrixeffekte und der schlechten Reproduzierbarkeit des Plasmas nur eingeschränkt möglich ist. Bei Verwendung eines multivariaten Ansatz wie der Partial Least Squares Regression (PLSR) für die Kalibrierung konnten für die Nährelemente im Vergleich zur univariaten Variante Analyseergebnisse mit höherer Güte und geringeren Messunsicherheiten ermittelt werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass das multivariate Modell weiter verbessert werden kann, indem mit einer Vielzahl von gut analysierten Böden verschiedener Standorte, Bodenarten und einem breiten Gehaltsbereich kalibriert wird. Mithilfe der Hauptkomponentenanalyse (PCA) wurde eine Klassifizierung der Böden nach der Textur realisiert. Weiterhin wurde auch eine Kalibrierung mit losem Bodenmaterial erstellt. Trotz der Signalabnahme konnten für die verschiedenen Nährelemente Kalibriergeraden mit ausreichender, analytischer Güte erstellt werden.
Für den Einsatz auf dem Acker wurde außerdem der Einfluss von Korngröße und Feuchtigkeit auf das LIBS-Signal untersucht. Die unterschiedlichen Korngrößen haben nur einen geringen Einfluss auf das LIBS-Signal und das Kalibriermodell lässt sich durch entsprechende Proben leicht anpassen. Dagegen ist der Einfluss der Feuchtigkeit deutlich stärker und hängt stark von der Bodenart ab, sodass für jede Bodenart ein separates Kalibriermodell für verschiedene Feuchtigkeitsgehalte erstellt werden muss. Mithilfe der PCA kann der Feuchtigkeitsgehalt im Boden grob abgeschätzt werden und die entsprechende Kalibrierung ausgewählt werden.
Diese Arbeit liefert essentielle Informationen für eine Echtzeit-Analyse von Nährelementen auf dem Acker mittels LIBS und leistet einen wichtigen Beitrag zu einer fortschrittlichen und zukunftsfähigen Nutzung von Ackerflächen.
Im Rahmen der vom Bundesministerium für Bildung und -forschung geförderten Forschungsinitiative „BonaRes – Boden als nachhaltige Ressource der Bioökonomie“ soll sich das Teilprojekt „I4S – integrated system for site-specific soil fertility management“ der Entwicklung eines integrierten Systems zum ortsspezifischen Management der Bodenfruchtbarkeit widmen. Hierfür ist eine Messplattform zur Bestimmung relevanter Bodeneigenschaften und der quantitativen Analyse ausgewählter Makro- und Mikronährstoffe geplant. In der ersten Phase dieses Projekts liegt das Hauptaugenmerk auf der Kalibrierung und Validierung der verschiedenen Sensoren auf die Matrix Boden, der Probennahme auf dem Acker und der Planung sowie dem Aufbau der Messplattform. Auf dieser Plattform sollen in der zweiten Phase des Projektes die verschiedenen Bodensensoren installiert, sowie Modelle und Entscheidungsalgorithmen zur Steuerung der Düngung und dementsprechend Verbesserung der Bodenfunktionen erstellt werden.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Grundlagenuntersuchung und Entwicklung einer robusten Online-Analyse mittels Energie-dispersiver Röntgenfluoreszenzspektroskopie (EDRFA) zur Quantifizierung ausgewählter Makro- und Mikronährstoffe in Böden für eine kostengünstige und flächendeckende Kartierung von Ackerflächen. Für die Entwicklung eines Online-Verfahrens wurde ein dem Stand der Technik entsprechender Röntgenfluoreszenzmesskopf in Betrieb genommen und die dazugehörigen Geräteparameter auf die Matrix Boden optimiert. Die Bestimmung der analytischen Qualitäts-merkmale wie Präzision und Nachweisgrenzen fand für eine Auswahl an Nährelementen von Aluminium bis Zink statt. Um eine möglichst Matrix-angepasste Kalibrierung zu erhalten, wurde sowohl mit zertifizierten Referenzmaterialien (CRM), als auch mit Ackerböden kalibriert. Da einer der größten Nachteile der Röntgenfluoreszenzanalyse die Beeinflussung durch Matrixeffekte ist, wurde neben der klassischen univariaten Datenauswertung auch die chemometrische multivariate Methode der Partial Least Squares Regression (PLSR) eingesetzt. Die PLSR bietet dabei den Vorteil, Matrixeffekte auszugleichen, wodurch robustere Kalibriermodelle erhalten werden können. Zusätzlich wurde eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) durchgeführt, um Gemeinsamkeiten und Ausreißer innerhalb des Probensets zu identifizieren. Es zeigte sich, dass eine Klassifizierung der Böden anhand ihrer Textur Sand, Schluff, Lehm und Ton möglich ist.
Aufbauend auf den Ergebnissen idealer Bodenproben (zu Tabletten gepresste luftgetrocknete Proben mit Korngrößen < 0,5 mm) wurde im Verlauf dieser Arbeit die Probenvorbereitung immer weiter reduziert und der Einfluss verschiedener Kenngrößen untersucht. Diese Einflussfaktoren können die Dichte und die Homogenität der Probe, sowie Korngrößeneffekte und die Feuchtigkeit sein. Anhand des RMSE (Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme) und unter Berücksichtigung der Residuen werden die jeweils erstellten Kalibriermodelle miteinander verglichen. Um die Güte der Modelle zu bewerten, wurden diese mit einem Testset validiert. Hierfür standen 662 Bodenproben von 15 verschiedenen Standorten in Deutschland zur Verfügung. Da die Ergebnisse an gepressten Tabletten für die Elemente Al, Si, K, Ca, Ti, Mn, Fe und Zn den Anforderungen für eine spätere Online-Analyse entsprechen, wurden im weiteren Verlauf dieser Arbeit Kalibriermodelle mit losen Bodenproben erstellt. Auch hier konnten gute Ergebnisse durch ausreichende Nachweisgrenzen und eine niedrige gemittelte Messabweichung bei der Vorhersage unbekannter Testproben erzielt werden. Es zeigte sich, dass die Vorhersagefähigkeit mit der multivariaten PLSR besser ist als mit der univariaten Datenauswertung, insbesondere für die Elemente Mn und Zn.
Der untersuchte Einfluss der Feuchtigkeit und der Korngrößen auf die Quantifizierung der Elementgehalte war vor allem bei leichteren Elementen deutlich zu sehen. Es konnte schließlich eine multivariate Kalibrierung unter Berücksichtigung dieser Faktoren für die Elemente Al bis Zn erstellt werden, so dass ein Einsatz an Böden auf dem Acker möglich sein sollte. Eine höhere Messunsicherheit muss dabei einkalkuliert werden. Für eine spätere Probennahme auf dem Feld wurde zudem der Unterschied zwischen statischen und dynamischen Messungen betrachtet, wobei sich zeigte, dass beide Varianten genutzt werden können. Zum Abschluss wurde der hier eingesetzte Sensor mit einem kommerziell erhältlichen Hand-Gerät auf sein Quantifizierungspotential hin verglichen. Der Sensor weist anhand seiner Ergebnisse ein großes Potential als Online-Sensor für die Messplattform auf. Die Ergebnisse unter Laborbedingungen zeigen, dass eine robuste Analyse Ackerböden unter Berücksichtigung der Einflussfaktoren möglich ist.
Humboldts Eskorte
(2020)
Auf seiner Russlandexpedition von 1829 wurde Alexander von Humboldt fast durchgängig von Sicherheitskräften der Regierung begleitet. Die Forschung wies dieser Eskorte bisher vor allem eine Kontrollfunktion zu. Im Folgenden wird gezeigt, dass Humboldts bewaffnete Begleiter wahrscheinlich weniger der Überwachung, als der Absicherung seiner Expedition dienten. Der Artikel wirft dafür einen Blick auf die Sicherheitslage im Umfeld der Russlandreise, die Eskorte an sich sowie ihre letztendlich eng begrenzten Möglichkeiten zur Kontrolle des Wissenschaftlers. An Material stehen dafür unter anderem Humboldts Reisekorrespondenz, der Reisebericht seines Gefährten Gustav Rose und die erst jüngst veröffentlichten Tagebücher Christian Gottfried Ehrenbergs zur Verfügung.