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Großprojekte der Verkehrsinfrastruktur sind komplex und beeinflussen Schutzgüter in hohem Maße; sie besitzen somit in aller Regel eine starke Relevanz für Ziele des Naturschutzes. Die Komplexität hat zur Folge, dass planerische Entscheidungen unter hohen Risiken und nicht dergestalt abgewogen werden, wie dies u.a. gemäß dem Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) erforderlich ist. Die vorliegende Dissertation geht der Frage nach, wie mit dieser Komplexität umgegangen werden kann, um den Erfolg der Vorhaben zu optimieren.
In the context of climate change, crop adaptation is of major interest. Adaptation can be achieved by modifying cultural practices, field management, or plant material. In grafted plants, the plant material can be improved by the scion or the rootstock. The rootstock comprises the anchorage and the nutrient and water absorption as well as hormone signaling, which are closely involved in plant adaptation to its environment. Moreover, the interactions between the scion and the rootstock provides a broad range regarding adaptation strategies to different growing conditions and production aims. In vineyards, the most commonly rootstocks are hybrid breeds between American Vitis species (V. berlandieri, V. riparia, and V. rupestris) and sometimes V. vinifera. Despite recent findings revealing a large genetic diversity in these genetic backgrounds, rootstocks remain poorly studied, especially at the genetic level. The V. berlandieri hybrids have shown good performances in water deficit and limestone tolerance in vineyards.
A selection of 286 V. berlandieri genotypes were chosen from a field-grown population of plants obtained from seedlings at Hochschule Geisenheim University, Germany. The samples were analysed regarding their genetic structure, which revealed two subpopulations and an association between the climatic conditions of the sampling areas and their genetic variability. While an isolation by distance has been highlighted, it was not possible to detect the variability in the genetic burden of the two subpopulations.
This population was used for grafting of V. vinifera cv. Riesling (clone 24-209Gm), which was planted in pots and grown in the greenhouse fortwo consecutive years with no limiting conditions. A root phenotyping has been carried out after one year of growing, revealing a high variability at the phenotype and genetic level. The heritability was high for these traits which allowed to carry out a genome wide association study and to detect eleven genetic markers associated with root-related traits.
Each year, the population was planted in a field experiment in order to observe the variability of conferred traits induced by the rootstock to the scion. A medium to high variability has
been detected for the pruning weight and the δ13C as well as a medium to high heritability. A genome wide association study has allowed us to detect two significant markers for δ13C but no markers were highlighted for the pruning weight.
Correlations between root-related and scion conferred traits have been found. A comparison of the phenotypical performance of the V. berlandieri genotypes to commercial rootstocks, i.e. SO4, 110R, Börner and 5BB, resulted in interesting insights for the selection of futuregenotypes for rootstock breeding. This association study is the first carried out in a natural population of a wild Vitis monospecies and highlights new opportunities for grapevine rootstocks breeding.
Climate change cannot currently be ignored and impacts all fields of agriculture. IPCC reports forecast an increase of up to 700 ppm of atmospheric carbon dioxide concentration at the end of the 21st century. Parameters such as elevated global temperature, reduced precipitations in certain areas of the world and increase of atmospheric carbon dioxide concentration are modifying plants’ environment. Grapevine, which is a crop of economic and cultural importance, is very sensitive to climate modifications. The effects of temperature or water stress on grapevine has been widely investigated, and elevated carbon dioxide has been mainly studied in enclosed systems such as greenhouses. However, the impact of increased concentration of carbon dioxide on plants in open-field experiments remains scarcely studied because of the technical challenge that it represents. In this context, the aim of this PhD work was to investigate the impact of elevated carbon dioxide concentration using the set-up VineyardFACE located at Geisenheim University. This open field set-up enables to apply a moderate and gradual increase (+20%) of ambient carbon dioxide concentration on two grapevine cultivars, Riesling, and Cabernet Sauvignon. While knowing the impact of elevated carbon dioxide treatment on leaf physiology and vegetative growth from previous studies (Wohlfahrt et al., 2018), as well as on berry composition during the early years of fumigation, the goal of this study was to determine the effects of elevated carbon dioxide treatment on agronomical traits, primary metabolites (sugars, organic acids, amino acids) and secondary metabolites (anthocyanins, terpenes) on vines undergoing six years of fumigation, as well as monitoring berry development and following berry ripening for successive seasons. Intermediates from central metabolism were also studied for two years (2020 and 2021), and terpene analysis was realized on Riesling must 2021.
Our results showed that although photosynthesis was still enhanced, little effects were found of elevated carbon dioxide treatment on primary metabolites as well as on berry ripening rates, for successive seasons for both Riesling and Cabernet Sauvignon. However, a trend of reduced total anthocyanins concentration in Cabernet Sauvignon was demonstrated by elevated carbon dioxide treatment mainly in 2020, while anthocyanins composition remained fairly similar. Terpenes (both bound and free) composition in Riesling in 2021 was not impacted by elevated carbon dioxide treatment.
Physiological storage disorders cause significant economic losses in a number of commercially important pome fruit varieties worldwide. Under the same storage conditions with the same cultivar, the incidence and frequency of disorders may vary in different years in a manner that must be explained by an interaction of pre-harvest and post-harvest factors. Major factors known to influence disorder incidence include annual weather pattern, management in the orchard, such as leaf-fruit ratio, calcium content of the fruit, harvest date and storage conditions. So far, the occurrence of the disorders cannot be predicted with certainty, and thus to adapt the management in the orchard or in the storage facility accordingly. Analysis of large amounts of data using Artificial Intelligence (AI) offers new opportunities to link large data sets into a meaningful context. The aim of the present work is the small-scale and non-destructive monitoring of fruit development in orchards under the above mentioned management practices. AI prediction models were created for the cultivar 'Braeburn'. 'Braeburn' is most susceptible to physiological storage disorders which cause browning in the fruit tissue below the skin. With tent-like constructions over the fruit trees, in which the temperature was controlled during two fruit physiologically important periods (petal drop to T-stage, three weeks before harvest), the temperature influence on disorder incidence was investigated. To the best of our knowledge, this was the first time that different temperature profiles could be generated in the orchard for mature 'Braeburn' trees. Thereby a positive influence on the reduction of internal browning caused by warm night temperatures (>10°C) before harvest was observed. Overall, each trial year showed different occurrences of physiological disorders. Orchard management and weather conditions resulted in significantly different fruit growth patterns and optical non-destructive point spectroscopy. The bi-weekly spectroscopy measurements on the same fruit and subsequent use in Partial Least Square Regression (PLSR) models were tested for their informative value. Additionally, the future fruit state was predicted in models based on weather data. The statistical evaluation of three years of data showed that the number of destructive soluble solids content (SSC) samples required to be collected each year for the {PLSR} models with an acceptable error rate was 100. These samples in particular needed to include the range of low and high SSC values. An unbalanced laboratory error of 0.1-1.0 °Brix had no influence on the modeled SSC values. Compared to destructive SSC determination in the laboratory, SSC could be non-destructively determined with an average deviation of 0.5 °Brix. Field measurements after a rain event had no influence on visible spectral indices. However, orchard covers such as rain protection over the fruit trees led to lower water absorption values at 975 nm. The separation of data on a tree-sector level in this work was performed manually, but initial steps were taken to display fruit growth and spectroscopy data via GPS signal location within a map. The acquisition of small-scale data at the tree-sector level revealed significant differences for SSC, chlorophyll and anthocyanin indices as well as significant differences in the incidence of physiological disorders. In future research and modeling approaches the tree sector information should be taken into account, even if this is not yet feasible to implement in a completely automated system under the given circumstances. The prediction models for the development of physiological disorders (core browning, cavities) were able to predict with two years of data the development of the disorders in the storage and the fruit flesh firmness at harvest 90 % correctly. Further research using non-destructive fruit measurements in orchards and the influence of weather conditions will provide further insights into apple quality improvement.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Modell zur Kosten- und Margenanalyse deutscher Weingüter entwickelt und angewendet, mit dem die Kosten- und Margenstrukturen deutscher Weingüter systematisch und umfassend sowie auf der Grundlage empirischer Betriebsdaten bis auf die Ebene der einzelnen Kostenträger (Weine) und Absatzsegmente (Kundengruppen) der Weingüter analysiert wurden. Aus der Sicht der Forschung schließt diese Arbeit eine Forschungslücke, denn die Kosten- und Margenstrukturen sowie die wesentlichen Kostentreiber deutscher Weingüter wurden in dieser Arbeit erstmals betriebsübergreifend auf der Ebene differenzierter Kostenträger (Weine) und Absatzsegmente (Kundengruppen) sowie auf der Grundlage empirischer Betriebsdaten mit wissenschaftlichen Methoden analysiert. Den untersuchten Weingütern wurden die Analysen auf einzelbetrieblicher Ebene zur Verfügung gestellt. Damit erhalten die Weingüter Informationen über die Höhe und die Zusammensetzung der Herstellungskosten ihrer einzelnen Weine, über die Vertriebskosten sowie über die Margen der Weine unter Berücksichtigung der verschiedenen Absatzsegmente. Für die Weingüter wird dadurch ersichtlich, welche Weine und welche Absatzsegmente zum betrieblichen Erfolg beitragen und in welchen Bereichen Handlungsbedarf besteht.
Basierend auf der Wertschöpfungskette der Weinproduktion und -vermarktung wurden dazu zunächst die Betriebsbereiche der Weingüter voneinander abgegrenzt und es wurden spezielle Anforderungen dieser Betriebsbereiche an die Entwicklung und Umsetzung des KMA-Modells für Weingüter definiert. Aufbauend auf diesen Anforderungen wurde ein Grundkonzept des standardisiert anwendbaren KMA-Modells entwickelt und vorgestellt.
Das KMA-Modell umfasst einerseits einen Input-Bereich, in den die betriebsspezifischen Aufwendungen der Gewinn- und Verlustrechnung sowie das betriebsspezifische Anlagevermögen der Weingüter übernommen werden. Darüber hinaus erforderliche Daten zur Kosten- und Margenanalyse werden über ein betriebsspezifisches Erhebungsblatt (eine MS Excel Tabelle) auf einzelbetrieblicher Ebene erfasst und in das KMA-Modell als Input überführt. Im Bereich der Berechnungen werden zunächst neutrale Aufwendungen abgegrenzt und die Kostenarten der Weingüter werden auf der Grundlage der Input-Daten ermittelt. Die Kostenarten werden dabei über mehrere Ebenen nach den Betriebsbereichen Weinbau, Kellerwirtschaft, Verwaltung, Vertrieb und Sonstiges untergliedert. Das Ergebnis der Kostenartenrechnung sind pagatorische (aufwandsgleiche) und wertmäßige (kalkulatorische) Kosten von Weingütern, denen spezifische Ressourcen zur verursachungsgerechten Kostenverrechnung zugeordnet werden.
Der Kern des KMA-Modells ist die verursachungsgerechte Kostenverrechnung der Teilbereiche Weinbau, Kellerwirtschaft, Verwaltung, Vertrieb und Sonstiges. In den Bereichen Weinbau und Kellerwirtschaft werden im Rahmen der Verrechnungen zunächst Kostenträger-Einzelkosten auf die Kostenträger (Weine) zugeordnet. Im Bereich Weinbau sind dies i.W. Pacht- und Pachtbewirtschaftungskosten für bestimmte Weinberge, Kapitalkosten für den Grund und Boden der Weinberge sowie Abschreibungen und Kapitalkosten für die Rebanlagen der Weinberge, welche nach verschiedenen Bewirtschaftungs- und Erziehungsformen differenziert verrechnet werden. Als kellerwirtschaftliche Kostenträger-Einzelkosten werden insb. Kosten für den Zukauf von Trauben, Most und/oder Fasswein, Kosten für die Flaschenausstattung (Kosten für die Flasche, den Verschluss, das Etikett, ggf. eine Zusatzausstattung und die Verpackung) sowie Kapitalkosten für das in den produzierten Weinen gebundene Kapital bis zum Verkauf der Weine verrechnet. Im darauffolgenden Schritt werden die Kostenträger-Gemeinkosten über ressourcenspezifische Kostentreiber aufgespalten und nach Prozessen sowie Aktivitäten verrechnet. Im Bereich Weinbau werden diese Verrechnungen nach Bewirtschaftungs- und Erziehungsformen und im Bereich Kellerwirtschaft nach Gebindearten und -größen während des Weinausbaus der Kostenträger (Weine) differenziert. Bei den Verrechnungen über die Prozesse und Aktivitäten wird eine Vielzahl an Kostentreibern angewendet, damit modellseitig eine möglichst verursachungsgerechte Kostenverrechnung sichergestellt wird. Im Bereich Weinbau sind dies bspw. die Arbeitskraftstunden je ha je Aktivität sowie die Maschinenstunden je ha je Aktivität in Abhängigkeit unterschiedlicher Bewirtschaftungs- und Erziehungsformen der Weinberge, die zur Erzeugung bestimmter Weine verwendet werden. Als Kostentreiber des Betriebsbereichs Kellerwirtschaft werden modellseitig i.W. die Kostentreiber Arbeitskraftstunden je 1.000 l je Aktivität sowie die benötigten Maschinenstunden je 1.000 l je Aktivität in Abhängigkeit unterschiedlicher Gebindearten und -größen während des Ausbaus der Weine angewendet. Bestimmte Kostenarten der Betriebsbereiche Weinbau und Kellerwirtschaft werden vereinfacht über sonstige Verrechnungen auf die Kostenträger (Weine) geschlüsselt. Auch für die Kostenverrechnungen des Betriebsbereichs Vertrieb werden ressourcenspezifische Kostentreiber zur verursachungsgerechten Schlüsselung der Vertriebskosten auf die Absatzsegmente des KMA-Modells angewendet. Dies sind u.a. erbrachte Arbeitskraftstunden der Arbeitskräfte je Absatzsegment zur Schlüsselung der Personalvertriebskosten, verschiedene Versandarten und -mengen zur Schlüsselung der Versandkosten sowie flächenmäßige Anteile der Nutzung von Gebäuden für vertriebliche Zwecke zur Schlüsselung von Gebäudekosten. Anschließend werden die Kosten der Absatzsegmente auf die Kostenträger (Weine) verrechnet, die über die jeweiligen Absatzsegmente verkauft werden. Die Kosten der Betriebsbereiche Verwaltung und Sonstiges werden vereinfacht über sonstige Verrechnungen auf die Kostenträger (Weine) geschlüsselt. Der letzte Berechnungsschritt des KMA-Modells ist die Margenkalkulation der Kostenträger (Weine) nach den Absatzsegmenten (Kundengruppen) des KMA-Modells. Dabei werden die Kostenträger-Selbststückkosten der Weine unter Berücksichtigung der Absatzsegmente von den Verkaufspreisen der Kostenträger (Weine) je Absatzsegment subtrahiert.
Die Anwendung des KMA-Modells in 22 deutschen Weingütern zeigt, dass Personalkosten (33 %), Materialkosten (23 %) und Kapitalkosten (20 %) in der Summe 76 % der Gesamtkosten im Mittel der untersuchten Weingüter ausmachen. Auf der Ebene der Betriebsbereiche (Kostenstellen) entfallen im Mittel der untersuchten Weingüter zwei Drittel der Gesamtkosten auf die Betriebsbereiche Weinbau (37 %) und Kellerwirtschaft (30 %). 20 % der Gesamtkosten entfallen auf weinbauliche Prozesse und Aktivitäten sowie 14 % der Gesamtkosten auf kellerwirtschaftliche Prozesse und Aktivitäten.
Die Höhe der Prozesskosten je ha im Betriebsbereich Weinbau hängt wesentlich von den unterschiedlichen Bewirtschaftungs- und Erziehungsformen ab, in denen die Weine erzeugt werden. Wesentliche Treiber für die Unterschiede der weinbaulichen Prozesskosten je ha zwischen den Bewirtschaftungs- und Erziehungsformen sind die Prozesse Rebschnitt, Pflanzenschutz, Begrünungsmanagement und Traubenlese. Je Liter betrachtet wirkt sich der Hektarertrag der Weine wesentlich auf die weinbaulichen Prozesskosten der Weine aus, denn die empirischen Untersuchungen dieser Arbeit ergeben, dass die weinbaulichen Prozesskosten der untersuchten Weine bei einer Steigerung des Hektarertrags um 1.000 l / ha um rd. 0,30 € / l abnehmen.
Kellerwirtschaftliche Prozesskosten entfallen im Mittel der untersuchten Weingüter größtenteils auf die Verarbeitungsstufe „Mostverarbeitung und Ausbau zum Jungwein“. Die empirischen Untersuchungen zeigen, dass die kellerwirtschaftlichen Prozesskosten der Weine, welche in Barriquefässern ausgebaut werden, um rd. 2,34 € / l signifikant höher ausfallen, als die kellerwirtschaftlichen Prozesskosten der Weine, welche in Edelstahltanks ausgebaut werden. Darüber hinaus hat die durchschnittliche Gebindegröße der Gebinde, in denen die Weine ausgebaut werden, einen signifikanten Einfluss auf die Höhe der kellerwirtschaftlichen Prozesskosten der Weine. Aus den Untersuchungen geht hervor, dass die kellerwirtschaftlichen Prozesskosten der untersuchten Weine bei einer Erhöhung der durchschnittlichen Gebindegröße während des Weinausbaus um 1.000 l je Gebinde um 0,10 € / l abnehmen.
Die Höhe und die Zusammensetzung der Vertriebskosten der untersuchten Weingüter hängt wesentlich von den Absatzsegmenten ab, über welche die Weine verkauft werden. Die Vertriebskosten der Absatzsegmente Privatkunden und Gastronomiekunden liegen im Mittel der Weingüter mit 1,67 € / Fl. bzw. 0,92 € / Fl. über den Vertriebskosten der übrigen Absatzsegmente. Die Unterschiede der Vertriebskosten zwischen den Absatzsegmenten ergeben sich i.W. aus dem variierenden Einsatz von Personal, Werbe- und Versandmaßnahmen sowie Gebäuden in Abhängigkeit der Absatzsegmente.
Im Rahmen der Arbeit wurden insgesamt 686 Kostenträger (Weine) mit dem KMA-Modell ausgewertet. Deskriptiv betrachtet zeigt sich dabei, dass relativ hochpreisige Weine im Vergleich zu relativ niedrigpreisigen Weinen im Mittel der untersuchten Weingüter i.d.R. höhere Herstellungs- und Selbstkosten aufweisen. Trotz der höheren Herstellungs- und Selbstkosten erzielen die relativ hochpreisigen Weine im Vergleich zu den relativ niedrigpreisigen Weinen in der Tendenz (deskriptiv betrachtet) allerdings höhere Margen je Liter sowie höhere prozentuale Margen auf Selbstkosten. Vor diesem Hintergrund wurden die Steigerungen der prozentualen Margen der Weine in Abhängigkeit der Verkaufspreise der Weine unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Absatzsegmente detailliert in einem Regressionsmodell untersucht. Aus den Untersuchungen mit diesem Regressionsmodell geht hervor, dass die untersuchten Weine bei einem Verkauf über die Absatzsegmente Privatkunden und Gastronomiekunden mit einer Steigerung des Verkaufspreises um einen € je Liter um rd. 3,2 % höhere Margen erzielen. Etwas geringer fällt die Steigerung der Margen der Weine in Abhängigkeit der Verkaufspreise in den Absatzsegmenten Fachhandelskunden und Großhandelskunden aus, denn mit einer Steigerung des Verkaufspreises um einen € je Liter steigen die Margen der Weine im Vergleich zu den Absatzsegmenten Privatkunden und Gastronomiekunden nur um rd. 2,3 % bzw. 2,6 %. Die Margen der Weine mit einem Referenzpreis von 2 bis < 4 € / l liegen bei einem Verkauf über die Absatzsegmente Privat-, Gastronomie-, Fachhandels- und Großhandelskunden zwischen - 4 % und 2 %. Zusammenfassend und überbetrieblich bleibt deshalb festzuhalten, dass Weine der untersuchten Weingüter mit einem Referenzpreis von 2 bis < 4 € / l sowie darunter kaum vollkostendeckend sowie mit positiven Margen verkauft werden können.
The present dissertation addresses logistics challenges in grocery retailing considered in an omni-channel context. Omni-channel retailing gains in importance as online grocery retailing is continuously growing. Besides pure online retailers, traditional bricks-and-mortar retailers are entering the online market. The development of existing structures towards an omni-channel retailing represents a complex challenge. The first contribution of the dissertation analyzes omni-channel distribution concepts for traditional bricks-and-mortar grocery retailers. A multiple-case study with European grocery retailers serves as the basis for the analysis. Since different concepts dominate in the countries, their respective advantages and differences are elaborated. The focus of this research are the central components of a distribution network design, which are the assortment range, the picking system and the last-mile delivery, in terms of delivery mode and time.
In addition to the growing online business, controlling of logistics processes due to volatile demand is a complex task in grocery retailing. Public holidays are a recurring issue in grocery logistics, which is discussed in the second contribution. The ban on working on holidays in Germany means that grocery retailers have less time to perform the logistics processes. In addition, there is usually a higher weekly volume to manage than in standard weeks. Although holiday weeks are prepared in detail, many challenges have to be met on an ad hoc basis. Consequently, the focus of the analysis of holiday issues is on the operational planning areas of demand planning and disposition, warehouse management and transport management. The results of the second contribution provide potential measures for efficiently and effectively controlling the planning areas considered around public holidays.
The third issue considers the challenge of the Covid-19 pandemic for the German grocery retailing. In contrast to the public holiday challenge, the outbreak of the pandemic led to unexpected demand peaks and uncertainties. Using an exploratory research approach, the impact of the Covid-19 pandemic on the planning and execution areas of demand planning and order dispatching, store management, transport management, warehouse management and procurement is highlighted. Based on a two year review, trends for the German grocery retailing are identified. The findings show in which direction logistics processes might be further developed in order to meet the potential future requirements.
The cumulative dissertation includes the three studies described, which contribute to the qualitative research of omni-channel retail logistics. Current challenges of the grocery retail industry are examined from a European, especially a German perspective. The exploratively generated results provide courses of action for volatile and disruptive times as well as possible development directions for grocery retailers.