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Süßwasserökosysteme stellen für menschliche Gesellschaften verschiedene Ökosystemdienstleistungen wie zum Beispiel Trinkwasser oder Fischressourcen bereit. In der modernen Landwirtschaft kommen große Mengen von Agrochemikalien zum Einsatz, die in die Fließgewässer gelangen und dort zur Schädigung des Ökosystems führen können. Die vorliegende Arbeit trägt wichtige Erkenntnisse zur Abschätzung von Exposition und Effekten bei, die aus dem Eintrag von Pestiziden in Fließgewässerökosysteme resultieren können. Dabei wird eine der umfangreichsten Feldstudien zu den Auswirkungen der Pestizidbelastung in kleinen landwirtschaftlichen Fließgewässern vorgestellt. Die Feldstudie wurde an 29 Bächen in zwei Gebieten Finnlands und Frankreichs durchgeführt und umfaßte die Aufnahme der Zusammensetzung der Invertebratengemeinschaften und eines wichtigen Ökosystemprozesses, dem Blattabbau. Des Weiteren wurde ein Pestizidmonitoring für Verbindungen durchgeführt, die nach den Ergebnissen behördlicher Untersuchungen in ökotoxikologisch relevanten Konzentrationen in den Gewässern vorkommen. Nach der Einleitung (Kapitel 1), werden in den Kapiteln 2-4 neue Methoden zur Erfassung der Pestizidbelastung von Fließgewässern vorgestellt und bewertet. Die Ergebnisse aus der Feldstudie zu den Auswirkungen von Pestiziden werden im Kapitel 5 präsentiert. Im 2. Kapitel wird eine neue Methode zur Erfassung von schwebstoffadsorbierten Pestiziden vorgestellt, bei der die Extraktion mit der beschleunigten Lösemittelextraktion (ASE) durchgeführt wurde. Die Methode zeigte gute Ergebnisse bezüglich Exaktheit und Genauigkeit der Wiederfindung bei der Extraktion 10 polarer und semi-polarer Pestizide verschiedener chemischer Klassen. Bei der Anwendung der Methode auf Schwebstoffproben aus den französischen Bächen wurden Konzentrationen gefunden, die auf Invertebraten toxisch wirken könnten. Zusätzlich wurde in dieser Studie die Geeignetheit von deuterierten Standards der Analyten zur Verwendung als interne Standards während der Extraktion, Aufreinigung und Analytik untersucht. Dabei zeigte sich, daß bei deuterierten Standards mit weniger als 10 Deuteriumatomen Unterschiede im Verhalten zur nicht-deuterierten Verbindung auftreten können. Das folgende Kapitel stellt ein Kalibrationsexperiment zur Ermittlung von Sammelraten für den Chemcatcher® Passivsammler mit polarer Empfängerphase vor. Sammelraten für Passivsammler werden benötigt, um nach der Ausbringung in Gewässern zeitlich-gewichtete Durchschnittskonzentrationen (engl. TWA) berechnen zu können. Für den Chemcatcher® bewegten sich die Sammelraten im Bereich von 0.1 bis 0.5 L pro Tag. Das Kalibrationsexperiment ergab zudem, daß der Chemcatcher® ohne diffusionslimitierende Membran für Felduntersuchungen mit bis zu 14 Tagen Expositionszeit geeignet ist. Die ermittelten Sammelraten werden im 4. Kapitel verwendet, um TWAs für die Freilandexposition des Chemcatchers® in den französischen Bächen zu berechnen. Ferner wird die Leistungsfähigkeit des Chemcatchers® mit zwei weiteren Verfahren zur Erfassung von gewässerbezogener Pestizidbelastung verglichen. Dabei zeigte sich, daß die Probenahme der Wasserphase mit dem Chemcatcher® oder einem ereignisbezogenen Wasserprobenehmer bei polaren und semipolaren Pestiziden ein angemesseneres Bild der Belastung liefert als die Probenahme der Schwebstoffphase. Das 5. Kapitel ist den Auswirkungen von Pestiziden gewidmet und präsentiert eine Risikoabschätzung für die Auswirkungen der Pestizideinträge in die französischen und finnischen Gewässer. Zusätzlich werden potentielle Effekte auf den Blattabbau untersucht und die Anwendbarkeit des „Gefährdete Arten“ (SPEcies At Risk - SPEAR) Index für das länderübergreifende Biomonitoring beurteilt. Das Hauptergebnis der Studie ist, daß Pestizide selbst in Konzentrationen, die bisher als unbedeutend angesehen wurden, sowohl die Struktur der Invertebratengemeinschaften verändern als auch den Blattabbau hemmen können. Des Weiteren war der SPEAR Indikator geeignet, Effekte von Pestiziden über verschiedene Regionen hinweg nachzuweisen. Zusammenfassend weist diese Arbeit nach, daß Pestizide einen wichtigen Störfaktor für Fließgewässerökosysteme darstellen können und liefert Methoden zur Expositions- und Effektabschätzung die in zukünftigen Studien Anwendung finden könnten.

Die Energiewende steht im Zentrum aktueller gesellschaftlicher Debatten. Die Frage ist: Wie kann die gegenwärtige Klimakrise aufgehalten und gleichzeitig der Energiebedarf gedeckt werden? Einigkeit besteht darüber, dass eine Strategie zur Energiewende die Umstellung auf erneuerbare Energieträger beinhalten muss. Das Problem ist: Zentrale Begriffe wie ‚erneuerbare Energieträger‘ sind uneindeutig und deshalb besonders für naturwissenschaftliche Laien missverständlich. Ihnen wird dadurch die gesellschaftliche Teilhabe an der Debatte erschwert. Wie kann der naturwissenschaftliche Unterricht dazu beitragen, die oben benannten Missverständnisse aufzuklären? Er muss die Schüler*innen dabei unterstützen, die naturwissenschaftlichen Schlüsselprinzipien der verschiedenen Energieträger und darauf aufbauend die Energiewende angemessen zu verstehen. Zu diesem Zweck muss der Unterricht entsprechend strukturiert werden. Welche Leitlinien sowohl die Lehrkräfte der Naturwissenschaften als auch die Entwickler*innen der Unterrichtsmaterialien dabei beachten sollten: Das klärt die vorliegende Studie. Hierfür wird das Modell der didaktischen Rekonstruktion als Forschungsrahmen genutzt. Ausgehend von einem gemäßigt konstruktivistischen Lehr-Lernverständnis werden drei Unterfragen beantwortet: 1. Welche vorunterrichtlichen Vorstellungen bringen Schüler*innen in den Unterricht mit? 2. Welche Vorstellungen haben Wissenschaftler*innen? 3. Welche Unterschiede ergeben sich im Vergleich der Vorstellungen? Für die Beantwortung dieser Fragen wurden in der Erhebung problemzentrierte, leitfadengestützte Interviews mit 27 Achtklässler*innen geführt und Auszüge aus zwei wissenschaftlichen Gutachten ausgewählt. Mit einer qualitativen Inhaltsanalyse konnten in der Auswertung Inhaltsaspekte identifiziert werden, die Potenzial für die unterrichtliche Vermittlung haben. Mit dem so reduzierten Datenmaterial wurde eine systematische Metaphernanalyse durchgeführt. Damit wurden erfahrungsbasierte Muster hinter den Vorstellungen rekonstruiert. Aus dem systematischen Vergleich der Ergebnisse lassen sich Lernchancen und Lernhindernisse für das Verstehen von naturwissenschaftlichen Hintergründen der Energiewende ableiten. Diese werden in Form von Leitlinien für den naturwissenschaftlichen Unterricht zusammengefasst. Diese Leitlinien können von Lehrpersonen und Entwickler*innen von Lehrmaterialien genutzt werden, um ein fachlich angemessenes Verstehen der naturwissenschaftlichen Schlüsselprinzipien der Energieträger und der Energiewende zu fördern. Darüber hinaus sind diese Ergebnisse interessant für Forschende, die an der Energiewende und deren wissenschaftlicher Kommunikation interessiert sind. Denn sie helfen zu verstehen, wie Missverständnisse vermieden und fachliche Begriffe geklärt werden können.

In recent years, especially since 2015, Germany and other European countries have accepted high numbers of refugees. The social and vocational integration of these refugees and of those yet to come represents a challenge. (Social) entrepreneurship is one means to achieve this goal, to fully tap into the potential of refugees and to give them a chance to make a living in host countries. This dissertation examines the potential of vocational integration of refugees through (social) entrepreneurial activities. It includes a detailed literature review and suggests possible direction in the emerging field of refugee (social) entrepreneurship. This dissertation shows that to foster refugee (social) entrepreneurship, the identification and evaluation of specific and potential needs for support is essential. Incubators in particular have a high potential for supporting refugee entrepreneurs, in part it is possible for them to address some of the challenges faced by this target group, which differ from those of locals or migrant entrepreneurs. More specifically, this dissertation aims to answer two research questions: (1) What are relevant (social) entrepreneurial concepts that can contribute to the vocational integration of refugees? (2) What are the distinct contributions of and challenges faced by refugees when it comes to their vocational integration through (social) entrepreneurial activities? Analyzing select practical cases, this dissertation has several important implications for researchers who seek to bridge the gap between academia and society in the context of refugee entrepreneurship and refugee social entrepreneurship research. The findings presented here are also relevant for practitioners, for example those working at business incubators, who aim to facilitate the vocational and social integration of refugees in general and refugees with entrepreneurial aspirations in particular.

Pestizide werden als Pflanzenschutzmittel im landwirtschaftlichen Bereich und als Biozi-de z. B. in der Industrie, in Haushalten und Kommunen eingesetzt. Bereits auf den behandel-ten Flächen (z. B. auf Äckern oder Hausfassaden) und in den angrenzenden Gewässern kön-nen Pestizide Abbauprozessen durch u. a. Photolyse unterliegen. Diese Prozesse führen zur Entstehung von Transformationsprodukten (TP), deren Berücksichtigung bei der Umweltrisi-kobewertung für ein umfassendes Risikomanagement von großer Bedeutung ist. Doch gibt es über die in der Umwelt vorkommenden Transformationsprozesse und die dabei entstehenden TP immer noch Wissenslücken. Darüber hinaus sind die Eintragswege von TP, vor allem von Biozid-TP, in die angrenzenden Gewässer zum Teil unbekannt. Da eine Vielzahl von TP mit unterschiedlich starken ökotoxikologischen Effekten bewertet werden muss, besteht ein gro-ßer Bedarf an schnellen und umfassenden Methoden, um die stetig wachsende Anzahl an Chemikalien auf dem Markt erfassen zu können. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist daher, das Verhalten und den Verbleib ausgewählter Pestizid-TP in der aquatischen Umwelt zu ana-lysieren. Zu diesem Zweck wurden unterschiedliche Phototransformationsprozesse von Pesti-ziden sowie der Eintrag aus Fassaden über Regenwasserversickerungsanlagen (RVA) in an-grenzenden Gewässern der Stadt Freiburg untersucht. Schlussendlich erfolgte die Identifizie-rung der ökotoxikologischen Eigenschaften von 45 Pestizid-TP in einem mehrstufigen Ansatz durch die Kombination experimenteller und computerbasierter Methoden. Inwiefern unterschiedliche Phototransformationsprozesse zu unterschiedlichen TP führen, wurde im ersten Teil der Arbeit durch einen Vergleich der Entstehung von TP durch direkte und indirekte Photolyse der Substanzen Penconazol, Terbutryn und Mecoprop untersucht. Weiterhin wurde der Abbau durch die Bestrahlung mit unterschiedlichen Xenonlampen unter-sucht. Die Ergebnisse zeigen, dass unterschiedliche Phototransformationsprozesse zu unter-schiedlichen TP führen können. So entstanden durch indirekte Photolyse von Mecoprop un-terschiedliche TP im Vergleich zu den TP, die durch direkte Photolyse gebildet wurden. Wo-hingegen kein Unterschied der Entstehung der TP von Penconazol und Terbutryn festgestellt wurde. Der Vergleich von drei verschiedenen Xenonlampen zur Simulation von Photolyse im Labormaßstab zeigte, dass eine genaue Spezifizierung der Lampen hinsichtlich des emittierten Spektralbereich sowie der absoluten Photonenflussdichte notwendig ist. Auf diese Weise können künftig Fehler bezüglich der Geschwindigkeit des direkten Abbaus insbesondere von schwach absorbierenden Pestiziden vermieden werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Eintrag von Bioziden, die in Fassadenanstrichen An-wendung finden, und deren TP über Regenwasserversickerungsanlagen in das Grundwasser untersucht. Dabei wurden qualitative und quantitative Target-Screening-Methoden zum Nachweis und zur Quantifizierung bekannter und unbekannter TP der Biozide Diuron, Ter-butryn und Octhilinon (OIT) in der aquatischen Umwelt mittels Flüssigkeitschromatographie mit gekoppeltem Massenspektrometer (LC-MS) kombiniert. Die Untersuchung zeigt, dass der gewählte methodische Ansatz einen wichtigen Beitrag zur Identifikation von Eintragspfaden in Gewässer leisten kann. Auf diese Weise wurden erstmalig dezentrale Versickerungssyste-me als Eintragspfad für biozide Wirkstoffe und insbesondere deren TP ins Grundwasser iden-tifiziert. Weiterhin wurden Fassaden als Quelle von Biozid-TP durch die Ausgangssubstanz Diuron und des TP-219 anhand eines Beregnungsexperiments einer 14-jährigen Hausfassade festgestellt.. Die ökotoxikologischen Eigenschaften von 45 Pestizid-TP wurden im dritten Teil dieser Ar-beit in einem mehrstufigen Ansatz untersucht. Dafür erfolgten auf der ersten Stufe eine Lite-raturauswertung und die Anwendung computerbasierter Methoden, um die bakterielle Ökoto-xizität und Genotoxizität zu ermitteln. Im Fall von toxischen Hinweisen wurden photolytische Mischungen durch Photolyse der Ausgangssubstanzen hergestellt. Diese wurden auf der zwei-ten Stufe in einem Leuchtbakterientest hinsichtlich der akuten und chronischen Ökotoxizität und der Wachstumshemmung untersucht. Die Genotoxizität wurde in einem Umu-Test ermit-telt. Bestätigten sich die positiven Befunde, erfolgten auf der dritten Stufe Einzeluntersuchun-gen der TP durch die zuvor genannten Tests. Die Ergebnisse legen nahe, dass mit Hilfe des mehrstufigen Verfahrens eine schnelle und umfassende Ersteinschätzung der Ökotoxizität von Pestizid-TP erfolgen kann. Dabei bietet vor allem die Kombination von computerbasierten Methoden und experimentellen Tests die Möglichkeit einer Vielzahl von Substanzen gerecht zu werden und auch schwer synthetisierbare und analysierbare Substanzen einzubeziehen. So konnten mit Hilfe des Ansatzes 96 % der TP bewertet werden. Insgesamt zeigte sich, dass die Berücksichtigung von TP im Rahmen von Gewässerüberwa-chung und Risikobewertung eine genauere Abschätzung der Risiken durch Schadstoffe er-möglicht. Die in dieser Dissertation entwickelte Vorgehensweise, bei der TP zunächst im La-bor erzeugt und bewertet und anschließend in aquatischen Systemen gezielt analysiert wer-den, kann einen wichtigen Beitrag zur Regulatorik des Einsatzes und der Zulassung von Pes-tiziden leisten. Die Arbeit liefert wichtige Erkenntnisse und Methodenvorschläge um, im Sin-ne der Ziele einer nachhaltigen Entwicklung der Vereinten Nationen, einer Verschmutzung der Gewässer in qualitativer und quantitativer Hinsicht vorzubeugen.

Gegenwärtige atmogene N-Einträge in die Lüneburger Heide überschreiten die durch den critical-load für Sandheiden definierte Belastungsgrenze von 10-20 kg ha-1 und zeigen den Handlungsbedarf für eine langfristige Erhaltung dieser geschützten Lebensräume. Die traditionelle Schafbeweidung im NSG Lüneburger Heide kann diese hohen atmogenen N-Einträge kompensieren. Das Herdenmanagement minimiert den Nährstoffeintrag über die Exkremente der Tiere, so dass diesem Transfer nur eine geringe Bedeutung zukommt. Die N-Austräge über das Sickerwasser vor, während und nach den Pflegemaßnahmen spielen nur eine untergeordnete Rolle. Extensive Pflegemaßnahmen wie die Mahd und das kontrollierte Brennen sind nicht geeignet die atmogenen N-Einträge langfristig zu kompensieren. Intensiven Pflegemaßnahmen (Schoppern, Plaggen) gelingt dieses, benötigen aber einen zu langen Bearbeitungszyklus, innerhalb dessen kombinierte Verjüngungsmaßnahmen notwenig werden. Die Pflegemaßnahmen haben Auswirkungen auf die N- und P-Vorräte im Heidesystem und führen großteils zu einer P-Verarmung. Das kontrollierte Brennen beeinflusst den P-Haushalt am geringsten. Eine Kombination des Feuereinsatzes mit anderen extensiven Maßnahmen erscheint daher sinnvoll.

The dissertation project focuses on empirically investigating consumers´ attitudes, motiva-tions and purchasing decisions regarding sustainable products. The focus on this micro per-spective, however, does not reflect consumers´ roles within the transformation towards sus-tainable consumption. Therefore, the present framework paper puts the included papers into a greater context and evaluates the findings on a meta-level by applying an enhanced transition management theory. The analysis underlines that consumers´ limited personal capabilities are an underlying reason for unsustainable practices. Therefore, the active engagement not only of consumers, but also of companies is required if the transformation is to be successful. If companies actively support consumers in making sustainable choices, consumers can engage in sustainable consumption with only low cognitive efforts. On this basis, genuine sustainable choices are enabled. The dissertation provides practical implications by highlighting potential measures which will help to promote sustainable products from niches to mainstream. In sum, the dissertation project enhances academic understanding of consumers´ sustainable purchas-ing behavior and reveals the potential of integrating such insights into the management of transformations towards sustainable consumption.

Die Wichtigkeit, eine soziale Perspektive auf die Mensch-Natur-Beziehung einzunehmen, wird seit langer Zeit erkannt. Die Erforschung sozial-ökologischer Systeme sucht durch den Ausgleich der sozialen und ökologischen Ansichten ein holistisches Verständnis der Mensch-Natur-Beziehung zu erreichen. Hier strebte ich an, ein soziales Verständnis des Sächsischen Gebiets im Herzen Rumäniens zu entwickeln, indem ich erforschte, wie Einheimische die Mensch-Natur-Beziehung betrachten. Zu diesem Zweck verwendete ich die Konzepte der sozial-ökologischen Systeme (SES), der ökosystemischen Leistungen (ES) und der Kulturlandschaften, um die Wahrnehmung der Einheimischen durch empirische Fallstudien zu erfassen. Über eine ausgiebige Recherche bestehender Fachliteratur erstellte ich zuerst eine Übersicht über eine bestimmte Form der Mensch-Natur-Beziehung, in der weder verbrauchbare noch nutzenbringende Werte vorhanden sind (´kulturelle Ökosystemdienstleistungen´). Zweitens, um die Wechselwirkung von dem sozialen zum ökologischen System abzugrenzen und zur Sprache zu bringen, untersuchte ich, wie unterschiedlich die Einheimischen die Landschaften und ihre Funktionen in Südsiebenbürgen wahrnehmen. Diese mit den Landschaften verbundenen Präferenzen verortete ich dann konzeptionell, indem ich die potenzielle Landnutzung und deren Auswirkungen im Hinblick auf das Management verdeutlichte. Drittens, um die Mensch-Natur-Beziehung vom ökologischen zum sozialen System zu erfassen, studierte ich die Nutzung der Ökosystemdienstleistungen durch disaggregierte Personengruppen. Genauer untersuchte ich, welche Faktoren über die ökosystemischen Verfahren und Funktionen hinaus die von der Natur durch den Menschen abgeleiteten Vorteile aus Sicht der potenziellen Nutznießer beeinflussten. Ich entwarf ein Konzept über die vermittelnde Rolle einer Auswahl an zusammenhängenden Faktoren, die der aktuellen Verbreitung der ES in Verbindung mit der Beziehung zwischen den ES und den Vorteilen für den Menschen zugrunde liegen. Viertens, um ein Beispiel der wechselseitigen Mensch-Natur-Beziehung zu erforschen, betrachtete ich einen Sonderfall des Nebeneinanderbestehens von Menschen und Fleischfressern sowie die Mechanismen, welche dieses Miteinander beeinflussen. Auch wenn ich in dieser Dissertation ein umfangreiches und tiefgründiges Verständnis der menschlichen Dimension der untersuchten Systeme ansammelte, wählte ich vier Querthemen, um die Mensch-Natur-Beziehung in Südsiebenbürgen zu erläutern. Diese vier Themen mögen als Grundsäulen eines Verständnisses aus der sozialen Sicht, aber auch als mögliche Ziele für die Forschung oder Politiken dienen. Das erste Thema bezieht sich auf die Werte der Einheimischen, die der Schlüssel des Verständnisses der endemischen Mensch-Natur-Beziehung sind und in künftigen sozial-ökologischen Bewertungen oder politischen Eingriffen nicht zu übersehen sind. Das zweite Thema versteht die Kulturlandschaft in Südsiebenbürgen sowohl als einen physischen als auch einen virtuellen Raum der sozial-ökologischen Wechselwirkung, welcher dem Menschen Naturerfahrungen und sozial-ökologisches Wissens ermöglicht. Das dritte Thema, die Mannigfaltigkeit des sozialen Systems hinsichtlich ihrer Anforderungen an die Landschaft sowie deren Nutznießer der Ökosystemdienstleistungen erweitert die Betrachtungsweise der Mensch-Natur-Beziehungen, kann jedoch zugleich künftig eine Konflikt- oder Entkopplungsquelle sein, wenn sie unangemessen verwaltet wird. Zuletzt spielen die Kleinbauern eine wesentliche Rolle in der Aufrechterhaltung der Mensch-Natur-Beziehung dank ihrer Interaktion mit dem Land und den daraus hervorgegangenen Überzeugungen, aber ihre Werte und ihr Lebensstil sind bedroht.

Agricultural production of smallholder farmers in Myanmar is facing soil fertility degradation and in consequence, crop yields decline due to the imbalances of nutrient supply. In most cases, all above ground biomass is removed from the fields after harvesting the crops and during land preparation for the next crop. Higher temperatures also stimulate the higher mineralisation rates and released mineral nutrients are lost from fallow lands before sowing the next crops. Regarding the addition of mineral fertilizers, except for cash crops, farmers are reluctant to apply fertilizers for the crops that are sown for household’s self-sufficiency. In the Dry Zone, irrigated agriculture is available in recent years and farmers could overcome water scarcity through irrigation. With the availability of irrigation water, farmers could prolong the cropping period, nevertheless crop yields are decreasing year by year. In recent decades, research findings are indicating the benefits of biochar application for soil fertility improvement and food security. Smallholder farmers can produce biochar from agricultural by-products such as pigeon pea stems, cotton stems and rice husks by using biochar stoves. Large-scale production is possible by producing both biochar and thermal energy simultaneously, such as getting rice husk biochar and producing thermal energy by burning rice husks. By those means, environmental pollution due to the smokes from stubble burnings and the health hazards from smokes arise from kitchens can also be reduced. Present research was conducted to test the effects of the application of biochars produced from different crop residues together with NPK fertilizers on crop yields and soil properties in the rice-chickpea-cotton cropping system of the Central Dry Zone area of Myanmar during 2012 and 2013 cropping seasons at Shwe Daung Farm, Mandalay Division, Myanmar. Effects of biochar applications in combination with NPK fertilizers were compared with NPK fertilizer (without biochar) application and the control (without biochar and NPK fertilizers). Biochars used in the experiments were produced from three kinds of locally available raw materials (rice husk, rice straw and, pigeon pea stem) at temperature above 550°C by using a kiln made from a 200-Liter diesel barrel. Field experiments were conducted on sandy loam soil in the Central Dry Zone of Myanmar. After harvesting rice in 2012, chickpea was sown without application of both organic and inorganic fertilizers. After harvesting chickpea in 2013, cotton was sown on the same experimental plots. Treatments were rice husk biochar (Rh) 20 Mg ha-1 + NPK fertilizers; rice straw biochar (Rs) 20 Mg ha-1 + NPK fertilizers; pigeon pea stem biochar (Ps) 20 Mg ha-1 + NPK fertilizers; rice husk biochar and farmyard manure mixture (Rh biochar + FYM) 10 Mg ha-1 + NPK fertilizers; NPK fertilizers (without biochar); and the control (without fertilizer and biochar). Biochar weights represented fresh biochar weights. Equal rate of NPK fertilizers were applied in all treatments. However, fertilizer rates were different with respect to the crops. In rice experiment, 100:50:50 kg ha-1 rate of Urea (N): Triple Super Phosphate (P): Muriate of potash (K) was applied. In cotton experiment, 100:30:117 kg ha-1 rate of Urea (N): Triple Super Phosphate (P): Muriate of potash (K) was applied. Crop growth data, yield component data and yield data of each treatment were recorded. Soil samples from topsoil (0-0.2 m) were taken before starting the experiments, after harvesting rice and cotton, respectively, and analysed. A biogeochemical model, denitrification decomposition (DNDC) model, was used to estimate soil organic carbon storage and greenhouse gas emissions during crop growing seasons and to quantify the long-term impact of biochar applications on rice, chickpea and cotton yields.The results from soil analyses indicated that although initial soil pH was at 8.0 and pH values of biochars ranged between 8.0 and 10.0 soil pH after two years of biochar application did not increase. pH values were below 8.0. That value was lower than initial soil pH. That could be due to the effect of the change of cropping system from upland to lowland rice cultivation and the effects of biochar additions to the alkaline sandy loamy soil of the experimental site. Although total exchangeable cation value was not significantly different among the treatments, compositions of major cations were significantly different among the treatments. Exchangeable potassium increased in Rs biochar + NPK applied soils. Exchangeable sodium increased in control, and conventional NPK fertilizer applied soils. Reduction of soil bulk density from 1.8 g cm-3 to 1.6-1.7 g cm-3 occurred in biochar treatments compared to control and conventional NPK fertilizer application treatments. Positive changes of total carbon and total nitrogen of soils were found in biochar treatments compared to control and conventional NPK fertilizer application. Application of pigeon pea stem biochar + NPK fertilizers showed the highest crop growth and the highest yield in rice. The highest chickpea yield was obtained from the plot that applied rice husk biochar + NPK fertilizers. Cotton crop growth and yield was the highest in rice husk biochar and farmyard manure mixture + NPK fertilizer application. The lowest crop growth and yield was obtained from the control in cotton. The results of this study suggested that biochars from different biomass materials had different effects on soil properties and crop yields under different growing conditions and cultivated crops. Although the applied biochars had a high pH, soil pH did not increase after biochar applications. The growth and yield of tested crops were higher than that of the control and conventional NPK fertilizer application. Rice husk biochar and farmyard manure mixture + NPK fertilizer application can be assumed as a suitable soil amendment application under upland crop cultivation. Pigeon pea stems biochar + NPK fertilizers should be applied in rice cultivation. Rice husk biochar + NPK fertilizers and rice husk biochar-farmyard manure mixture + NPK fertilizers showed as the appropriate biochar soil amendments for the study area compared to rice straw biochar + NPK fertilizers and pigeon pea stem biochar + NPK fertilizers. Application of these biochars increased total exchangeable cations, reduced bulk density, increased organic carbon, regulated soil pH and, can easily be accessed by smallholder farmers by promising crop yields for sustainable agricultural production. Rice straw biochar + NPK fertilizers and pigeon pea stem biochar + NPK fertilizers also showed positive influences on soil fertility and crop growth. However, extensive application of those biochars might require large-scale productions and distributions. To obtain the detail information regarding the impact of biochar application on the agro-ecosystem and surrounding atmosphere, further research activities may need to carry out under different agricultural production conditions. When model fitness was tested, it was found that DNDC model was fit for the simulation of crop yields and soil organic carbon under the conditions of the experimental site. Simulation of soil organic carbon dynamics and crop yields for 30 years and 50 years after the addition of biochars in combination with NPK fertilizers showed that such applications could maintain the crop yields at the same level up to 50 years. That could maintain soil organic carbon at a level higher than conventional NPK fertilizer application. Regarding the simulation of GHGs emissions, the model simulated nitrous oxide emission close to actual emissions of agricultural soils of Myanmar. Simulated CH4 emissions from control and conventional NPK fertilizer application variant were consistent with the well-known emissions of Myanmar rice fields. To confirm the accuracy of simulated CH4 emissions from biochar applied soils, it may need field investigations and validations of model results. Simulated effects of rice husk-, rice straw- and pigeon pea stem fresh biomass applications and that of rice husk-, rice straw- and pigeon pea stem biochar applications on rice, chickpea, cotton yields and soil organic carbon (SOC) were compared. Objective of this simulation was to compare the effects of fresh biomass-applications and the application of biochars produced from the same biomass on crop yields and SOC by using DNDC model. The results showed that simulated rice yields of rice husk biochar and rice straw biochar applications were 33% and 31%, respectively, higher than that of pigeon pea green manure applications. However, simulated rice yield from pigeon pea stem biochar application was 4% higher than that of iv pigeon pea stem green manure application. Simulated chickpea yield from pigeon pea green manure treatment was the highest among all of biochar and biomass applications. Simulated cotton yields obtained from fresh biomass applications were lower than that of biochar applications. In estimating the future yields, all crop yields from rice husk and rice straw biomass applications were lower than that of rice husk and rice straw biochar applications in the initial year of simulation. However, in the following years, the yields remained at the same level up to the end of simulated years. In pigeon pea stem green manure application, crop yields were higher than the other treatments since the initial year up to the end of simulated years. Simulated SOC was lower in fresh biomass applications compared to biochar applications.

Fire plays an important role in the earth system by influencing ecosystems and climate, but climate in turn also influences fire. The system became more complex when humans started using fire as a tool. Understanding the interaction between humans, fire and climate is the major aim of paleofire research. Understanding changes in these three aspects in the past will help predicting future climate, fire and human interactions. The use of lake sediment cores as natural archives for reconstructing past fire activity by counting charcoal particles is well established. This present dissertation is dedicated to the evaluation and application of specific organic molecular markers for biomass burning: levoglucosan, mannosan and galactosan were used as proxies for reconstructing past fire activity in lake sediments thorough the entire Holocene. First, a new analytical method was developed using high-performance anion exchange chromatography combined with mass spectrometry to separate and detect these three monosaccharide anhydrides in lake sediments. The suitability of this analytical method was proven by comparing the levoglucosan, mannosan and galactosan results in selected lake sediment samples from Lake Kirkpatrick, New Zealand and by correlating the results with macroscopic charcoal. Furthermore, the method was successfully applied to a lake sediment core from Lake Petén Itzá, Guatemala to reconstruct regional Holocene fire history. The analyses of levoglucosan were combined with fecal sterols to reconstruct late Holocene human fire interactions at Lake Trasimeno, Italy, demonstrating low fire activity during the Roman period. This combination of studies proves that these molecular markers are valid fire proxies in sediments from multiple locations around the globe. Comparison of levoglucosan, mannosan and galactosan concentrations with macroscopic charcoal trends in Lake Kirkpatrick and Lake Petén Itzá, suggests that the molecular markers represent more regional fire history and low temperature fires in contrast to macroscopic charcoal, which is a local fire proxy. In addition, vegetation changes (Lake Kirkpatrick and Lake Petén Itzá) and charcoal morphotypes (Lake Petén Itzá) were compared to the levoglucosan/mannosan and levoglucosan/(mannosan+galactosan) ratios suggesting that these ratios may be a suitable tool to track burned fuel. Biodegradation tests demonstrate the potential degradation of levoglucosan, mannosan and galactosan if dissolved in water, but findings in ancient sediment samples suggest that particle-bound levoglucosan, mannosan and galactosan can be buried in sediments over millennial time scales. Although uncertainties still exist, the results of this research suggests that organic molecular markers are a suitable regional fire proxy and isomer ratios may help understand changes in burned vegetation.

Undertaking local actions, such as implementing public (sustainability) policy, plays a crucial role in achieving sustainable development (SD) at the municipal level. In this regard, indicator-based assessment supports effective implementation by measuring the SD process, based upon evidence-based outcomes that indicators produce. Over the last decade, using subjective indicators, which rely on an individual’s self-perception to measure subjects, has gained its significance in sustainability assessment, in line with the increasing importance of signifying individual’s and community’s well-being (WB) in the context of SD. This study aims to discuss and clarify the scope and functions of subjective sustainable development indicators (SDIs) conceptually and theoretically while examining the usability of such indicators employed in the practice of assessing sustainability policy and action process in a Japanese municipality. Furthermore, the potential usability of using subjective SDIs in monitoring a municipal initiative of the United Nations’ Sustainable Development Goals (SDGs) is also explanatorily examined. The present paper consists of a framework paper and three individual studies. In the framework paper, Section 1 introduces the global transition of SD discourse and the role that local authorities and implementing public policy play in achieving SD while outlining how WB positions in the SD context. Section 2 provides a brief overview of the major scope of overall SDIs at the conceptual and theoretical levels. Section 3 defines WB in the study’s own right while exploring the scope of indicators measuring WB. In addition, this study strives to further clarify the peculiar scope of SDIs, measuring WB by synthesising the findings. Section 4 overviews how SD at the municipal level in Japan is practiced while acknowledging the extent to which residents perceive WB and SDGs in policymaking. Section 5 provides a brief yet extensive summary of the three individual studies. Section 6 discusses the findings while presenting implications for further study and practices of subjective SDIs. Furthermore, the three individual studies provide a thorough and in-depth discussion of the study subject. Study 1 illustrates the SD trend at the municipal level in Japan and the growing recognition of using subjective SDIs in public (sustainability) policy assessment in exploring comparative SDI systems to municipality groups. The findings, in turn, raise the need for a further study on subjective SDIs. Study 2 extensively discusses the concept of WB as the overarching subject to be measured while examining varying approaches and scopes of SDIs. It identifies three differentiated WB (i.e., material and social objective WB as well as subjective WB) and distinctive approaches of subjective SDIs (i.e., expert-led and citizen-based approaches) alongside objective SDIs. The findings suggest that these SDIs identified are, conceptually, most capable of measuring associated WB; for instance, citizen-based subjective SDIs can most optimally measure subjective WB. Finally, Study 3 examines the usability of (citizen-based) subjective SDIs in a practice of assessing public policy, aiming at municipal SD, and the potential usability of using such indicators in monitoring a municipal SDG initiative. The findings highlight the determinants and obstacles of using subjective SDIs as well as signifying WB in measuring progress of a municipal SD practice.