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Newest publications
Taeniidae in Namibian wildlife with emphasis on lion, cheetah, and African wild dog
(2024) Aschenborn, Ortwin; Mackenstedt, Ute
An opportunic survey for Echinococcus spp. in wild mammals was conducted in seven distinct stuy areas
throughout Namibia, representing all major ecosystems, between 2012 and 2021. In total, 184 individually
attributable faeces and 40 intestines were collected from eight species of carnivores, and 300 carcasses or organs
of thirteen species of ungulates were examined for Echinococcus cysts. Nested PCR and sequencing of the
mitochondrial nad1 gene led to the identification of five species of the Echinococcus granulosus sensu lato complex.
Echinococcus canadensis G6/7 was found throughout Namibia at low frequency in lions, cheetahs, African wild
dogs, black-backed jackals and oryx antelopes. Echinococcus equinus was present only in northern Namibia,
locally at high frequency in lions, black-backed jackals and plains zebras. Echinococcus felidis was found only in
one small area in the north-east of Namibia, but with high frequency in lions and warthogs. Echinococcus
granulosus sensu stricto was identified only in two African wild dogs in the north-east of Namibia, and Echinococcus
ortleppi occurred in central and southern Namibia in black-backed jackals and oryx antelopes. The
development of fertile cysts indicated active intermediate host roles of oryx antelopes for E. canadensis and
E. ortleppi, of warthogs for E. felidis, and of plains zebras for E. equinus. Our data support earlier hypotheses of
exclusive or predominant wildlife life-cycles for E. felidis involving lions and warthogs, and – in Namibia – for
E. equinus involving lions and/or black-backed jackals and plains zebras. Our data further support an interlink of
wild and domestic transmission for E. ortleppi. A possible involvement of livestock and domestic dogs in transmission
of E. canadensis G6/7 and E. granulosus s.s., the two parasite species with highest zoonotic potential, is
uncertain for Namibia and needs further investigation.
The present study was conducted in the isolated desert town of Oranjemund in the far south of
Namibia. It is an extremely arid region where no livestock husbandry is practiced and only animals
adapted to the desert can be found. However, in and around the city, artifi cial irrigation maintains
lush green patches of grass that attract wild animals, in particular oryx antelopes (Oryx gazella). In
2015 four oryx antelopes were euthanised due to poor conditions and a post-mortem examination
was conducted. Two were found positive for cystic echinococcosis and 16 cysts were collected
for molecular analyses. In addition, faecal samples from black-backed jackals (n=5) and domestic
dogs (n=9), which were regularly observed to feed on oryx carcasses, were collected and taeniid
eggs isolated. Parasite species identifi cation of the cysts and eggs was done by amplifying and se-
quencing the mitochondrial nad1 gene. Both oryx antelopes were found infected with E. ortleppi and
one co-infected with E. canadensis G6/7. Both Echinococcus species were able to develop fertile
cysts in oryx, making oryx antelopes competent hosts for these parasites. Therefore, the analysis of
faecal samples was of high interest and although the numbers were quite small, taeniid eggs were
found in three out of fi ve faecal samples of jackals and in all nine dog samples. However, species
determination was only successful with two jackal and one dog sample. All three were positive for
E. canadensis G6/7. The absence of E. ortleppi may be due to the low number of faecal samples
examined. In our small study, we discovered a rather unique lifecycle of Echinococcus spp. between
jackals and domestic dogs as defi nitive hosts and oryx antelopes as intermediate hosts. Here, the
presence of E. canadensis G6/7 is of particular concern, as it is the second most important causative
agent of CE in humans.
Utilizing process waters from conversion processes based on regenerative resources for microbial production of platform chemicals
(2024) Merkel, Manuel; Hausmann, Rudolf
A future bioeconomy relying on biotechnological production processes makes it necessary to find a replacement for sugars as microbial carbon source to prevent ethically questionable competition with the food and feed sector. An attractive alternative is acetic acid, as it is inexpensive, available in high quantities and utilized equally well as glucose by some bacteria. Still, the application of acetic acid as sole carbon source in bioproduction processes offers several challenges. In its protonated form acetic acid leads to medium acidification, when applied in high concentrations, while as salt it leads to salinization causing osmotic stress for the production organisms. As such, established process strategies
are difficult to apply with acetic acid, making specialized strategies necessary for
production processes.
Therefore, an efficient fed-batch strategy was developed and is presented in the 1st publication utilizing acetic acid as sole carbon source for production of itaconic acid with a genetically modified strain C. glutamicum ICDR453C (pEKEx2-malEcadopt). An earlier published pH-coupled feeding strategy for addition of glacial acetic acid was adapted to obtain the nitrogen limited conditions necessary for itaconic acid production. It was found
that the consumption of ammonia at high carbon to nitrogen ratios of the feeds, which was necessary to achieve nitrogen limited conditions, caused acidification of the medium. This countered the increase of pH-value caused by acetic acid consumption and led to early acetate depletion. Thus, an additional DO-coupled feeding of sodium acetate was started once acetic acid in the medium was depleted. Sodium acetate did not directly effect the pH-value, but its consumption again led to an increase of the pH-value and continuation of the pH-coupled feeding. With this combined strategy an itaconic acid production process was developed with separate growth and production phases. In the end a titer of 29.2 g/L and a volumetric productivity of 0.63 g L−1h−1 were achieved. These were
comparable to bacterial production processes using glucose as sole carbon source, with the only drawback being a lower yield. Still, the results demonstrated that C. glutamicum is suited as production organism on acetate as alternative carbon source.
Another challenge is, that biobased acetic acid, for example produced by thermochemical conversion of lignocellulose, is often available only in dilute concentrations up to 50 g/L or in complex solutions containing potentially harmful substances. Therefore, conventional fed-batch processes are not applicable, because of strong dilution of the product and accumulation of inhibitors. Perfusion bioreactors can be a solution to these problems.
They allow application of dilute substrate concentrations, as the bacteria are retained in the reactor. Furthermore, the continuous flow through the system prevents accumulation of inhibitors.
Thus, the 2nd publication presented a newly developed, lab scale perfusion bioreactor, that was manufactured via 3D-printing using the fused filament fabrication method. Hydrophilic flat sheet membranes in the main bioreactor module were used for cell retention. A circulation flow was applied for diffusive oxygen supply via an oxygen transfer module that contained hydrophobic membranes and for temperature control via a heat exchanger module. The bioreactor system was characterized regarding oxygen transfer rates and
mixing time. Finally, a proof-of-concept cultivation with C. glutamicum ATCC13032 on glucose utilizing a dilute feed solution resulted in 18.4 g/L biomass after 53 h of cultivation and a maximum specific growth rate of 0.34 1/h. Until the end of the process no membrane blockage occurred. This showed that the reactor system was suited for bacterial cultivation as well as for application of dilute substrates.
To sum it up, it was shown that acetic acid can be efficiently used as alternative carbon source for bioproduction with C. glutamicum as model organism. Still, in case of itaconic acid production further genetic modifications are necessary in future works to increase the product yield. Regarding process strategies for utilization of biobased acetic acid in dilute solutions, a new 3D-printed perfusion bioreactor was successfully developed, and its function proven. Future works can focus on the application of the perfusion system for production processes and evaluate its suitability for bioprocesses with sustainably produced acetic acid
Nutrition and health aspects of mothers and their infants in Bukavu region, Democratic Republic of the Congo : a follow-up study with cross-sectional analyses and nutrition interventions
(2024) Beitze, Damaris Elisabeth; Scherbaum, Veronika
Hintergrund: Mangelernährung in verschiedenen Ausprägungen ist eine Herausforderung für die Bevölkerungsgesundheit in der Demokratischen Republik Kongo, einem Land, das von politischer Instabilität, Gewalt, Nahrungsmittelunsicherheit und Armut geprägt ist. Vor allem verborgener Hunger und Anämie machen einen großen Teil davon aus. Unzureichende Ernährung während der ersten 1000 Lebenstage beeinträchtigt die Gesundheit und Entwicklung eines Kindes kurz- und langfristig. Das Ernährungsverhalten der Mütter spielt sowohl für ihren eigenen Ernährungszustand als auch für den ihrer Kinder eine wichtige Rolle, insbesondere während dieser sensiblen Phase. Der Ernährungszustand und das Ernährungsverhalten können durch vielfältige Faktoren auf verschiedenen Ebenen beeinflusst werden. Diese müssen untersucht und berücksichtigt werden, um zielführende Interventionen zu gestalten.
Zielsetzung: Diese Dissertation hatte zum Ziel, den Ernährungsstatus, insbesondere Anämie, stillender Frauen und ihrer Säuglinge zu untersuchen, ebenso wie damit assoziierte Faktoren. Des Weiteren sollte der Einfluss von Ernährungsschulungen und Lipid-basierten Nährstoffsupplementen auf Anämie, Ernährungswissen und Ernährungsverhalten von unter- und übergewichtigen Müttern ermittelt werden.
Methoden: Eine Follow-up-Studie mit Querschnittserhebungen und inkludierter Interventionsstudie wurde mit 471 stillenden Müttern und ihren Säuglingen in der Region von Bukavu, Demokratische Republik Kongo von Dezember 2017 bis Juni 2019 durchgeführt. Mutter-Kind-Paare wurden nach der Entbindung in einem von drei Krankenhäusern der Studie (zwei davon semi-urban und eines im ländlichen Gebiet) in der ersten Woche postpartum rekrutiert. Die erste Datenerhebung beinhaltete anthropometrische Messungen der Mütter und Neugeborenen sowie ein strukturiertes Interview zu sozio-demographischen Faktoren und Ernährungsaspekten während der Schwangerschaft. Folgeerhebungen, die 3-6 und 6-9 Monate nach der Geburt stattfanden, umfassten die Messung von anthropometrischen Parametern und der Hämoglobin-Konzentration (Hb) von Müttern und ihren Säuglingen, ein 24-Stunden Ernährungsprotokoll der Mütter sowie ein strukturiertes Interview zu Ernährungswissen und -verhalten. Die randomisierte kontrollierte Interventionsstudie fand zwischen diesen beiden Folgeerhebungen statt. Vor der Intervention wurden die Mütter anhand ihres mittleren Oberarmumfangs (MUAC) in niedrigen (≥ 21 und < 25 cm), normalen (≥ 25 und < 28 cm) und hohen MUAC (≥ 28 cm) eingestuft. Anschließend wurden sie zufällig den folgenden Interventions- und Kontrollgruppen zugeteilt: niedriger MUAC – Ernährungsschulung; niedriger MUAC – Supplement; niedriger MUAC – Kontrolle; mittlerer MUAC – Kontrolle; hoher MUAC – Ernährungsschulung; hoher MUAC – Kontrolle. Über drei Monate erhielten Mütter mit Ernährungsschulungen vier theoretische und zwei praktische Einheiten zu ausgewogener Ernährung, Eisen, Vitamin A und Nährstoffmängeln. Mütter in der Supplement-Gruppe erhielten ein tägliches Lipid-basiertes Nährstoffsupplement. Für 416 Mütter und Säuglinge waren Daten vor und nach der Intervention vorhanden.
Ergebnisse: Die Studie zeigte die Koexistenz verschiedener Formen von Mangelernährung in der Studienpopulation. Ernährungs- und Gesundheitsaspekte unterschieden sich zwischen den semiurbanen und ländlichen Gegenden. Das Erhalten von Leistungen während der Schwangerschaftsbetreuung (Malaria-Medikamente, Entwurmung, Supplemente, Ernährungsinformationen durch Gesundheitspersonal) und das Wissen zu sowie die Umsetzung von Familienplanung waren im ländlichen Gebiet geringer als im semi-urbanen Gebiet, ebenso anthropometrische Parameter wie der mütterliche MUAC und das Geburtsgewicht. Eine multiple lineare Regression ergab zunehmenden mütterlichen MUAC, Alter und Gestationsalter als positive Einflussfaktoren auf das Geburtsgewicht, während die ländliche Lage, eine erstgebärende Mutter, eine Tätigkeit der Mutter in der Landwirtschaft und das weibliche Geschlecht des Neugeborenen negative Prädiktoren des Geburtsgewichts waren. Die Anämieraten 3-6 Monate nach der Geburt waren mit 28,2 % bei den Müttern von mittlerer Relevanz für Bevölkerungsgesundheit, lagen bei den Säuglingen mit 74,3 % jedoch im schwerwiegenden Bereich. Sowohl das mütterliche Ernährungswissen als auch ihre Ernährungsvielfalt waren gering ausgeprägt. Im Median hatten die Mütter ein Wissen von 0,39 in einem möglichen Bereich von 0 bis 1 und eine Ernährungsvielfalt von 3,0 (möglicher Bereich 0-10). Ernährungswissen und mütterlicher Hb waren leicht positiv korreliert, aber es bestanden keine signifikanten Korrelationen der Ernährungsvielfalt mit einem dieser beiden Parameter. Geschmack (68,1 %), Aussehen (42,5 %), die Wirkung von Lebensmitteln auf die Gesundheit (29,0 %) und Verfügbarkeit (25,6 %) waren häufige Kriterien der Lebensmittelauswahl. Nach der Intervention hatten Mütter, die Ernährungsschulungen erhalten hatten, ein signifikant höheres Ernährungswissen als diejenigen ohne Schulungen, aber keine verbesserte Ernährungsvielfalt. Außerdem modifizierten mehr Mütter mit Schulungen die Beikost für ihr Kind als die anderen Mütter, häufig im Zusammenhang mit Inhalten der Ernährungsschulungen. Weder der mütterliche Hb nach der Intervention noch die Hb-Entwicklung über die Interventionsphase unterschieden sich signifikant zwischen den sechs Interventions- und Kontrollgruppen. Allerdings war der Anteil an Müttern mit einer Verbesserung des Hb in den Gruppen mit Ernährungsschulungen größer, wenn auch nicht statistisch signifikant. Bei Betrachtung ausschließlich der Frauen, die zu Beginn der Intervention an Anämie litten, zeigte sich eine größere Zunahme des Hb in den Gruppen, die entweder Schulungen oder Supplemente erhielten, allerdings nicht statistisch signifikant.
Schlussfolgerungen: Der Ernährungsstatus stillender Frauen und ihrer Säuglinge im Studiengebiet war mangelhaft. Verschiedene Faktoren, die die Mangelernährung befördern könnten, wurden identifiziert: Unzureichende Nahrungsaufnahme und eingeschränkte Leistungen in der primären Gesundheitsversorgung können den Ernährungsstatus beeinflussen. Zu ihren möglichen, vielschichtigen Determinanten gehören geringes Ernährungswissen, die ländliche Gegend und Nahrungsmittelunsicherheit, aber auch persönliche Präferenzen. Um den Ernährungszustand effektiv zu verbessern, müssen Ernährungsinterventionen diese verschiedenen Einflussfaktoren der Nahrungsaufnahme adressieren. Ernährungsschulungen und Lipid-basierte Nährstoffsupplemente könnten einen positiven Effekt haben, vor allem bei Müttern mit Anämie. Sie sollten weiter untersucht werden. Es wird empfohlen, das Bewusstsein und die Qualifikation von Gesundheitspersonal in der primären Gesundheitsversorgung hinsichtlich Ernährung zu stärken und praktische Elemente in Maßnahmen mit Ernährungsschulungen zu integrieren.
Wirksamkeit, Nebenwirkung und Verteilung von Lithiumchlorid: ein neuer Wirkstoff zur Behandlung von Varroa destructor bei Honigbienenvölkern (Apis mellifera)
(2024) Rein, Carolin Vanessa; Rosenkranz, Peter
Honigbienen sind unverzichtbare Bestäuber sowohl für unser Ökosystem als auch für die Landwirtschaft. Die weltweit verbreitete ektoparasitische Milbe Varroa destructor stellt seit Jahrzehnten das größte Problem für Honigbienen und die Imkerei dar und gilt zweifellos als Hauptverursacher der periodischen Völkerverluste (Genersch et al. 2010; Le Conte et al. 2010). Derzeit gibt es kein zufriedenstellendes Behandlungsverfahren, das alle Anforderungen der Imker erfüllt. Im Jahr 2018 wurde mit Lithiumchlorid (LiCl) ein neuer Wirkstoff mit varroazider Wirkung entdeckt, welcher eine sehr gute Wirksamkeit auf Varroamilben mit einer guten Verträglichkeit für adulte Bienen verbindet (Ziegelmann et al. 2018). Aufgrund der systemischen Wirkungsweise kann er zudem sehr einfach angewendet werden und bietet dadurch großes Potential für eine effektive Varroabehandlung. Im Rahmen der Dissertation wurden verschiedene Applikationsformen von LiCl zur Behandlung von Bienenvölkern getestet und Daten zur Wirksamkeit, Nebenwirkung und Verteilung des Wirkstoffes erhoben. Die gesammelten Daten sollen dazu dienen, eine fundierte Bewertung der Chancen und Risiken für ein Zulassungsverfahren zu ermöglichen und erfolgsversprechende Strategien für die Zulassung zu entwickeln. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Feld- und Laborexperimente durchgeführt.
Unter praxisnahen Freilandbedingungen führt die Applikation von LiCl zu konzentrationsabhängigen Schäden und hohen Ausräumraten der Bienenbrut. Diese Brutschäden sind von der Dauer der Fütterung und dem Larvenalter abhängig (Rein et al. 2022). Bei einer Fütterung von 25 mM LiCl überleben nur knapp 40% der Bienenbrut. Analysen der Lithium-Konzentration verschiedener Larvenstadien zeigen, dass in zwei Tage alten Larven noch kein Lithium nachgewiesen werden kann. Die Analysen der Futtersaftdrüsen haben bestätigt, dass das Sekret der Ammenbienen, mit dem die Königin und die jungen Larvenstadien gefüttert werden, weitgehend frei von Lithium ist (Rein et al. 2024). Daher sollte eine LiCl-Applikation kein Risiko für die Königin, oder die jungen Larven darstellen. In älteren Larven steigt die Lithium-Konzentration dagegen signifikant an (Rein et al. 2022). Dies ist auf die stadienspezifische Futterumstellung von reinem Futtersaft auf gemischtes Larvenfutter zurückzuführen. Hierbei wird auch eingelagertes Futter aus den umliegenden Waben beigemengt, wodurch auch zuvor eingelagertes Lithium weitergegeben werden kann.
Aufgrund der schädigenden Wirkung von LiCl auf die Bienenbrut wurde eine Applikation für brutfreie Völker entwickelt und die Wirksamkeit unter Feldbedingungen getestet. Die Kombination einer brutfreien Phase durch Sperren der Königin mit der LiCl-Behandlung erzielte durchschnittliche Wirkungsgrade von 78 – 98% (Rein et al. 2024). Die höchsten Wirkungsgrade wurden erst bei einer Fütterungsdauer von > 5 Tagen erreicht, was zu Schäden bei der neu angelegten Brut nach der Brutpause führte. In Käfigversuchen, in denen jeweils eine Biene mit einer parasitierenden Milbe mit LiCl gefüttert wurde, konnten dagegen bereits nach 48 Stunden Milbenmortalitäten von über 95% erreicht werden (Rein et al. 2024). Offenbar verzögerte sich im Volk der Wirkungseintritt aufgrund des sozialen Futteraustauschs (Trophallaxis) und einem damit verbundenen Verdünnungseffekt des Wirkstoffs. Jedoch ist dieser Futteraustausch notwendig, um den Wirkstoff gleichmäßig im Volk zu verteilen und alle Milben zu erreichen. Es besteht daher weiterer Optimierungsbedarf, um die für die Zulassung notwendigen Wirkungsgrade von über 90% zu erreichen, ohne die Bienenbrut zu schädigen.
Anhand von quantitativen Lithium-Analysen über ICP-OES konnte bestätigt werden, dass der Wirkstoff im Volk gleichmäßig verteilt wird. Bereits einen Tag nach der LiCl-Applikation wurden im Schnitt 93 mg/kg Lithium in den Honigblasen der Bienen nachgewiesen, unabhängig von ihrer Position im Volk (Rein et al. 2024). Analysen der Bienen-Hämolymphe zeigen, dass bereits nach einer 12-stündigen Fütterung der Bienen im Käfig ein Gleichgewicht von 5 – 8 mg/kg Lithium erreicht wird, welches zum Tod der Milbe führt (Rein et al. 2024). Das Lithium sollte daher nach einer LiCl-Applikation möglichst schnell im gesamten Volk verteilt werden und ausreichend lange im Volk zirkulieren, um möglichst in allen Bienen die für Milben tödliche Konzentration zu erreichen. Diese Konzentration sollte für etwa 48 Stunden aufrechterhalten werden, um eine Milbenmortalität von über 95% zu erreichen.
Die im Rahmen der vorliegenden Dissertation durchgeführten Versuche bieten eine umfangreiche Basis für die Entwicklung einer zulassungsrelevanten Applikation. Es konnte gezeigt werden, dass Lithium eine hohe akarizide Wirkung besitzt und lediglich noch einige Optimierungen notwendig sind, um eine bessere Verteilung des Wirkstoffes und damit stabile Wirkungsgrade von über 90% bei brutfreien Völkern zu erreichen. Für brütende Völker müssen jedoch alternative Behandlungsmöglichkeiten entwickelt werden, um den Kontakt der Brut mit dem Wirkstoff zu vermeiden.
Betriebswirtschaftliche Optimierung des Einsatzes landwirtschaftlicher Produktionsfaktoren am Beispiel von Traktoren und chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln
(2023) Witte, Felix; Bahrs, Enno
Die deutsche Landwirtschaft befindet sich in einem Spannungsfeld aus beständigem Kostendruck und gleichzeitig steigenden gesellschaftlichen Forderungen nach einer nachhal-tigeren Bewirtschaftungsweise. Dies erfordert eine ständige Optimierung landwirtschaftlicher Produktionsfaktoren, zu denen auch der Traktoreneinsatz als wesentlicher Teil der Maschinen- bzw. Arbeitserledigungskosten sowie der Einsatz chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel zählen. Die gesellschaftspolitischen Forderungen nach stärker zu reduz-ierenden Einsatzmengen und Risiken des chemisch-synthetischer Pflanzenschutzes schlagen sich in der aktuellen Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP 2023-2027) der EU nieder. Mit den sogenannten Eco-Schemes werden finanzielle Mittel aus der ersten Säule der gemeinsamen Agrarpolitik an die Erfüllung konkreter umweltorientierter Bewirtschaftungsweisen geknüpft. Eins dieser Eco-Schemes „Bewirtschaftung von Acker- oder Dauerkulturflächen des Betriebes ohne Verwendung von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln“ adressiert in Deutschland die Reduktion von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmittel. Dabei werden bis zu 130 €/ha (2023) ausgezahlt. Solche Wirtschaftsweisen ohne chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel gewinnen perspektivisch an Bedeutung. Der beim Einsatz chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel als Produktionsfaktor erkennbare dynamische Wandel ist auch beim Traktoreneinsatz erkennbar. Jedoch weniger aus rechtlicher Perspektive, sondern der Bedeutung nach. Dabei gilt: In der Kostenstruktur landwirtschaftlicher Betriebe kommt den Maschinenkosten eine große und wachsende Rolle zu. Die bedeutendste Gruppe innerhalb der Maschinenkosten stellen Kosten für Traktoren dar. Im Gegensatz zu chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln stehen sie in keiner direkten Beziehung zum Naturalertrag. Vor dem Hintergrund von international festgestellten nicht linearen Entwertungsverläufen von Traktoren und einer jüngst auch in deutschen Kalkulationsdaten aufgenommenen stärker leistungsabhängigen Entwertung, auch unterhalb der Auslastungsschwelle, stellt sich die Frage nach daraus folgenden Optimierungspotentialen. Insbesondere könnte die Bedeutung der Beschäftigungsdegression durch einen leistungsbedingten Wertverlust zurückgehen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit beiden Themenfeldern – chemisch-synthetischen Pflan-zenschutzmitteln und Landmaschinen am Beispiel von Traktoren – vor dem Hintergrund der betriebswirtschaftlichen Optimierung ihres Einsatzes. Sie untersucht zum einen das Entwertungsverhalten von landwirtschaftlichen Maschinen am Beispiel von Traktoren in Deutschland und welche Optimierungspotentiale sowie Empfehlungen sich daraus für landwirtschaftliche Entscheider ergeben. Zum anderen wird untersucht, welche betriebswirtschaftlichen Potentiale sich aus dem Eco-Scheme zur „Bewirtschaftung von Acker oder Dauerkulturflächen des Betriebes ohne Verwendung von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln“ am Beispiel einjähriger Ackerkulturen ergeben. Das Entwertungsverhalten der Traktoren wird mit hedonischen Preismodellen auf Basis von Onlineinseraten untersucht. Mittels multipler-linearer Regressionen mit dem transformierten Inseratspreis als abhängiger Variable werden betriebsstunden-, motorleistungs-, fabrikats- und altersabhängige Entwertungsfunktionen geschätzt. Sie deuten an, dass ein linearer Zusammenhang das Entwertungsverhalten von Traktoren nicht vollständig korrekt beschreibt. Die Entwertung folgt einem degressiven Verlauf und unterscheidet sich zwischen den Fabrikaten und Motorleistungsklassen. Die Entwertung ist auch von den Betriebsstunden abhängig. Diese Funktio-nen werden genutzt, um die Ökonomie von Neu- und Gebrauchtkäufen im Rahmen einer Investitionsrechnung zu vergleichen und die Bedeutung des optimalen Ersatzzeitpunktes und der Auslastung zu untersuchen. Mit dem Ergebnis, dass der Gebrauchtkauf vor allem bei niedrigen Auslastungsgraden bis etwa 300 h/a rentabel ist. Bei einer hohen Auslastung von mehr als 900 h/a ist ein Neukauf vorzüglich. Das größte Optimierungspotential liegt in einer möglichst hohen Auslastung. Auch bei einer leistungsbezogenen Entwertungskomponente bleibt also die Beschäftigungsdegression entscheidend für die Optimierung von Maschinen-kosten. Der optimale Ersatzzeitpunkt ist weniger bedeutend. Von ihm kann, meist, um Jahre abgewichen werden, ohne dass die Durchschnittskosten im Modell um mehr als 1% steigen. Außerdem werden in der Arbeit vor dem Hintergrund der Inflation der Jahre 2022 und 2023 und des technischen Fortschrittes die Preissteigerungen von neuen und gebrauchten Traktoren gegenübergestellt. Letztgenannter Ansatz verwendet Quantilsregressionen und nutzt Auktionsergebnisse als Datengrundlage. Technischer Fortschritt bzw. dessen Auswirkung auf die Preissteigerung kann bei Traktoren nachgewiesen werden. Der Preisanstieg von neuen und gebrauchten Traktoren im Zuge der Inflation ist zumindest in den betrachteten Jah-ren vergleichbar. Die hedonischen Modelle wurden mit einer Befragung flankiert, bei der Preisschätzungen landwirtschaftliche Akteure mit den Modellen verglichen wurden. Die hedonischen Modelle zeigen sich in der Befragung den menschlichen Schätzungen überlegen. Allgemein sollte der Restwert am Ende der angestrebten Nutzung sorgfältig geschätzt werden. Auf diesen kann auch vor dem Hintergrund der Ergebnisse weiterhin im Sinne einer Durchschnittskostenbetrachtung linear abgeschrieben werden. Allerdings sollte die lineare Abschreibung auf eine bestimmte Anzahl von Jahren nicht initial zur Restwertbestimmung genutzt werden. Bei der betriebswirtschaftlichen Optimierung und volkswirtschaftlichen Beurteilung der angestrebten Pflanzenschutzmittel und -risikenreduktion erfolgt ein Methoden- und Empiriewechsel. Anhand einer schlagbasierten und georeferenzierten Landnutzungsmodellierung, die auf linearer Programmierung basiert, wird der Deckungsbeitrag des konventionellen Anbaus von Ackerbaukulturen unter Berücksichtigung von Restriktionen auf kommunaler Ebene maximiert. Verschiedene Preisszenarien und Förderhöhen für das erwähnte Eco-Scheme werden betrachtet. Das Niveau gewünschter Naturalproduktionsmengen und Arbeitskräfteverfügbarkeit werden variiert, um Elastizitäten der Umsetzungspotentiale aufzuzeigen. Es werden ergänzend verschiedene Pflanzenschutzindikatoren betrachtet, um Aussagen zur ökologischen Wirksamkeit bzw. veränderten Risiken von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln und damit zum Beitrag für die Farm to Fork Strategie ableiten zu können. Demnach weißt das untersuchte Eco-Scheme bei der aktuellen Förderhöhe von 130 €/ha unter der Annahme von konstanter Arbeitskräfteverfügbarkeit und konstanter Bereitstellung von Naturalerträgen (gemessen in Getreideeinheiten) ein begrenztes Umsetzungspotential auf. Es beträgt gemäß Modell 12,8% des konventionel-len Ackerlandes in Baden-Württemberg. Legt man ein Produktpreisszenario auf dem erheblich höheren Niveau des Frühjahres 2022 zu Grunde, sind es nur 4,3%. Bei gelockerten Restriktionen für die Arbeitskräfteverfügbarkeit und die Bereitstellung von Naturalerträgen steigt das Umsetzungspotential an. Der Rückgang verschiedener Pflanzenschutzindikatoren fällt gegenüber dem Umsetzungspotential geringer aus. So geht beispielsweise die insgesamt eingesetzte Wirkstoffmasse im beschriebenen Basisfall um 4,4% zurück. Der Effekt des Eco-Scheme auf die eingesetzte Wirkstoffmasse und andere Pflanzenschutzindikatoren ist zumindest bei der aktuellen Förderhöhe gering. Die Umsetzung des Eco-Schemes kann insbesondere in Sommergetreidearten und auf ertragsschwachen Standorten rentabel sein. In Zuckerrüben und Kartoffeln kommt es bei der angestrebten Höhe der Förderung faktisch zu keinem Verzicht auf chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel. Eine höhere Förderung als 130 Euro/ha würde zu Mitnahmeeffekten führen und einen trade-off zwischen der Effek-tivität der Reduktion und ihrer Kosteneffizienz darstellen. Für eine Implementation pflanzenschutzmittelfreier Anbauverfahren auf landwirtschaftlichen Betrieben muss beachtet werden, dass der Arbeitskraftbedarf durch die Umsetzung steigen wird. Eine Handlungsempfehlung für die Politik ist somit nicht ausschließlich, das Prämienniveau zu erhöhen, sondern eine nach Kulturen abgestufte Förderung zu erwägen. Limitationen der vorliegenden Ergebnisse ergeben sich aus den verwendeten Daten, Annahmen und der Methodik. Onlineinserate von Traktoren stellen keine echten Verkaufsvorgänge dar. Allerdings zeigen sie enge Zusammenhänge zu Auktionsergebnissen. Beim Eco-Scheme sind insbesondere die ange-nommenen Ertragsverluste durch den Verzicht auf chemisch-synthetische Pflanzenschutz-mittel mit Unsicherheit behaftet. Das verwendete Landnutzungsmodell unterstellt einen ra-tionalen und risikoneutralen Gewinnmaximierer. Auch wenn das Modell sinnvolle Einblicke in ökonomische Aspekte und Potentiale des Pflanzenschutzmittelverzichtes liefert, kann es landwirtschaftliche Entscheider nicht vollständig abbilden, zumal die Betrachtung die Betriebsebene ausklammert. Dies zeigt sich daran, dass die reale Umsetzung des Eco-Schemes deutlich unter den vom Modell erwarteten Werten zurückbleibt. Ein Forschung-sansatz für die Zukunft ist, die Betriebsebene in die Landnutzungsmodellierung zu integrieren, um Aussagen über Landnutzungssysteme mit ganzheitlichem Verzicht auf chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel zu ermöglichen. Obwohl sich die Arbeit auf zwei Produ-tions- und damit Kostenfaktoren der landwirtschaftlichen Produktion beschränkt, ist die Betrachtung beider Themenfelder von nicht zu unterschätzender Bedeutung, insbesondere im Arbeitsalltag von Landwirten. Die Ergebnisse sind aber auch für politische Entscheider relevant. Dies zeigt sich gegenwärtig bei der Reduktion von chemisch-synthetischen Pflan-zenschutzmitteln.