Nachhaltiges Landmanagement

Nachhaltiges Landmanagement im globalen Kontext —

eine Synthese regionaler Forschungsergebnisse im Projekt GLUES



Schutz der Biodiversität

Sie ist die Grundlage unserer Existenz und sichert unsere Zukunft: Die biologische Vielfalt oder Artenvielfalt. Damit ist mehr gemeint als die Tier- und Pflanzenvielfalt. Es geht um das gesamte Lebensspektrum auf der Erde, um die genetische Vielfalt innerhalb der Arten und um die Vielfalt der Ökosysteme. Der Schutz und die nachhaltige Nutzung der biologischen Vielfalt sind deshalb von großer Bedeutung für eine nachhaltige Entwicklung, sowohl an Land als auch im oder unter Wasser. Der Erhalt der biologischen Vielfalt ist eine der größten gesellschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Die Änderung und Intensität der Landnutzung sind neben dem Klimawandel Hauptfaktoren für den Rückgang der Artenvielfalt. Nachhaltige Landnutzung und ein nachhaltiges Landmanagement sichern unsere Nahrungsmittelproduktion, sie sind unverzichtbar für unsere Zukunft.

Dienen muss nachhaltiges Landmanagement auch den Aichi-Zielen zum Schutz der Artenvielfalt, auf die sich die UN-Vertragsstaaten zur Biodiversitätskonvention im Jahr 2010 geeinigt haben. Zudem müssen Konzepte für eine nachhaltige Landnutzung so aufgebaut sein, dass eine Bewirtschaftung möglich ist, gleichzeitig aber auch die Biodiversität geschützt wird. Verankert ist dies in den UN-Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs). Demnach sind für die Zukunft Konzepte gefordert, die vor dem Hintergrund einer positiven Entwicklung der Gesamtwirtschaft auch den Verlust der Artenvielfalt aufhalten.

  • Schwarzkehlchen (<i>Saxicola rubicola</i>) Foto: S. Weking
  • Wald in Zentral-Vietnam Foto: M. Schultz
  • Kaisermantel (<i>Argynnis paphia</i>) Foto: S. Weking
  • Wiesensteppe, Sibirien Foto: W. Mathar
  • Königs-Protea (<i>Protea gaguedi</i>) Foto: R. Rasmus
  • Teich-Ökosystem mit Wasserpflanzen (<i>Nymphaea nouchali</i>) im Okavango Delta, Botswana Foto: R. Rasmus

Wichtigste Erkenntnisse

Die Forschungsergebnisse aus den zwölf regionalen Forschungsprojekten zeigen unter anderem (weiterführende Informationen finden sich auf den Projektseiten):

  • Der Zustand und die Bedeutung der regionalen Biodiversität ist den Politikern, Entscheidungsträgern und der Bevölkerung in den Untersuchungsgebieten zumeist nicht bekannt. Ein Problembewusstsein existiert nicht. Häufig steht das wirtschaftliche Interesse im Vordergrund, vorhandene Ressourcen zu nutzen.

  • Ein umfassendes Monitoring des Arteninventars der Landschaften einer Region kann überaus aufwändig sein. Das liegt daran, dass es unterschiedliche Indikatoren zur Bestimmung von Artenreichtum gibt (Artenzahl, funktionelle Gruppen, Zahl der Individuen einer Art etc.). Bei fehlenden Informationen ist das Risiko höher, dass Fehler gemacht werden, wenn über Landnutzungsänderungen und Landmanagement entschieden wird.

  • Grundsätzlich führt jeder Landnutzungswandel (neben Klimawandel und invasiven Arten) zu einer Änderung der Biodiversität. In den meisten Fällen geht die Artenvielfalt zurück. Am offensichtlichsten ist das, wenn Wälder und extensive Grünländer in einheitlich bewirtschaftete Äcker oder intensiv genutzte Wiesen und Weiden verwandelt werden oder wenn kleinräumige, mosaikartige Landschaftseinheiten in großflächige einheitliche Landschaften umgewandelt werden.

  • In den meisten intakten natürlichen Ökosystemen führen der Bau von Verkehrswegen und die Intensivierung der Landwirtschaft dazu, dass die Landschaft degradiert und zerschnitten wird. Dadurch nimmt die Biodiversität Schaden. Eine integrierte und systematische Planung der Landnutzung ist dringend notwendig, um die weitere Zerschneidung von Lebensräumen zu verhindern.

  • Da ein Großteil der Flächen weltweit vom Menschen in der einen oder anderen Form schon bewirtschaftet wurde, führt Landmanagement in der Regel zu einer intensiveren Nutzung. Eine Intensivierung der Landnutzung hat meist einen Rückgang der biologischen Vielfalt zur Folge.

Archetypen von Landsystemen

Diese Karte zeigt Muster von Landnutzungsformen, die die Welt in Kategorien („Archetypen“) unterteilen. Jeder Archetyp wird durch eine spezifische Kombination von 32 Indikatoren des Landmanagements charakterisiert. Diese beschreiben Formen des Landmanagements, das Klima, die Umwelt und sozio-ökonomische Voraussetzungen.

Die Ergebnisse des Forschungsprogramms zeigen vor allem, dass Artenschutz in genutzten Landschaften eine große Bedeutung erhält, wenn die nötigen Funktionen des Ökosystems erhalten werden sollen. Dazu ist es notwendig, zwischen einer Zunahme an produzierten Gütern einer Fläche und möglicherweise reduzierter Artenvielfalt abzuwägen. Eine einfache Kontrastierung von Naturschutz versus intensive Nutzung ist nicht zielführend.

Empfehlungen

Der Schutz von natürlichen und halbnatürlichen Ökosystemen kann und muss gestärkt werden. Nur so lässt sich der Artenrückgang aufhalten. Zudem können so die Aichi Biodiversitäts-Ziele für den weltweiten Artenschutz und die Ziele für nachhaltige Entwicklung erreicht werden. Dazu wurden in den zwölf Forschungsprojekten Lösungen entwickelt. Sie sind für jede Region unterschiedlich angepasst:

In vielen Regionen der Welt ist es notwendig, Schutzgebiete einzurichten oder zu erhalten und dabei Regeln und Vorschriften zum Naturschutz verstärkt zu überwachen (siehe Beispiele Philippinen (LEGATO) oder Brasilien (INNOVATE)). Ziel ist es, einheimische (endemische) Arten) zu erhalten und ein Mindestmaß an Artenschutz zu erreichen.

Die weitere Zersplitterung der Landschaft vermeiden, neue Lebensräume schaffen und bestehende Lebensräume miteinander verbinden, zum Beispiel durch die Anlage von Korridoren oder inselartigen Lebensräumen (siehe Philippinen (LEGATO), China (SURUMER), Afrika (The Future Okavango)), ist eine weitere Option für den Schutz der Biodiversität.

Geeignete Maßnahmen ergreifen, um degradierte Ökosysteme wieder herzustellen (siehe West-China (SuMaRiO).

Biologische Vielfalt auf landwirtschaftlichen Flächen schützen oder gar erhöhen, sollte das Ziel einer „nachhaltigen Intensivierung“ der Landnutzung sein. Denn Biodiversität und die Agrarproduktion hängen eng voneinander ab:

  • Beide sind wesentlicher Bestandteil der Landwirtschaft, etwa in der konservierenden Landwirtschaft. Es ist davon auszugehen, dass die konservierende Bodenbearbeitung zu einer Zunahme der Bodenorganismen führt (siehe Beispiele für Sibirien (KULUNDA)).

  • Durch den Anbau unterschiedlicher Feldfrüchte wie z. B. Bohnen und Reis wird das Risiko eines totalen Ernteausfalls für Bauern geringer (siehe Beispiele für China (SuMaRiO)). Gleichzeitig erhöht sich die Biodiversität.

  • Sinnvoll ist, finanzielle Anreize für die Pflege und den Erhalt der Landschaften anbieten, um die Natur zu schützen oder intensiv genutzte Landschaften zu renaturieren (siehe Beispiele für Madagaskar (SuLaMa)).

Es gibt Maßnahmen der landwirtschaftlichen Praxis, die Ökosysteme so verändern, dass das natürliche Gleichgewicht nachhaltig hergestellt werden kann (Ecological Engineering, etwa in Südostasien im Projekt LEGATO). Das Spektrum genutzter Agrarkulturen lässt sich erweitern, um die Artenvielfalt zu erhalten oder gar zu erhöhen (SuMaRiO). Auch wenn diese Beispiele noch Einzelfälle sind, so haben sie doch eine wichtige Vorbildfunktion für andere Länder und Regionen.

Insbesondere beim Management der Wechselwirkungen Biodiversität – Ressourcennutzung ist Landmanagement eine regional spezifische Aufgabe und die Übertragbarkeit von Lösungsansätzen weiterhin eine Herausforderung. Datenbasierte oder praxisorientierte Ansätze sind der Schlüssel, um erfolgreiche Lösungen aus einzelnen Regionen zu übertragen (GLUES).

Weitere Lektüre (Auswahl)

Gerstner, K., Levers, C., Kuemmerle, T., Vaclavik, T., Pereira, H.M., Seppelt, R. (2017): Assessing land-use effects on European plant diversity using a biome-specific countryside species–area model. Diversity and Distributions, 23(10): 1193–1203.
URL: https://doi.org/10.1111/ddi.12608

Liniger, H.P., Mekdaschi Studer, R., Moll, P., Zander, U. (2017): Making sense of research for sustainable land management. Centre for Development and Environment (CDE), University of Bern, Switzerland and Helmholtz- Centre for Environmental Research GmbH (UFZ), Leipzig.
URL: www.ufz.de/makingsense

Schulz, C., Koch, R., Cierjacks, A., Kleinschmit, B. (2017): Land change and loss of landscape diversity at the Caatinga phytogeographical domain - Analysis of pattern-process relationships with MODIS land cover products (2001-2012). Journal of Arid Environments, 136: 54–74.
URL: https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2016.10.004

Nopper, J., Lauströer, B., Rödel, M.-O., Ganzhorn, J.U. (2016): A structurally enriched agricultural landscape maintains high reptile diversity in sub-arid south-western Madagascar. Journal of Applied Ecology, 54(2): 480–488. 
URL: https://doi.org/10.1111/1365-2664.12752

Cierjacks, A., Pommeranz, M., Schulz, K., Almeida-Cortez, J. (2016): Is crop yield related to weed species diversity and biomass in coconut and banana fields of northeastern Brazil? Agriculture, Ecosystems & Environment, 220: 175–183.
URL: https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.01.006

Bischoff, N., Mikutta, R., Shibistova,O., Puzanov, A., Reichert, E., Silanteva, M., Grebennikova, A., Schaarschmidt, F., Heinicke, S., Guggenberger, G. (2016): Land-use change under different climatic conditions: Consequences for organic matter and microbial communities in Siberian steppe soils. Agriculture, Ecosystems and Environment, 235: 253–264.
URL:  https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.10.022

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Projekte

Carbiocial

Wege der Landnutzung in tropischen Regenwäldern und Savannen im südlichen Amazonas

INNOVATE

Neue Konzepte für eine nachhaltige Staudammnutzung in Brasilien

KULUNDA

Effekte des Landnutzungswechsels in der russischen Kulunda-Steppe

LEGATO

Innovative Ansätze der Bewirtschaftung der Reisfelder Asiens

SASCHA

Neue Strategien für die Waldsteppen im Westen Sibiriens

SuLaMa

Mehr Nachhaltigkeit für den Südwesten Madagaskars

SuMaRiO

Ein Managementplan für Chinas wichtigste Baumwollregion

SURUMER

Ein nachhaltigerer Kautschukanbau in der Mekong Region Asiens

The Future Okavango

Hilfe für das fragile Ökosystem des Okavangos im südlichen Afrika

Klimawandel

Den Klimawandel zu stoppen ist eine enorme Herausforderung für die Gesellschaft. Auch die Landnutzungsforschung kann dazu ihren Anteil beisteuern, denn die Änderung der Landnutzung und der Umgang mit Böden, Wasser und Vegetation können die Kohlenstoffbestände durch Treibhausgasemissionen (THG) reduzieren oder erhöhen. Dies macht zwischen 20 und 40 Prozent der THG-Emissionen weltweit aus. Der richtige Umgang mit Land kann dazu führen, dass vermehrt Kohlenstoff entweder in der Atmosphäre und damit oberhalb der Erde oder im Boden gespeichert wird. Im ersten Fall fungiert das Land als ‘Kohlenstoff-Quelle’, im zweiten Fall als ‘Kohlenstoff-Senke’. Dies macht die Aufgabe des nachhaltigen Landmanagements beim Klima so besonders.

Kohlendioxidemissionen und andere THG-Emissionen spielen eine wichtige Rolle bei den globalen Bemühungen, den Klimawandel einzudämmen. Landmanagement kann dabei als Instrument genutzt werden, um diese Emissionen zu senken bzw. um mehr zu speichern. Auch deshalb gilt Landnutzung als ein wesentlicher Faktor, um das UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung (SDG) „Klimaschutz“ (Ziel Nummer 13 „Maßnahmen zum Klimaschutz“) zu erreichen.

Doch Landnutzung beeinflusst nicht nur das Klima, auch die Prozesse des Klimawandels wirken sich auf das Land aus. Verändern sich die Niederschlagsmuster, nimmt Kohlenstoffdioxid in der Umgebung zu. Die Temperaturen steigen, die Zusammensetzung der Tier- und Pflanzenarten verändert sich und die Produktivität verändert sich. Offensichtlich, das belegen auch viele Ergebnisse der BMBF-Fördermaßnahme „Nachhaltiges Landmanagement“, bestehen viele Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel.

Landmanagement betrifft also zwei Aspekte von Klimawandel: Die Anpassung an klimatische Veränderungen (Adaptation) und die Abschwächung oder gar den Stopp des Klimawandels bzw. der THG-Emissionen (Mitigation).

  • Wartungsarbeiten an der Fluxstation  während des sibirischen Winters Foto: E. Fleischer
  • CO<sub>2</sub> wird durch Brandrodung auf landwirtschaftlichen Flächen in Zentral-Vietnam in die Atmosphäre freigesetzt Foto: D. Meinardi
  • Kimawandel beschleunigt die Wüstenbildung im Tarim-Becken Foto: P. Keilholz
  • Verlust der Kohlenstoffspeicher durch Entwaldung in der Mekong-Region Foto: M. Cotter
  • Landnutzungsänderung von Forst zu Weideland in Angola Foto: B. Kowalski

Wichtigste Erkenntnisse

Die Forschungsergebnisse aus den zwölf regionalen Forschungsprojekten zeigen unter anderem (weiterführende Informationen finden sich auf den Projektseiten):

Den Klimawandel abzuschwächen ist oft ein Kompromiss. Bis Maßnahmen zum Klimaschutz wirken, dauert es lange. Nicht jeder lokale Landnutzer hat deshalb die Geduld, die Zeit, die Ressourcen oder sieht die Notwendigkeit, sich darauf einzulassen. Bedeutende Kohlenstoff- und Treibhausgasemissionen treten auf, wenn:

  • Feuchtgebiete trockengelegt und in Gras- oder Ackerland umgewandelt werden

  • die Landnutzung intensiviert wird. Die Störung von Bodenfunktionen, die verminderte Aggregatstabilität des Bodens, der Verlust von Bodenkohlenstoff (Rückgang an Bodenfruchtbarkeit) und der Verlust der Vegetations- und Bodenbedeckung sind Folgen.

  • die Landnutzung geändert wird, so dass sie über ein geringeres Kohlenstoffspeicherpotenzial verfügt. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn Wälder in Graslandschaften umgewandelt werden oder Ackerland für den Bau von Siedlungen und Verkehrswegen beansprucht wird.

Unter gleichbleibender Landnutzung können in der Kulunda-Steppe im 21. Jahrhundert zwischen 140-340 Teragramm/Kohlenstoff je nach Szenario durch den Klimawandel im Boden verloren gehen. Ohne eine Nutzung der Landschaft ist zu erwarten, dass durch eine Rückkehr zur natürlichen Steppenlandschaft diese Kohlenstoff-Verluste überkompensiert werden können. Eine weitere intensive Nutzung könnte dagegen zu einem weiteren Verlust von 1050 bis zu 1130 Teragramm/Kohlenstoff führen. (Beispiel für Steppen Russlands: KULUNDA)

Eignungswandel aufgrund des Klimas bis 2100

Bedingt durch den Klimawandel verändert sich auch die Eignung für landwirtschaftliche Kulturpflanzen. Basierend auf der Szenarienberechnung wird hier für 16 Kulturpflanzen von 1981 bis 2010 und 2071 bis 2100 die globale Eignung dargestellt.

Empfehlungen

In vielen Forschungsprojekten wurden Ansätze und Lösungen zum Klimawandel entwickelt. Die Empfehlungen sind für jede Region unterschiedlich angepasst.

Emissionen aus dem Landmanagement und aus der intensiven Bewirtschaftung können reduziert werden:

  • indem Landflächen mit einem höheren Kohlenstoffspeicherpotenzial durch nachhaltige Intensivierung bereits genutzten Landes von der Umwandlung verschont bleiben (Beispiel für Afrika: The Future Okavango)

  • indem wesentliche Änderungen der Landnutzung vermieden oder reduziert werden (z. B. Entwaldung, rasche Urbanisierung, sprunghafte Ausbreitung von Städten) (Beispiel für Brasilien: Carbiocial; Beispiel für Deutschland: CCLandStraD)

  • durch den Schutz von Feuchtgebieten und Graslandschaften vor einer Umwandlung in intensiv genutzte Agrarflächen (CCLandStraD)

  • durch die Verbesserung von Produktionssystemen, die hohe Treibhausgasemissionen freisetzen, z. B. durch das Befeuchten und das Trocknen von (Flachland-) Reisfeldern (Beispiel für Vietnam: LUCCi)

Um bestehende Kohlenstoffsenken in Böden mit hohem Kohlenstoffspeicher zu schützen, ist Folgendes notwendig:

  • Vermeidung übermäßiger Entwässerung, um nachfolgende Oxidierung und Mineralisierung der organischen Substanz in Böden zu verhindern und um den Grundwasserspiegel auf optimalem Niveau zu erhalten. (Beispiel für China: SuMaRiO; Beispiel für Deutschland: COMTESS)

  • Vermeidung von landwirtschaftlichen Praktiken und Produktionssystemen, die die Bodenerosion beschleunigen. Sie sollten beispielsweise ersetzt werden durch Praktiken mit keiner oder minimaler Bodenbearbeitung oder mit permanenter Bodenabdeckung. (KULUNDA)

  • Vermeidung von Wald- oder Buschrodung (Carbiocial)

  • Verbessertes Management von mineralischen Böden durch bessere Bodenbedeckung und seltenere Bodenstörungen kann die Kohlenstoffbestände erhöhen. In küstennahen Regionen können sogar bei hohen Grundwasserpegeln Kohlenstoffbestände zunehmen, doch bestehen sowohl in organischen als auch in mineralischen Böden die Gefahr von Methanemissionen. (COMTESS)

Die Speicherung von atmosphärischem Kohlenstoff kann erhöht und die Kohlenstoffspeicherkapazität verbessert werden durch:

  • Zurückverwandlung intensiv genutzter Flächen in extensive Bewirtschaftungssysteme wie z. B. die Wiedervernässung organischer Böden, Schutz und Extensivierung intensiv genutzten Acker- oder Weidelands. (KULUNDA)

  • Einsatz von Ernteverfahren und Anbaukulturen, die oberirdische Biomasse und Bodenbiomasse (organischer C-Gehalt) anreichern (LUCCi, KULUNDA)

Einige Strategien zur Abschwächung der Folgen des Klimawandels wie zum Beispiel die Wiedervernässung organischer Böden und die Extensivierung von Weideland haben weitere eindeutige Vorteile. Sie schützen die Biodiversität und erhöhen die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems. (COMTESS)

Weitere Lektüre (Auswahl)

Liniger, H.P., Mekdaschi Studer, R., Moll, P., Zander, U. (2017): Making sense of research for sustainable land management. Centre for Development and Environment (CDE), University of Bern, Switzerland and Helmholtz- Centre for Environmental Research GmbH (UFZ), Leipzig.
URL: www.ufz.de/makingsense

Bösch, M., Elsasser, P., Rock, J., Rüter, S., Weimar, H., Dieter, M. (2017): Costs and carbon sequestration potential of alternative forest management measures in Germany. Forest Policy and Economics, 78: 88–97.
URL: https://doi.org/10.1016/j.forpol.2017.01.005

Meurer, K.H.E., Franko, U., Stange, C.F., Dalla Rosa, J., Madari, B., Jungkunst, H. (2016): Direct nitrous oxide (N2O) fluxes from soils under different land use in Brazil—a critical review. Environmental Research Letters, 11(2).
URL: https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/2/023001

Fleischer, E., Khashimov, I., Hölzel, N., Klemm, O. (2016): Carbon exchange fluxes over peatlands in Western Siberia: Possible feedback between land-use change and climate change. Science of the Total Environment, 545–546: 424–433.
URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.073

Kämpf, I., Hölzel, N., Störrle, M., Broll, G., Kiehl, K. (2016): Potential of temperate agricultural soils for carbon sequestration: A meta-analysis of land-use effects. Science of the Total Environment, 566–567: 428–435.
URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.05.067

Bischoff, N., Mikutta, R., Shibistova,O., Puzanov, A., Reichert, E., Silanteva, M., Grebennikova, A., Schaarschmidt, F., Heinicke, S., Guggenberger, G. (2016): Land-use change under different climatic conditions: Consequences for organic matter and microbial communities in Siberian steppe soils. Agriculture, Ecosystems and Environment, 235: 253–264.
URL: https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.10.022

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Projekte

Carbiocial

Wege der Landnutzung in tropischen Regenwäldern und Savannen im südlichen Amazonas

COMTESS

Eine sichere Zukunft für Deutschlands Nord- und Ostseeküsten

CC-LandStraD

Landnutzungswandel in mehreren Regionen Deutschlands

INNOVATE

Neue Konzepte für eine nachhaltige Staudammnutzung in Brasilien

KULUNDA

Effekte des Landnutzungswechsels in der russischen Kulunda-Steppe

LEGATO

Innovative Ansätze der Bewirtschaftung der Reisfelder Asiens

LUCCi

Nachhaltige Land- und Wassernutzung in Zentral-Vietnam

SASCHA

Neue Strategien für die Waldsteppen im Westen Sibiriens

The Future Okavango

Hilfe für das fragile Ökosystem des Okavangos im südlichen Afrika

Globale wissenschaftliche Synthese

Die Entscheidungen über die Landnutzung und die Landmanagementplanung werden sowohl vor Ort, im Feld und als auch in einer Region getroffen. Globale Veränderungen wie Klimawandel, Technologien, Handel und Konsummuster werden bestimmt durch globale Prozesse. Diese vielschichtigen Wechselwirkungen zusammen mit der regionalen räumlichen Heterogenität von Landschaften machen generelle – vor allem einfache Antworten –, was nachhaltiges Landmanagement eigentlich ist, zu einer Herausforderung. Die Relevanz einzelner Ergebnisse aus den regionalen Projekten einzuschätzen, zu bewerten und bezüglich ihrer Übertragbarkeit auf eine größere Ebene zu untersuchen, ist die Herausforderung der „globalen wissenschaftliche Synthese“ des GLUES-Projekts. Grundlage dafür war

  • die Erstellung einheitlicher globaler Landnutzungsszenarien;

  • die Bereitstellung wissenschaftlicher Geodateninfrastrukturen, um den Austausch und die Kommunikation von Daten und Ergebnissen zu unterstützen;

  • die Analyse und die Charakterisierung globaler Landsysteme als sozial-ökologisches System im Hinblick auf Ökosystemdienstleistungen, Biodiversität etc.;

  • das Übermitteln der Ergebnisse an internationale politische Organisationen an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Politik;

  • die Unterstützung der Zusammenarbeit mit Stakeholdern.

So ist es möglich, Zusammenhänge zwischen Landnutzung, Ökosystemleistungen und Biodiversität auf globaler Ebene zu untersuchen. Globale Ergebnisse konnten durch Erkenntnisse aus den regionalen Projekten untermauert und die Übertragbarkeit von regionalen Lösungen auf andere Orte der Welt verstanden werden.

  • Biodiversität kann zu höherer Produktivität der Ökosysteme führen. Schwalbenschwanz (<i>Papilio machaon</i>) Foto: S. Weking
  • Russische und deutsche Studenten bei der  Feldforschung Foto: T. Wertebach
  • Warzenchamäleon (<i>Furcifer verrucosus</i>). Madagascar Foto: Balten Laustroeer
  • Abholzung hat Konsequenzen für das sozio-ökologische System. Vietnam Foto: M. Schultz
  • Schönheit der Natur: Unsicherheit der monetären Bewertung von nicht am Markt gehandelten Gütern und Dienstleistungen   Foto: G. Hanke/UFZ
  •  Die Ausweitung der Landwirtschaft führt zu Konlikten zwischen Ernährungssicherung und Lebensraumerhaltung. Sibirien Foto: P. Illiger

GLUES

GLUES ist ein wissenschaftliches Koordinations- und Syntheseprojekt. Es unterstützte das Forschungsprogramm "Nachhaltiges Landmanagement" des Bundesministeriums für Bildung und Forschung zu unterstützen.

Wichtigste Erkenntnisse

Auswirklungen von Landnutzungsveränderungen auf die Umwelt können im globalen Maßstab nur als globale Muster von Landsystemen integrativ und interdisziplinär beschrieben und verstanden werden. Das schließt klimatische und naturräumliche Gegebenheiten, Indikatoren der Landnutzung und auch sozioökonomische Größen ein. Diese so gebildeten Archetypen liefern die Grundlage, um Handlungsempfehlungen abzuleiten (Vaclavik et al 2013).

Klimawandel ist ein wesentliches Problem für die Landwirtschaft. Allerdings können einige Regionen davon auch profitieren. So könnte der Klimawandel dafür sorgen, dass in den nächsten 100 Jahren mehr Ackerland in den hohen Breiten der nördlichen Hemisphäre (Kanada, Russland, China) zur Verfügung steht. Im Gegensatz dazu werden in Mittelmeerregionen und in Subsahara-Afrika Verluste von potenziell geeigneten landwirtschaftlichen Nutzflächen erwartet. (Zabel et al 2014). [Pressemitteilung]

Die steigende Nachfrage nach Nahrungsmitteln kann gedeckt werden, ohne dass die landwirtschaftliche Nutzfläche ausgedehnt werden muss. Dafür müssen verfügbare Flächen optimal genutzt werden. Der gegenwärtig genutzte Bestand an landwirtschaftlicher Nutzfläche besitzt das Potenzial, die zunehmende Bevölkerungszahl zu ernähren und sogar den für das Jahr 2050 angegebenen Bedarf zu übersteigen. Dafür muss aber an anderer Stelle optimiert werden: Ernte, Lagerung, Transport, Wegwerfmentalität etc. (Mauser et al 2015). [Pressemitteilung]

Nachhaltiges Landmanagement – Schlussfolgerungen und Ergebnisse eines globalen Forschungsprogramms

Wissenschaftler [von zwölf internationalen Forschungsprojekten in globalen Regionen] untersuchten, wie Land auf nachhaltige Weise genutzt werden kann.

Empfehlungen

Wenn die landwirtschaftliche Ausdehnung in Zukunft fortgesetzt wird, so wird dies wahrscheinlich in Schutzgebieten stattfinden. Diese potenziellen Konfliktregionen bedürfen detaillierter Beurteilungen. Nur so lassen sich Ergebnisse unterschiedlicher Ernährungssicherungsstrategien verstehen und Mechanismen zum Schutz von Lebensräumen mit hoher Biodiversität entwickeln. (Delzeit et al. 2016).

Wird landwirtschaftliche Intensivierung beurteilt, die sich nur auf die Erträge konzentrieren, werden zahlreiche Ursachen für den Verlust der Artenvielfalt übersehen (z. B. Versalzung von Böden, toxische Abflüsse). Es muss ein breiteres Spektrum an Indikatoren für die Bodennutzungsintensität in Erwägung gezogen werden, sollte landwirtschaftliche Produktion in Einklang mit der Biodiversität stehen. (Gerstner et al. 2014, Kehoe et al. 2015).

Viele landbasierte Forschungsprojekte sind spezifisch für eine kleine Region. Die lokalen Landsysteme und ihre Gemeinsamkeiten mit anderen Orten auf der Welt sollten untersucht werden, um Regionen zu identifizieren, die mit ähnlichen Herausforderungen der Landnutzung konfrontiert sind. Dies wird dazu beitragen, das lokale Wissen sowie Lösungen für Probleme des Landmanagement auf viele Standorte zu übertragen. (Vaclavik et al. 2016). [Pressemitteilung]

Die monetäre Bewertung ist ein mögliches wissenschaftliches Werkzeug, um für nicht am Markt gehandelte Ökosystemleistungen Instrumente zu entwickeln. Umgesetzt wird dies über Ökosystemleistungsprogramme. Diese Beurteilungen sollten zwischen Unsicherheitsquellen unterscheiden und den Einfluss von Standortcharakteristiken, die die Werttransferfunktionen und vorausgesagte Werte der Ökosystemleistungen beeinträchtigen, quantifizieren. (Schmidt et al. 2016).

Illustrierte Beispiele

Landwirtschaftliche Ertragspotenziale

Die steigende Nachfrage nach Lebensmitteln, Futtermitteln, Fasern und Bioenergie übt starken Druck auf das Land aus. Dies bedingt Änderungen bei der Landnutzung bzw. der Bodendeckung sowie Wechselwirkungen zwischen Landnutzungen und Ökosystemleistungen. Landwirtschaftliche Potenziale in Zukunft effizienter zu nutzen, ist ein Baustein, die Ernährungssicherung zu gewährleisten.

Deshalb ist es wichtig, globale landwirtschaftliche Potenziale und die wechselseitige Abhängigkeit von Wirkungen zwischen ökologischen und sozio-ökonomischen Systemen, die Änderungen der Landnutzung bzw. der Bodendeckung bedingen, zu verstehen.

Landwirtschaftliche Eignung

Die Karte zeigt die allgemeine Eignung für Landwirtschaft. Sie liegt bei einer räumlichen Auflösung von 30 arcsec; berücksichtigt sind Regenfeldbau und Bewässerung. Die landwirtschaftliche Eignung stellt für jedes Pixel den höchsten Eignungswert der berücksichtigten 16 Pflanzen dar, z. B. Mais, Ölpalme, Soja

Eignungswandel aufgrund des Klimas bis 2100

Bedingt durch den Klimawandel verändert sich auch die Eignung für landwirtschaftliche Kulturpflanzen. Basierend auf Szenarienberechnung wird hier für 16 Kulturpflanzen von 1981 bis 2010 und 2071 bis 2100 die globale Eignung dargestellt.

Mehrfachernten

Potenzielle Anzahl der geeigneten Pflanzzyklen für 16 Kulturpflanzen. Die Grafik berücksichtigt Regenfeldbaubedingungen und Bewässerung auf bewässerten Gebieten. Der Datensatz enthält vier Zeiträume (1961-1990, 1981-2010, 2011-2040, 2071-2100).

Wachstumszyklus

Beginn des Wachstumszyklus für 16 Kulturpflanzen mit einer räumlichen Auflösung von 30 arcsec, unter Berücksichtigung von Regenfeldbaubedingungen und Bewässerung. Im Falle von mehrfachen Ernten wird der Beginn des ersten Wachstumszyklus angegeben. Der Datensatz enthält vier Zeiträume (1961-1990, 1981-2010, 2011-2040, 2071-2100).

Archetypen

Landnutzungsänderungen treten in verschiedenen Formen auf: Wiesen und Graslandschaften werden durch Maisfelder ersetzt, tropische Wälder werden gerodet, um Weideland zu schaffen; Steppen werden zu Ackerland. Die Gründe sind komplex, die Auswirkungen immens: Tier- und Pflanzengemeinschaften ändern sich, Ökosystemfunktionen verschwinden, Kohlenstoffemissionen tragen zum Klimawandel bei. Was immer sich auf regionaler Ebene ereignet, hat globale Konsequenzen.

Um die globalen Auswirkungen der Landnutzung auf die Umwelt zu beurteilen und dazu beizutragen, entsprechende Gegenmaßnahmen bereitzustellen, haben die GLUES-Forscher eine neue Weltkarte des Landnutzungssystem erstellt. Anhand von Indikatoren für Landnutzungsintensität, Klima, Umwelt und sozio-ökonomische Bedingungen identifizierten sie zwölf globale Muster, die als Landsystemarchetypen bezeichnet werden.

Archetypen der Landsysteme

Globale Landsystemarchetypen: Weltkarte und Regionalbereiche zeigen ein Muster („clustered Pattern“) von Mensch-Umweltinteraktionen und Landnutzungsintensität. Jeder Archetyp wird durch eine spezifische Kombination von mehr als 30 Indikatoren des Landmanagements charakterisiert.

Unsicherheit der monetären Bewertung von Ökosystemdienstleistungen

Die wachsende Nachfrage nach Ressourcen verstärkt den Druck auf Ökosystemleistungen und Biodiversität. Die monetäre Bewertung der Ökosystemleistungen wird oft als Werkzeug zur Entscheidungs-Unterstützung angesehen, da es Werte für unberücksichtigte Güter und Dienstleistungen vermittelt. Bewertungsmethoden wie die Übertragung der ökonomischen Werte sind eine attraktive Option für Forscher und Entscheidungsträger, die mit Ressourcenknappheit konfrontiert sind.

GLUES-Forscher entwickelten globale Werte-Übertragungsmodelle für zwölf Ökosystemleistungen. Sie schätzten dafür die Unsicherheiten ein, die mit berücksichtigt werden müssen. Diese Analyse ist Ausgangspunkt für die Erstellung einer standardisierten Integration von und die Berichterstattung über Unsicherheiten für eine zuverlässige und gültige Werte-Übertragung. Sie stellen einen wichtigen Teil dar, wie politische Entscheidungen unterstützt werden können.

Globale Extrapolation der monetär bewerteten Ökosystemleistungen und deren Unsicherheiten

Das Wissen über die monetäre Bewertung von Ökosystemleistungen ist räumlich verteilt. Eine Synthese von Fallstudien zeigt extrapolierte, relative monetäre Werte (gelb bis grün) und deren Unsicherheiten, also unser Nichtwissen über den möglichen monetären Wert (gelb bis rot) der Werte-Übertragungsfunktionen für Ökosystemleistungen. Die monetären Werte und Unsicherheiten sind in verschiedene Klassen von niedrig bis hoch gruppiert .

Vorteile der Bestäubung

In jüngster Zeit hat der wirtschaftliche Wert von Kulturpflanzen, die von Bestäubung abhängig sind, weltweit zugenommen. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der Technischen Universität Dresden und der Universität Freiburg fanden heraus, in welchen Regionen die Bestäubung eine besonders wichtige Rolle spielt und wo die Landwirtschaft noch stärker von der Bestäubung durch Tiere abhängt.

Die Ergebnisse der Raumanalyse liefern wichtige Informationen für die Naturschutzpraxis und politische Entscheidungen. Sie ermöglichen, auf regionaler Ebene Empfehlungen zum Schutz der landwirtschaftlichen Elemente, die für das Überleben von Insekten notwendig sind, zu erstellen.

Der globale Nutzen von Bestäubung

Die Bestäubung ist eine der am besten untersuchten Ökosystemleistungen, zu der ein IPBES-Bericht erschienen ist. Auf dieser Weltkarte ist aufgrund von Ertragsdaten zu bestäubungsabhängigen Kulturen die wirtschaftliche Bedeutung der Bestäubung für landwirtschaftliche Kulturpflanzen dargestellt. Die Werte sind in US-Dollar pro Hektar für das Jahr 2000 angegeben. Die Werte wurden um die Inflationsrate (für das Jahr 2009) bereinigt.

Weitere Lektüre (Auswahl)

Carter, S., Manceur, A.M., Seppelt, R., Hermans-Neumann, K., Herold, M., Verchot, L. (2017): Large scale land acquisitions and REDD+: A synthesis of conflicts and opportunities. Environmental Research Letters, 12(3): 35010.
URL: https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa6056

Gerstner, K., Moreno-Mateos, D., Gurevitch, J., Beckmann, M., Kambach, S., Jones, H.P., Seppelt, R. (2017): Will your paper be used in a meta-analysis? Make the reach of your research broader and longer lasting. Edited by David Warton. Methods in Ecology and Evolution, 8(6): 777–84.
URL: https://doi.org/10.1111/2041-210X.12758

Liniger, H.P., Mekdaschi Studer, R., Moll, P., Zander, U. (2017): Making sense of research for sustainable land management. Centre for Development and Environment (CDE), University of Bern, Switzerland and Helmholtz- Centre for Environmental Research GmbH (UFZ), Leipzig.
URL: www.ufz.de/makingsense

Delzeit, R., Zabel, F., Meyer, C., Václavík, T. (2017): Addressing future trade-offs between biodiversity and cropland expansion to improve food security. Regional Environmental Change, 17(5): 1429-1441.
URL: https://doi.org/10.1007/s10113-016-0927-1

Václavík, T., Langerwisch, F., Cotter, M., Fick, J., Häuser, I., Hotes, S., Kamp, J., Settele, J., Spangenberg, J.H., Seppelt, R. (2016): Investigating potential transferability of place-based research in land system science. Environmental Research Letters, 11(9): 095002.
URL: https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/9/095002

van Vliet, J., Magliocca, N.R., Büchner, B., Cook, El, Rey Benayas, J.M., Ellis, E.C., Heinimann, A., et al. (2016): Meta-studies in land use science: Current coverage and prospects. Ambio, 45(1): 15–28.
URL: https://doi.org/10.1007/s13280-015-0699-8

Schmidt, S., Manceur, A.M., Seppelt, R. (2016): Uncertainty of monetary valued ecosystem services – Value transfer functions for global mapping. PLoS ONE, 11(3): e0148524.
URL: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0148524

Kehoe, L., Kuemmerle, T., Meyer, C., Levers, C., Václavík, T., Kreft, H. (2015): Global patterns of agricultural land‐use intensity and vertebrate diversity. Diversity and Distributions, 21(11): 1308–1318.
URL: https://doi.org/10.1111/ddi.12359

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Wissenschaftsporträt

Globaler Wandel im regionalen Kontext

Science portrait

Wie sich die Landnutzung verändert, untersuchen internationale Forscherteams in einem vom Bund geförderten Großforschungsprogramm an zwölf Standorten in der Welt. Das Begleitprojekt GLUES wagt den Spagat: Es vernetzt nicht nur die einzelnen Teilprojekte, sondern betreibt auch selbst wissenschaftliche Analyse. Der eigene Anspruch ist hoch: Das Projekt will zeigen, dass Land nachhaltig genutzt werden kann und muss!

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Ernährungssicherung

800 Millionen Menschen sind derzeit auf der Welt unter- oder mangelernährt. Und schon jetzt fragen sich viele Wissenschaftler, wie die Ernährungssicherheit im Jahr 2050 gelingen soll, wenn dann, wie von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) prognostiziert, zehn Milliarden Menschen oder mehr auf der Erde leben. Den Hunger zu beenden, ist deshalb auch als Ziel Nummer 2 in die UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDG) aufgenommen worden. Eine besondere Rolle im Kampf gegen den Hunger kommt dabei dem nachhaltigen Landmanagement zu. Als einer der offensichtlichsten Ansätze, Menschen ausreichend mit Nahrungsmitteln zu versorgen, gilt dabei, die „Ertragslücken schließen“. Dies bedeutet, die landwirtschaftlichen Erträge zu erhöhen. Doch dieser Ansatz ist nur ein Aspekt der Herausforderung der Ernährungssicherung. Die effizientere Verteilung von Lebensmitteln, der bessere Zugang zu Nahrungsmitteln, Ernteverluste und Lebensmittelabfälle zu reduzieren sowie veränderte Konsumgewohnheiten sind ebenso wichtige Strategien, um den Hunger zu bekämpfen. Die Ernährung der Weltbevölkerung zu sichern, ist deshalb mehr eine sozio-ökonomische Angelegenheit als eine agro-ökologische Frage, die landwirtschaftlichen Erträge zu steigern.

  • Agrarlandschaft in Deutschland Foto: A. Künzelmann/ UFZ
  • Reisfeld in Zentralvietnam Foto: D. Meinardi
  • Traktor-Aussaat in Sibirien Foto: I. Kühling
  • Nahrungsvielfalt Foto: T. Aenis
  • Ernte im brasilianischen Mato Grosso Foto: S. Hohnwald
  • Wassermelonenfeld in Brasilien Foto: M. Guschal
  • Heu als Tierfutter in Sibirien Foto: I. Kühling
  • Zebu-Tierhaltung in Madagaskar Foto: S. Kobbe
  • Regionalmarkt in Angola Foto: M. Pröpper
  • Dorfbewohner in Angola transportieren Maniok Foto: M. Finckh

Wichtigste Erkenntnisse

Die Forschungsergebnisse aus den zwölf regionalen Forschungsprojekten zeigen unter anderem (weiterführende Informationen finden sich auf den Projektseiten):

Die Produktion von Nahrungsmitteln ist seit der Industrialisierung und damit mit Beginn des Anthropozäns vor rund 200 Jahren erheblich gestiegen. Zwischen 1961 und 1999 waren die Wachstumsraten der Nahrungsmittelproduktion höher als das Bevölkerungswachstum. Dieses Wachstum wird aber wahrscheinlich nicht anhalten, da die Fläche, die landwirtschaftlich genutzt werden kann, begrenzt ist. (GLUES; Seppelt et al. 2014). [Pressemitteilung]

Die steigende Nachfrage nach Nahrungsmitteln kann gedeckt werden, ohne dass zusätzliche landwirtschaftliche Nutzflächen beansprucht werden müssen. Dafür muss das jetzt verfügbare Land optimal genutzt werden. Die gegenwärtig genutzten landwirtschaftlichen Flächen besitzen das Potenzial, die zunehmende Bevölkerungszahl und sogar den für das Jahr 2050 angegebenen Bedarf an Nahrungsmitteln zu bewältigen. Dies wird vor allem möglich durch eine bessere räumliche Aufteilung von landwirtschaftlicher Nutzung. (GLUES; Mauser et al. 2015). [Pressemitteilung]

In wenigen Ausnahmefällen mag es positive Wechselwirkungen mit der Artenvielfalt geben. Die Regel werden aber in den meisten Fällen negative Wechselwirkungen mit Biodiversität sein, wenn Ernteerträge so erhöht werden, dass die Agrarfläche ausgedehnt wird (GLUES; Delzeit et al. 2016). Die Intensivierung der Landnutzung erhöht zudem den Druck auf die Biodiversität, obwohl ihr Effekt komplexer ist und von der Region und dem Landnutzungstyp abhängt. (GLUES; Stein et al. 2014, Gerstner et al. 2014)

80 Prozent des Agrarlands in Subsahara-Afrika wird von Kleinbauern bewirtschaftet, denen bis zu 10 Hektar zur Verfügung stehen. Dadurch wird der FAO zufolge in diesen Regionen bis zu 80 Prozent der Nahrungsmittelversorgung bestritten. Die kleinbäuerliche Landwirtschaft zu erhalten, ist extrem wichtig, um die Ernährung zu sichern. Sie bietet vielen Menschen in den Entwicklungsländern eine Lebensgrundlage. Der Klimawandel hat unter Umständen stärkere Auswirkungen für diese Landwirte als für die sehr intensiven Landwirtschaftssysteme des Westens. Eine Diversifizierung der Bewirtschaftungssysteme und der Einkommensquellen kann dazu beitragen, Erträge und Lebensgrundlagen zu stabilisieren. (GLUES, SuLaMa)

Landwirtschaftliche Eignung

Die allgemeine landwirtschaftliche Eignung liegt bei einer räumlichen Auflösung von 30 arcsec, unter Berücksichtigung von Regenfeldbau und Bewässerung von gegenwärtig bewässerten Gebieten. Die landwirtschaftliche Eignung stellt für jedes Pixel den höchsten Eignungswert der berücksichtigten 16 Pflanzen dar, z. B. Mais, Ölpalme, Soja

Empfehlungen

Um Ernährungsgrundlagen zu verbessern, wurden in den Forschungsprojekten Lösungen entwickelt. Sie sind für jede Region unterschiedlich angepasst:

In semiariden Gebieten Afrikas hängt der Pflanzenbau auf tiefem Sand von den Niederschlagsmengen und -mustern in der Vegetationsperiode ab. Deshalb sind Ernteausfälle möglich. Hier sind Wälder durch die tiefen Wurzeln der Bäume besser an die Umgebung angepasst: In Trockenperioden sind sie in der Lage, Wasser aus tieferen Schichten zu beziehen und das Auslaugen von Nährstoffen zu verhindern. Der Anbau von Wäldern anstelle von Agrarpflanzen könnte deshalb nicht nur für eine bessere Ernährungssicherung sorgen, sondern auch den Druck auf das Wasser mindern. (The Future Okavango)

Der Bevölkerungsdruck und das Verschwinden traditioneller Tabus führten in Madagaskar zu einer Übernutzung von Süßkartoffeln und Tamarinden. Diese wurden als Nahrungsergänzung, als Medizin und für die Holzkohleproduktion genutzt. Lösungen könnten darin bestehen, das Bewusstsein zu schaffen für die nachhaltige Nutzung von Süßkartoffeln, den Anbau von Süßkartoffen (mit unterschiedlichen Ergebnissen auf verschiedenen Bodentypen) und die Nutzung anderer Baumarten als Tamarindenbäume für die Produktion von Holzkohle. Der Aufbau von Tamarindenbaum-Plantagen in Dörfern und eine bessere Nahrungsmittelverarbeitung sind weitere Optionen. (SuLaMa)

Gemüse in Gärten anzubauen, kann eine praktikable Diversifizierungsstrategie sein, die Ernährung zu sichern. Sie kann verbessert werden, indem Bäume, Sträucher und verschiedene Agroforst-Systeme mit dürreresistenten Nutzpflanzen (Hirse und Sorghum anstelle von Mais) einbezogen werden. (SuLaMa)

Angepasste Managementmaßnahmen lieferten in der Kulunda-Steppe Russlands höhere Erträge. Diese konnten trotz oft auftretender Dürreerscheinungen stabilisiert werden. Gerade in diesen Fällen bewährte sich das Direktsaatverfahren. (KULUNDA)

Weitere Lektüre (Auswahl)

Liniger, H.P., Mekdaschi Studer, R., Moll, P., Zander, U. (2017): Making sense of research for sustainable land management. Centre for Development and Environment (CDE), University of Bern, Switzerland and Helmholtz- Centre for Environmental Research GmbH (UFZ), Leipzig.
URL: www.ufz.de/makingsense

Dominik, C., Seppelt, R., Horgan, F.G., Marquez, L., Settele, J., Vaclavik, T. (2017): Regional-scale effects override the influence of fine-scale landscape heterogeneity on rice arthropod communities. Agriculture, Ecosystems & Environment, 246(June): 269–78.
URL: https://doi.org/10.1016/j.agee.2017.06.011

Delzeit, R., Zabel, F., Meyer, C., Vaclavik, T. (2017): Addressing future trade-offs between biodiversity and cropland expansion to improve food security. Regional Environmental Change, 1–13.
URL: https://doi.org/10.1007/s10113-016-0927-1

Meyfroidt, P., Schierhorn, F., Prishchepov, A. V., Müller, D., Kuemmerle, T. (2016): Drivers, constraints and trade-offs associated with recultivating abandoned cropland in Russia, Ukraine and Kazakhstan. Global Environmental Change, 37: 1–15.
URL: https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2016.01.003

Noromiarilanto, F., Brinkmann, K., Faramalala, M.H., Buerkert, A. (2016): Assessment of food self-sufficiency in smallholder farming systems of south-western Madagascar using survey and remote sensing data. Agricultural Systems, 149: 139–149.
URL: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2016.09.005

Mauser, W., Klepper, G., Zabel, F., Delzeit, R., Hank, T., Putzenlechner, B., Calzadilla, A. (2015): Global biomass production potentials exceed expected future demand without the need for cropland expansion. Nature Communications, 6: 8946.
URL: https://doi.org/10.1038/ncomms9946

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Projekte

KULUNDA

Effekte des Landnutzungswechsels in der russischen Kulunda-Steppe

SASCHA

Neue Strategien für die Waldsteppen im Westen Sibiriens

SuLaMa

Mehr Nachhaltigkeit für den Südwesten Madagaskars

The Future Okavango

Hilfe für das fragile Ökosystem des Okavangos im südlichen Afrika

Ökosystemleistungen

Funktionierende Ökosysteme liefern eine Vielzahl an Produkten wie Nahrung, Futter oder nachwachsenden Rohstoffe. Sie leisten aber auch einen wichtigen Beitrag wie den Schutz vor Überflutungen oder Stürmen. Letztlich dienen sie auch dem Wohlbefinden des Menschen, beispielsweise bei einem Waldspaziergang zur Erholung. Diese Leistungen werden als Ökosystemleistungen bezeichnet.

Ohne den Erhalt von Ökosystemleistungen ist eine langfristige Landnutzung für den Menschen nicht denkbar. Deren Wert wird jedoch von der Gesellschaft häufig nicht (an)erkannt. Bei der Vielzahl von Ökosystemleistungen entstehen auch etliche Wechselwirkungen. Nicht alles – Nahrung, sauberes Wasser und Erholung – kann auf der gleichen Fläche erhalten werden. Die Komplexität der Bewertungen von Ökosystemleistungen Entscheidern, Politikern und lokalen Stakeholdern zu vermitteln, ist daher eine komplizierte Aufgabe. Aber sie ist eine zentrale Aufgabe des nachhaltigen Landmanagements.

Im BMBF-Förderprogramm „Nachhaltiges Landmanagement“ sollten darum auch die Wechselwirkungen zwischen Landmanagement und Ökosystemleistungen erforscht und entsprechende Verfahren und Instrumente des Managements entwickelt werden. Die Ökosystemleistungen sollen den sozioökonomischen Kontext von Entscheidungen der Landnutzung insbesondere auch auf regionaler Ebene aufgreifen. Darüber hinaus sind sie wesentlich, wenn es um die Anpassung an den Klimawandel sowie weitere Phänomene des zukünftigen globalen Wandels geht.

  • Die Umwelt profitiert durch die Bestäubung Foto: André Künzelmann\UFZ
  • Ökotourismus in den Philippinen Foto: M. Wiemers
  • Produkte aus natürlichen Ressourcen: Baumwollernte in Brasilien Foto: S. Hohnwald
  • Waldnutzung. Forstwirtschaft in Deutschland Foto: J. Fick
  • Das „Grüne Leber-System“: Wasseraufbereitung in Brasilien Foto: E. Marques
  • Kautschukgewinnung in der Mekong-Region Foto: M. Kraus
  • Vom Holz zur Kohle, Angola Foto: M. Finckh
  • Honigproduktion in der Mekong-Region Foto: P. Oremek

Wichtigste Erkenntnisse

Die Forschungsergebnisse aus den zwölf regionalen Forschungsprojekten zum Thema Ökosystemleistungen zeigen unter anderem:

Nachhaltiges Landmanagement kann die Kapazität von Ökosystemen und landwirtschaftlichen Produktionssystemen verbessern. Damit kann es den sich wandelnden Ansprüchen der Gesellschaft nachkommen, den Umwelt- und Klimaschutz stärken und sich an den Klimawandel anpassen.

Marktinstrumente einzusetzen, kann nützlich und effizient sein. Ein Beispiel ist ein Moratorium für Soja- oder Rindfleischproduktion in Süd-Amazonien. Auch Eigentumsregeln und deren Durchsetzung unterstützt durch den Aufbau eines Vermessungswesens, können dazu beitragen, Rodungen des Regenwalds zu verringern und dadurch Treibhausgasemissionen zu senken. Nachhaltige Landbewirtschaftung kann dennoch Erträge erhöhen und gleichzeitig Bodenfruchtbarkeit und Wasserqualität erhalten. (siehe Carbiocial)

Ökosysteme lassen sich erhalten und die von ihnen erbrachten Leistungen nutzen, indem Nutzflächen innerhalb von Produktionssystemen (“land sharing“) intensiviert und gleichzeitig andere Flächen außerhalb derselben (“land sparing“) geschont werden. Es geht nicht darum, entweder das Eine oder das Andere zu wählen, sondern darum, Beides auf der verfügbaren Fläche zu integrieren.

Verteilung monetärer Schätzungen und Unsicherheiten

Das Wissen über mögliche monetäre Bewertung von Ökosystemleistungen ist räumlich verteilt. Eine Synthese von Fallstudien zeigt extrapolierte, relative monetäre Werte (gelb bis grün) sowie deren Unsicherheiten, d. h. das Nichtwissen über den möglichen monetären Wert (gelb bis rot) der Werte-Übertragungsfunktionen für Ökosystemleistungen.

Potenzielle Konflikte zwischen wirtschaftlichen Interessen sowie ökologische, soziale und kulturelle Kosten und Vorteile können dem Erhalt von Ökosystemen im Weg stehen. Mancherorts kann eine weniger intensive Bewirtschaftung eines Produktionssystems die Biodiversität verbessern, jedoch Ertrags- und Einkommenseinbußen zur Folge haben. Dies ist am offensichtlichsten, wo natürliche Bedingungen für landwirtschaftliche Produktion (Boden, Wasser, Klima) günstig sind und wo noch keine Degradation stattfand.

Der globale Nutzen von Bestäubung

Bestäubung ist eine der am besten untersuchten Ökosystemleistungen, zu der auch ein Bericht des Weltbiodiversitätsrats (IPBES) erschienen ist. Auf dieser Weltkarte ist aufgrund von Ertragsdaten zu bestäubungsabhängigen Kulturen die wirtschaftliche Bedeutung der Bestäubung für landwirtschaftliche Kulturpflanzen dargestellt. Die Werte sind in US-Dollar pro Hektar für das Jahr 2000 angegeben.

Empfehlungen

Für das Management von Ökosystemleistungen wurden in den zwölf Forschungsprojekten Lösungen entwickelt. Vor allem die Kombination von mehreren unterschiedlichen Maßnahmen wirkt sich positiv auf eine Verbesserung verfügbarer Ökosystemleistungen aus. Sie sind für jede Region unterschiedlich angepasst:

Wendet man das Konzept der Ökosystemleistungen im regionalen Landmanagement an, können potenzielle Reaktionen der Dienstleistungen gezeigt werden. Stakeholdern konnte gezeigt, dass Biodiversität und die Bereitstellung von Ressourcen miteinander verbunden sind.

  • Eine Kombination von Maßnahmen ist erforderlich: Nicht nur eine einzige Landmanagement-Maßnahme sollte angewendet, sondern Wechselwirkungen und Win-Win-Strategien entwickeln werden. So können sich landwirtschaftliche Betriebe beim Kampf gegen den verstärkten Unkrautwuchs helfen, indem sie zum Beispiel auf Direktsaat setzen. Sie sollten dabei Verfahren der Direktsaat mit Fruchtrotationen und der präzisen Anwendung von Herbiziden kombinieren. (Beispiele für Russland: KULUNDA, SASCHA)

  • Es lassen sich Win-Win-Situationen für Landsysteme, die Produktion und den Ausstoß von Treibhausgasen optimieren, identifizieren. Modellierungen zufolge geht weniger Regenwald verloren, wenn statt der Ausdehnung der Beweidung das Erntemanagement optimiert wird (Beispiel für Brasilien: Carbiocial)

  • Lokalen, typisch indigenen Arten sollte im urbanen Grün die Priorität gegeben werden. Ein integrierter Ansatz, der Mechanismen kontrollierter Wassernutzung mit technischer Beratung, der erweiterten Aufmerksamkeit für die Umwelt und subventionierten wassersparenden Bewässerungstechnologien kombiniert, ist besser als auf staatliche Regulatorien zu setzen. Das Grundwassermodell führte zu der Empfehlung, dass man die gegenwärtige Praxis der Grundwasserneubildung über natürliche Überschwemmungen des Tarim-Beckens für die Revitalisierung der Tugai-Wälder erhalten kann. Das von SuMaRiO entwickelte Entscheidungsunterstützungssystem (DSS) soll Stakeholder unterstützen, daraus Konsequenzen für das Tarim-Becken zu ziehen. (Beispiel für China: SuMaRiO)

  • Die Integration struktureller Landschaftselemente (Auwälder, Blühstreifen, Hecken, Erdwälle, Terrassen, Wasserspeicher) in Produktionssysteme verhindert den Wasserabfluss und die Bodenerosion. Sie erhöht zudem die Wasserverfügbarkeit und -qualität. Außerdem unterstützt sie die integrierte Schädlingskontrolle und bewahrt die Artenvielfalt. (Beispiel für Südostasien: LEGATO)

  • Die Verbesserung der organischen Substanz im Boden und des Bodenkohlenstoffgehalts wirken sich positiv auf die Fruchtbarkeit und die Biodiversität im Boden sowie auf die Wasserspeicherkapazität und die Speicherung von Kohlenstoff aus. Die Bodenbedeckung verhindert die Bodenerosion durch Wind und Wasser, reduziert die Oberflächenverdunstung und verbessert die Wasserinfiltration. Sie mindert zudem die Mineralisierung organischer Bodensubstanz und reduziert gleichzeitig die Kohlendioxid-Emissionen. (Beispiel für Madagaskar: SuLaMa)

  • In den Agrarsteppen Russlands kann durch schonende Bodenbearbeitung organisch gebundener Kohlenstoff im Boden gehalten werden. Dabei werden zum Beispiel nach der Ernte die Stoppeln stehen gelassen und die Oberfläche des Bodens nur dort aufgerissen, wo neues Saatgut verteilt wird. Dadurch verbessern sich viele bodeninterne Eigenschaften, die Erträge werden gesteigert. Neben der Infiltration, also dem Anteil des Niederschlags, der in den Boden eindringt und versickert, spielt auch die Kenngröße der pflanzenverfügbaren Feldkapazität eine bedeutende Rolle, also das Bodenwasser, das Pflanzen nutzen können. (Beispiel: KULUNDA)

  • Intensivieren Kleinbauern die landwirtschaftliche Produktion auf ihren Flächen, verhindert das, dass natürliche Wälder in Agrarland umgewandelt werden. Damit wird nicht mehr Kohlenstoff freigesetzt. Dies hilft, künftig den Zugang zu Bauholz, Früchten, Arzneipflanzen und anderen Ökosystemleistungen des Waldes zu sichern. (Beispiel für Afrika: The Future Okavango)

  • Modellierungsergebnisse zeigen deutliche Veränderungen (signifikante Varianzen) beim organisch gebundenen Kohlenstoff und bei Treibhausgasemissionen aus den Böden. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass Szenarien legal möglicher Landnutzungsintensivierungen geringe Effekte für das Erosionsrisiko und den Wasserhaushalt zeigen (Beispiel: Carbiocial)

  • Statt Ökosystemleistungen zu erhöhen, sollten die Widerstandsfähigkeit des Systems und die Verringerung der Risiken in den Mittelpunkt rücken. Dies ist ein möglicher Weg aus dem langjährigen Konflikt zwischen Ökologie und Ökonomie. Die Ausrichtung der Produktion auf stabile, statt wie bisher auf maximale Erträge ist besonders in Zeiten des Klimawandels und schwankender Marktpreise wichtig. (Beispiel für Deutschland: COMTESS)

  • Um Analysen zu Ökosystemleistungen politisch relevanter zu machen und deren Bedeutung in Entscheidungsprozessen zu erhöhen, muss stärker auf die konkreten Probleme und Zielkonflikte in der Landnutzung sowie davon betroffener Akteure eingegangen werden. Hierfür sollte möglichst am Anfang von Analysen der konkrete Informationsbedarf zu Ökosystemleistungen sowie deren Verwendungszweck in Zusammenarbeit mit Landnutzern und anderen Akteuren erarbeitet werden. Dabei sollte die Analyse von Ökosystemleistungen und deren Bewertung auf die Bedürfnisse der Entscheidungsträger abzielen und Managementoptionen aufzeigen. (GLUES, Förster et al. 2015)

Weitere Lektüre (Auswahl)

Cord, A.F., Brauman, K.A., Chaplin-Kramer, R., Huth, A., Ziv, G., Seppelt, R. (2017): Priorities to advance monitoring of ecosystem services using earth observation. Trends in Ecology & Evolution, 32(6): 416–428.
URL: https://doi.org/10.1016/j.tree.2017.03.003

Liniger, H.P., Mekdaschi Studer, R., Moll, P., Zander, U. (2017): Making sense of research for sustainable land management. Centre for Development and Environment (CDE), University of Bern, Switzerland and Helmholtz- Centre for Environmental Research GmbH (UFZ), Leipzig.
URL: www.ufz.de/makingsense

Schmidt, S., Manceur, A.M., Seppelt, R. (2016): Uncertainty of monetary valued ecosystem services – Value transfer functions for global mapping. PLoS ONE, 11(3): e0148524.
URL: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0148524

Weinzierl, T., Wehberg, J., Böhner, J., Conrad, O. (2016): Spatial Assessment of Land Degradation Risk for the Okavango River Catchment, Southern Africa. Land Degradation & Development, 27(2): 281–294.
URL: https://doi.org/10.1002/ldr.2426

Fleischer, E., Khashimov, I., Hölzel, N., Klemm, O. (2016): Carbon exchange fluxes over peatlands in Western Siberia: Possible feedback between land-use change and climate change. Science of the Total Environment, 545–546: 424–433.
URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.073

Kämpf, I., Hölzel, N., Störrle, M., Broll, G., Kiehl, K. (2016): Potential of temperate agricultural soils for carbon sequestration: A meta-analysis of land-use effects. Science of the Total Environment, 566–567: 428–435.
URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.05.067

Cierjacks, A., Pommeranz, M., Schulz, K., Almeida-Cortez, J. (2016): Is crop yield related to weed species diversity and biomass in coconut and banana fields of northeastern Brazil? Agriculture, Ecosystems & Environment, 220: 175–183.
URL: https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.01.006

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Projekte

COMTESS

Eine sichere Zukunft für Deutschlands Nord- und Ostseeküsten

KULUNDA

Effekte des Landnutzungswechsels in der russischen Kulunda-Steppe

LEGATO

Innovative Ansätze der Bewirtschaftung der Reisfelder Asiens

SASCHA

Neue Strategien für die Waldsteppen im Westen Sibiriens

SuLaMa

Mehr Nachhaltigkeit für den Südwesten Madagaskars

SURUMER

Ein nachhaltigerer Kautschukanbau in der Mekong Region Asiens

Wassermanagement

Sauberes Wasser in ausreichender Menge und Qualität ist ein Schlüsselelement des Lebens. Ob in der Landwirtschaft, im Haushalt oder in der Industrie – Wasser ist eine wesentliche Ressource für das menschliche Wohlergehen. Das mag für viele Menschen insbesondere auf der Nordhalbkugel selbstverständlich sein – global ist es das noch lange nicht. Noch immer haben zehn Prozent der Menschen weltweit keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, 32 Prozent keine angemessene sanitäre Grundversorgung. Auch deswegen hat die UN in den Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDG) ausdrücklich formuliert, dass die Wasser- und Sanitärversorgung eine grundlegende Voraussetzung für nachhaltige Entwicklung ist (SDG Ziel Nummer 6). Ausreichendes und sauberes Wasser ist aber auch eine wesentliche Basis für Ökosysteme und für die Landwirtschaft. Umgekehrt beeinflussen Landnutzung im Allgemeinen und Landwirtschaft im Besonderen die Wasserqualität ganz wesentlich: durch den Eintrag von Chemikalien, die Versiegelung und Verdichtung von Böden und den damit einhergehenden Verlust von Filter- und Speicherfunktionen für Mensch und Natur.

Darüber hinaus beeinträchtigt der Klimawandel die Verfügbarkeit von Wasser und verändert die Verteilung von Niederschlägen in der Vegetationsphase. Bei wiederkehrende Dürre- und Hochwasserereignisse zeigt sich, dass nicht angepasste Landnutzungsstrategien negative Folgen haben können: Dabei kann sowohl zu viel als auch zu wenig Wasser am gleichen Ort, jedoch zu unterschiedlichen Zeiten, zu Problemen führen. Regenwasser effizient einzusetzen, ist deshalb ein weitere wichtige Herausforderung, der sich die Landnutzer zu stellen haben.

  • Pumpstationen an der Nordsee Foto: Entwässerungsverband Emden Projekt Comtess
  • Der Fluss Cubango, Angola Foto: TFO
  • Trinkwassersystem, Madagaskar Foto: A. Englert
  • Kinder bringen Wasser, Angola  Foto: A. Gröngröft
  • Wasserleitung im Tarim-Becken Foto: P. Keilholz

Wichtigste Erkenntnisse

Die Forschungsergebnisse aus den zwölf regionalen Forschungsprojekten zeigen unter anderem (weiterführende Informationen finden sich auf den Projektseiten):

Wasser ist schon jetzt ein limitierender Faktor in der Landwirtschaft. Er wird es auch in Landnutzungssystemen bleiben, etwa im Regenfeldbau oder auf bewässerten Flächen. In vielen Regionen der Erde treten potenziell Wasser-Konflikte auf, zum Beispiel wenn Flusseinzugsgebiete nationale Grenzen überschreiten (Okavango-Delta) oder wenn Wasser unterschiedliche Zwecke erfüllen muss (Landwirtschaft, Industrie, Privathaushalte, Ökologie). Die bereits bestehende Übernutzung der Wasserressourcen wird schwerwiegende Folgen haben.

Klimawandel und Klima-Extreme werden sich durch vermehrte Unwetter, gefolgt von langen Trockenperioden, auf die Verfügbarkeit von Wasser auswirken. Dies wird zu Wasserknappheit und in der Folge zu Ertragsrückgängen bei Ernten führen; Ernten werden ausfallen. Zudem wird weniger Wasser verfügbar sein, um Strom aus Wasserkraft zu erzeugen und für andere Zwecke zu nutzen.

Die zunehmende Beanspruchung von Wasserressourcen gemeinsam mit der Ausbreitung von Bewässerungssystemen hat Folgen für die Hydrologie großer Flussbecken. In Fällen wie etwa dem afrikanischen Okavango-Delta braucht es deshalb eine staatenübergreifende Struktur der Kooperation. Dort wurde die Flusskommission OKACOM der Okavango-Anrainerstaaten Angola, Botswana und Namibia gegründet. Wenn Kommissionen wie diese ausreichend finanziell gefördert und politisch gestärkt sind, lassen sich gemeinsam und ökologisch nachhaltig Wasserressourcen managen.

Die Wasserknappheit und die gegenwärtigen Bewässerungspraktiken sind mit einer erheblichen Ausbreitung von versalzten Böden verbunden. Das Eindringen von Salzwasser in Süßwasserspeicher ist eine global zunehmende Bedrohung. Sie gefährdet die Versorgung von Städten und Landwirtschaft mit Süßwasser.

Mehrfache Ernten

Anzahl der geeigneten Pflanzzyklen für 16 Kulturpflanzen, unter Berücksichtigung von Regenfeldbaubedingungen und Bewässerung auf bewässerten Gebieten.

Wachstumszyklus

Beginn des Wachstumszyklus für 16 Kulturpflanzen, unter Berücksichtigung von Regenfeldbaubedingungen und Bewässerung auf gegenwärtig bewässerten Gebieten. Bei mehrfachen Ernten wird der Beginn des ersten Wachstumszyklus angegeben.

Empfehlungen

Um das Wassermanagement zu verbessern, wurden in den Forschungsprojekten Lösungen entwickelt. Sie sind für jede Region unterschiedlich angepasst:

Aufgrund der Wasserknappheit und der hohen Investitionskosten in die Bewässerung ist es wichtig, Regenwasser auf bestmögliche Weise zu nutzen und wassersparende Landwirtschaftspraktiken zu fördern. So soll vermieden werden, dass nicht noch mehr Wasser für die Bewässerung in der Landwirtschaft nachgefragt wird.

Wasser speichern, wo immer es möglich ist: Dies hat großes Anwendungspotenzial für die Praxis, vor allem in ariden und semi-ariden Gebieten. Die vielfältigen Anforderungen für die Nutzung von Talsperrenwasser benötigen gute Managementfähigkeiten – insbesondere wenn es darum geht, die Nutzung für Wasserkraft, Bewässerung und Ökologie in Einklang zu bringen.

Die folgenden Prinzipien sind relevant für die bewässerte Landbewirtschaftung, sowohl im kleinen als auch im großen Maßstab:

  • Sprinkler- oder Tröpfchenbewässerung anstelle von Überflutung. Dies verbessert den Zeitpunkt der Bewässerung (Beispiel für China: SuMaRiO)

  • Notwendig ist eine Auswahl dürretoleranter, toleranter oder weniger Wasser beanspruchender Anbaukulturen (Beispiel für China: SuMaRiO)

  • Einführung von Wasserquoten und von attraktiven Preisen, um die Wassernutzung effizienter zu machen. Geht die Nachfrage nach Wasser zurück, steht wieder mehr Wasser der natürlichen Vegetation zur Verfügung (Beispiel für Brasilien: INNOVATE)

  • Das Bewässerungsmanagement lässt sich an die örtlichen Boden- und Wasserbedingungen anpassen. Brauchwasser lässt sich wieder nutzen, umso Versalzung zu vermeiden oder zu reduzieren. (Beispiel für Vietnam: LUCCi)

Weitere Lektüre (Auswahl)

Liniger, H.P., Mekdaschi Studer, R., Moll, P., Zander, U. (2017): Making sense of research for sustainable land management. Centre for Development and Environment (CDE), University of Bern, Switzerland and Helmholtz- Centre for Environmental Research GmbH (UFZ), Leipzig.
URL: www.ufz.de/makingsense

Thomas, F.M., Jeschke, M., Zhang, X., Lang, P. (2016): Stand structure and productivity of Populus euphratica along a gradient of groundwater distances at the Tarim River (NW China). Journal of Plant Ecology, rtw078.
URL: https://doi.org/10.1093/jpe/rtw078

Disse, M. (2016): Sustainable land and water management of River Oases along the Tarim River, Proc. IAHS, 373: 25–29.
URL: https://doi.org/10.5194/piahs-373-25-2016

Firoz, A.B.M., Nauditt, A., Fink, M., Ribbe, L. (2016): Modelling the impact of hydropower development and operation on downstream discharge in a highly dynamic tropical central Vietnamese river basin. Submitted to Hydrology and Earth System Sciences.
URL: not available

Rumbaur, C., Thevs, N., Disse, M., Ahlheim, M., Brieden, A.. Cyffka, B.. Duethmann, D., Feike, T., Frör, O., Gärtner, P., Halik, Ü., Hill, J., Hinnenthal, M., Keilholz, P., Kleinschmit, B., Krysanova, V., Kuba, M., Mader, S., Menz, C., Othmanli, H., Pelz, S., Schroeder, M., Siew, T.F., Stender, V., Stahr, K., Thomas, F.M., Welp, M., Wortmann, M., Zhao, X., Chen, X., Jiang, T., Luo, J., Yimit, H., Yu, R., Zhang, X., Zhao, C. (2015): Sustainable management of river oases along the Tarim River (SuMaRiO) in Northwest China under conditions of climate change. Earth System Dynamics, 6(1): 83–107.
URL: https://doi.org/10.5194/esd-6-83-2015

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Projekte

INNOVATE

Neue Konzepte für eine nachhaltige Staudammnutzung in Brasilien

LUCCi

Nachhaltige Land- und Wassernutzung in Zentral-Vietnam

SuMaRiO

Ein Managementplan für Chinas wichtigste Baumwollregion

The Future Okavango

Hilfe für das fragile Ökosystem des Okavangos im südlichen Afrika

Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Politik

Forschungsergebnisse verbleiben oft in den Elfenbeintürmen von Forschungseinrichtungen und Hochschulen – ein häufig gehörter Vorwurf, der nicht immer von der Hand zu weisen ist. Einer der notwendigen Adressaten von Forschungsergebnissen ist die Politik. In der BMBF-Fördermaßnahme „Nachhaltiges Landmanagement“ setzte man von Anfang an auf den Dialog mit den regionalen politischen Entscheidungsträgern, um das aktuelle Wissen zum nachhaltigen Landmanagement zur Verfügung zu stellen.

Eine nicht zu unterschätzende Hürde im Transfer von Ergebnissen zum Landmanagement in die Politik sind die beträchtlichen Unterschiede bei den Entscheidungsinstanzen internationaler Umweltpolitik. Viele Institutionen haben das Thema nachhaltiges Landmanagement zum Gegenstand – jedoch in unterschiedlichen Nuancen. Hierzu gehören insbesondere das Übereinkommen der Vereinten Nationen zur Bekämpfung der Wüstenbildung (UNCCD), die Klimarahmenkonvention (UNFCCC), das Übereinkommen über die biologische Vielfalt (CBD) und die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation (FAO). Wichtig ist es deshalb, politische Bedürfnisse und Forschungsergebnisse auf dem Gebiet des nachhaltigen Landmanagements zu verknüpfen. Zudem muss politischen Entscheidungsträgern erleichtert werden, zu den wissenschaftlichen Erkenntnissen zu gelangen. In der BMBF-Fördermaßnahme wurden die Wissenschaftler schon von Anfang an aufgefordert, ihre Ergebnisse auf klare und zugängliche Weise zu kommunizieren und deren Relevanz für Ziele und strategische Pläne der Politiker eindrücklich zu benennen.

  • Buchvorstellung 'Making sense of research for sustainale land management' an der COP 13. Cancun, Mexico 2016  Foto: IISDENB/ K. Worth
  • Seminar zur 'XI Semana nacional de ciencia e tecnologia INPA' 2014, Brasilien Foto: S. Hohnwald
  • Expertenrunde auf der Abschlusskonferenz des Forschungsprogramms 'Nachhaltiges Landmanagement' 2016, Deutschland Foto: A. Schmidt
  • Abschlusskonferenz des Forschungsprogramms 'Nachhaltiges Landmanagement' 2016, Deutschland Foto: A. Schmidt
  • Panel auf der Abschlusskonferenz der Fördermaßnahme 'Nachhaltiges Landmanagement' in  Deutschland Foto: A. Schmidt
  • CBD-Vertragsstaatenkonferenz (COP 13) im Dezember 2016 in Mexico Foto: K. Worth / IISDENB

Wichtigste Erkenntnisse

Die Forschungsergebnisse aus den zwölf regionalen Forschungsprojekten zeigen unter anderem (weiterführende Informationen finden sich auf den Projektseiten):

Das Bewusstsein dafür, dass es Wechselwirkungen zwischen der Landnutzung und den damit verbundenen Ökosystemleistungen sowie der Abhängigkeit des Menschen gibt, muss gestärkt werden. Dies gilt insbesondere bei Themen wie landwirtschaftlicher Produktion, Energie, Erholung, kulturelle Bedürfnisse sowie der Verfügbarkeit von Luft und Wasser. Das zu vermitteln, ist auch Aufgabe der Politik. Forschung spielt dabei eine wichtige Rolle.

Die Politik kann Forschungsergebnisse des nachhaltigen Landmanagements nutzen für:

  • die Planung und Entscheidungsfindung

  • die Berücksichtigung kombinierter Auswirkungen von Landnutzung und Klimawandel auf lokaler und regionaler (Landschafts-) Ebene. Dies gilt sowohl für kurz- und langfristige Zeiträume als auch für Klima- und Landmanagementszenarien.

  • den Austausch und die Zusammenarbeit mit internationalen Institutionen.

  • Den Transfer von Erfahrungen und Lösungen, die in Kontext mit ähnlichen Umweltproblemen gemacht und gefunden wurden. Übertragbare und lokale Lösungen anderen Interessierten in anderen Regionen der Welt vorzuführen, ist eine wichtige Aufgabe.

Empfehlungen

In allen zwölf Forschungsprojekten wurden Ansätze und Lösungen für konkrete Fragestellungen in konkreten Regionen entwickelt, um wissenschaftliche Expertise des Landmanagements politischen Entscheidungsträgern zu vermitteln. Die Empfehlungen sind für die einzelnen Regionen unterschiedlich angepasst:

Synergien nutzen und Lösungen finden, die einen Ausgleich zwischen unterschiedlichen gesellschaftlichen Interessen schaffen: Um erfolgreich wissenschaftliche Erkenntnisse in die Praxis zu bringen, müssen Wechselwirkungen unter angemessenen Rahmenbedingungen umgesetzt werden. Diese können, das zeigen die Beispiele aus Afrika und Nordwest-Deutschland, zwischen den Stakeholdern ausgehandelt und im Fall individueller Verluste, gesellschaftlicher Vorteile oder sonstiger Win-lose-Situationen kompensiert werden. (The Future Okavango, COMTESS)

Die „Governance-Lücke“ im Landmanagement muss geschlossen werden: Politische Strukturen und Verwaltungsstrukturen müssen durch sektorenübergreifende Zusammenarbeit oder neue institutionelle Rahmenbedingungen verbessert und/oder entwickelt werden. Dadurch könnten Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Sektoren minimiert und gesellschaftliche Ansprüche an das Land ausgeglichen werden. Von Forschern entwickelte Entscheidungshilfesysteme könnten so besser genutzt werden. (Beispiel China: SuMaRiO)

Offenheit und Bereitschaft, sich bei Entscheidungen auf langfristige gesellschaftliche Ziele zu stützen: Dies kann z.B. durch Plattformen beteiligter Akteure (Stakeholder) geschehen, die langfristig die Erfolge eingeleiteter Maßnahmen beobachten und ggf. nachjustieren. Es muss ein Dialog zwischen allen Stakeholdern innerhalb des Forschungsprojekts geführt werden. Dessen Ergebnisse müssen bei Planung und Entscheidungsfindungen, die mit Landschaftsmanagement zu tun haben, berücksichtigt werden. (Beispiel für Afrika: The Future Okavango mit der Flusskommission OKACOM)

Weitere Lektüre (Auswahl)

Liniger, H.P., Mekdaschi Studer, R., Moll, P., Zander, U. (2017): Making sense of research for sustainable land management. Centre for Development and Environment (CDE), University of Bern, Switzerland and Helmholtz- Centre for Environmental Research GmbH (UFZ), Leipzig.
www.ufz.de/makingsense

Disse, M. (2016): Sustainable land and water management of River Oases along the Tarim River, Proc. IAHS, 373: 25–29.
URL: https://doi.org/10.5194/piahs-373-25-2016

de la Vega-Leinert, A.C., Stoll-Kleemann, S. (2015): Identifying gaps between science, policy and societal perspectives on coastal land use: the case of managed realignment in Darß – Zingst region, Mecklenburg Western Pomerania, Eastern German Baltic coast. In: Stoll-Kleemann, Susanne (ed.) (2015): Local Perceptions and Preferences for Landscape and Land Use in the Fischland-Darß-Zingst Region, German Baltic Sea, Greifswalder Geographische Arbeiten 51: 41–67, Institut für Geographie und Geologie der Ernst-Moritz-Arndt Universität Greifswald.
URL: https://geo.uni-greifswald.de/...de_la_Vega_Leinert/GGA_51.pdf

Yang, Y., Disse, M., Yu, R., Yu, G., Sun, L., Huttner, P., Rumbaur, C. (2015): Large-Scale Hydrological Modeling and Decision-Making for Agricultural Water Consumption and Allocation in the Main Stem Tarim River, China. Water 2015, 7(6): 2821–2839.
URL: https://doi.org/10.3390/w7062821

Ahlheim, M., Frör, O., Luo, J., Pelz, S., Jiang, T., Yiliminuer (2015): The Social Value of Environmental Improvements in the Tarim Basin - toward a Comprehensive Assessment in a Heterogeneous Setting. Environment and Natural Resources Research, 5(2): 49-65.
URL: https://doi.org/10.5539/enrr.v5n2p49

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Projekte

COMTESS

Eine sichere Zukunft für Deutschlands Nord- und Ostseeküsten

SuLaMa

Mehr Nachhaltigkeit für den Südwesten Madagaskars

SuMaRiO

Ein Managementplan für Chinas wichtigste Baumwollregion

The Future Okavango

Hilfe für das fragile Ökosystem des Okavangos im südlichen Afrika

Produkte & Bildung

Die nachhaltige Nutzung der Landschaft geht jeden etwas an. Doch wie lässt es sich vermitteln? Das Thema Landmanagement ist ein schwer zu packendes Querschnittsthema, weil es unterschiedlichste Bereiche der Umwelt berührt. Dies beginnt auf der wissenschaftlichen Seite, weil es von der Ökologie und Geographie über die Agrarwissenschaften bis hin zu Wirtschafts- und Sozialwissenschaften sowie der Informatik die verschiedensten Disziplinen zusammenbringt. Entsprechend unterschiedlich sind die Zielgruppen, die an den Ergebnissen einer nachhaltigen Landnutzung Interesse haben sollten - das erschwert wiederum die zielgenaue Kommunikation. Denn zu den Empfängern zählen einerseits Politiker, Nicht-Regierungsorganisationen (NGOs) oder Interessensverbände, andererseits vor allem Landwirte, Betriebe und Landwirtschaftsorganisationen, die für die Umsetzung der Maßnahmen vor Ort zuständig sind. Außerdem sollten Ergebnisse der nachhaltigen Landnutzung an Schulen und Universitäten vermittelt werden und bei jenen Interesse wecken, die mit offenen Augen durch die Landschaft laufen oder künftig als Stakeholder verantwortlich sind.

Möglichkeiten der Kommunikation gibt es viele. Vier besondere Beispiele dafür, wie Ergebnisse aus dem Förderprogramm Nachhaltiges Landmanagement verbreitet wurden, sind hier aufgeführt.

WOCAT

Veröffentlichung: „Making Sense of Research for Sustainable Land Management“

Das Buch „Making Sense of Research for Sustainable Land Management“ stellt Ergebnisse der BMBF-Fördermaßnahme Nachhaltiges Landmanagement dar, die vom GLUES-Team koordiniert wurden. Es bietet Lösungen für eine nachhaltigere Landnutzung, die nicht nur die Umwelt und bestehende Ökosysteme weltweit, sondern auch Aspekte des Klimawandels berücksichtigen. Das Buch soll dazu beitragen, wissenschaftliche Ergebnisse leichter in die Praxis umzusetzen. Das Buch wurde 2016 vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und dem Zentrum für nachhaltige Entwicklung und Umwelt (CDE) der Universität Bern veröffentlicht.

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LandYOUs

Online-Spiel LandYOUs

Jüngeren Generationen das Thema Nachhaltigkeit zu vermitteln, kann schwierig sein und es erfordert innovative Methoden. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) entwickelten in Zusammenarbeit mit dem IT-Unternehmen Pi Solution ein Online-Spiel mit dem Titel LandYOUs. Auf diese Weise soll bei Jugendlichen das Interesse für dieses spezielle Thema geweckt werden. Dabei übernehmen die Spieler die Rolle eines Staatschefs, der das Recht hat, über die Landnutzung in einem virtuellen Land namens Ecotania zu bestimmen. Sie haben zehn Runden Zeit, um die Umwelt- und Lebensqualität von Ecotania zu verbessern. Eingesetzt werden kann das Spiel unter anderem im Schulunterricht und in Seminaren an Hochschulen.

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GDI

Geodateninfrastruktur (GDI)

Innerhalb von GLUES wurde vom Fachbereich Geoinformatik der TU Dresden eine Geodateninfrastruktur (GDI) entwickelt. Das wesentliche Ziel dieses Onlineportals besteht darin, globale und regionale Datenmengen sowie Modellergebnisse von Landnutzungsszenarien, Klimawandel und wirtschaftlicher Entwicklung zu veröffentlichen, zu teilen und zu pflegen. Die GLUES GDI unterstützte die technische Zusammenarbeit der GLUES-Partner und die regionalen Projekte des BMBF-Förderprogramms „Nachhaltiges Landmanagement“ und bietet eine technische Grundlage für weiterreichende Tätigkeiten.

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Videos/TV-Serien

Partizipative Videos/TV-Serien

Das Regionalprojekt The Future Okavango initiierte sogenannte partizipative Videos. Diese sollten die lokale Perspektive auf die natürlichen Ressourcen zeigen und die Forschungsergebnisse den Landnutzern verständlich vermitteln. Die Videos wurden von Dorfbewohnern und sogenannten Para-Ökologen entwickelt und gedreht. Deren Aufgabe war es, die Kommunikation zwischen Wissenschaftlern und den Landnutzergemeinschaften zu erleichtern.

Auf einen anderen Ansatz setzten Forscher im Projekt LEGATO. Um die Reisbauern vom Verzicht auf Insektizide in den Reisfeldern überzeugen zu können, entwickelte ein regionaler Fernsehsender gemeinsam mit den LEGATO-Wissenschaftlern ein Konzept für eine TV-Serie.

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Beteiligung der Stakeholder

Forschung wird oft allein aus Sicht der Forscher betrieben. Die Konsequenz: Diejenigen, die von Forschungsergebnissen profitieren sollen, werden viel zu selten gefragt, ob überhaupt die richtigen Fragen gestellt werden. Das Wissen der vor Ort lebenden Menschen wird so nicht genutzt. Deshalb wählte das Förderprogramm „Nachhaltiges Landmanagement“ einen anderen Ansatz. Es bezog verstärkt jene Akteure, Landwirte, Landbesitzer, lokale Initiativen, regionale und nationale Institutionen, Unternehmer und Nicht-Regierungsorganisationen ein, die von einer sich ändernden Landnutzung betroffen sein können. Das BMBF-Förderprogramm mit den zwölf Regionalprojekten knüpfte damit an die UN-Konferenz über Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro im Jahr 1992 an. Dort wurden verstärkt Ansätze gefordert, bei denen Menschen und Institutionen im Mittelpunkt nachhaltiger Entwicklungsmaßnahmen stehen. Derartige „Multi-Stakeholder“-Ansätze erfordern es, potenzielle Nutzer von Forschungsergebnissen während des gesamten Forschungsprojekts über einen sogenannten „Co-Design“-Prozess einzubeziehen: Von der gemeinsamen Erstellung des Projekts über die gemeinsame Wissensproduktion bis zur gemeinsamen Verbreitung der Ergebnisse.

Doch das ist eine schwierige Aufgabe. Denn die Sichtweisen von Forschern und örtlichen Landnutzern unterscheiden sich voneinander. Zudem steht das Forschungssystem – also etwa Qualifizierungsziele und Karrierewege junger Wissenschaftler – oft im Widerspruch zu den Anforderungen umsetzungsorientierter Forschung. Dass sich Bemühungen, Betroffene einzubeziehen lohnen können, zeigte sich in den Regionalprojekten: Überzeugende Ergebnisse können dann entstehen, wenn sich Wissenschaftler als Teil eines übergreifenden Teams aus Wissenschaft und Praxis verstehen und alle Beteiligten von Anfang an mit dabei sind.

  • Postersession, Carbiocial-Workshop, Brasilien Foto: S. Hohnwald
  • Feldarbeit in Brasilien Foto: INNOVATE
  • COMTESS-Stakeholder-Meeting an der Nordsee Foto: E. Wegener
  • Stakeholder-Meeting im Projekt The Future Okavango in Afrika Foto: M. Finckh
  • Stakeholder-Gremium auf der Abschlusskonferenz 2016 in Deutschland Foto: A. Schmidt
  • Stakeholder-Meeting im Projekt The Future Okavango  in Afrika Foto: TFO
  • Stakeholder-Workshop im Projekt SURUMER  in China Foto: M. Kraus

Wichtigste Erkenntnisse

Die Forschungsergebnisse aus den zwölf regionalen Forschungsprojekten zeigen unter anderem (weiterführende Informationen finden sich auf den Projektseiten):

Eine sinnvolle wissenschaftliche Unterstützung für nachhaltiges Landmanagement hängt weitgehend davon ab, ob Wissen über Disziplinen hinweg zusammengeführt und wie gute Wissenschaft und Praxis miteinander verwoben sind. Während nur einige oder wenige Landnutzer auf lokaler Ebene (z.B. auf einer Fläche) in Entscheidungsprozesse einbezogen werden, hängt das Landmanagement auf Landschaftsebene von zahlreichen Stakeholdern etwa aus Land- und Forstwirtschaft, Verkehrs- und Städteplanung oder Umweltschutz sowie ihrem wechselseitigem Handeln, ihren jeweiligen Ansprüchen und Forderungen ab.

Alle Stakeholder inklusive der Landwirte passen sich an ihre neue Rolle im Rahmen der wissenschaftlich-praktischen Zusammenarbeit an, indem sie gemeinsam und voneinander lernen, unterschiedliche Erwartungen klären und Rahmenbedingungen in Forschung und Praxis schaffen. So wird eine integrierte (d. h. branchenübergreifende sowie inter‐ und transdisziplinäre) Forschung und Planung ermöglicht.

Wenn die Bewirtschaftung von Land nur einzelnen Nutzern Vorteile bringt, ohne dass die Landressourcen unmittelbar verschlechtert werden, besteht wenig Anreiz für ihren Schutz. Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten und Nutzen des Landmanagements erfordert eine enge Zusammenarbeit und eine gegenseitige Verantwortung aller Stakeholder.

Der Aufwand der Zusammenarbeit mit Stakeholdern ist nicht zu unterschätzen, doch diese Zusammenarbeit kann auch überraschend fruchtbar sein, wenn sie unerwartete Ergebnisse, neue Erfahrungen und neues Wissen bringt.

Empfehlungen

In allen zwölf Forschungsprojekten wurde mit Stakeholdern zusammengearbeitet und dabei die unterschiedlichsten Ansätze und Lösungen für Fragestellungen entwickelt. Die Empfehlungen sind für jede Region unterschiedlich angepasst:

  • Stakeholder-Beteiligung aufgrund fundierter Analysen: Ein tiefgreifendes Verständnis der Menschen, der Interessen, der Strukturen (bei Entscheidungsprozessen und Kommunikation), der Probleme und der Institutionen ist ein Schlüssel zu erfolgreichem Stakeholder-Management in der umsetzungsorientierten Forschung. (Beispiel für Brasilien: INNOVATE, Beispiel für China: SuMaRiO).

  • Landwirtschaftliche Betriebe, die innovative Anbaumethoden testen, können wertvolle Multiplikatoren sein, um das Wissen anderen Agarbetrieben zu vermitteln. Sogenannte Feldtage erwiesen sich dabei als besonders wirksam. (Beispiel für Russland: KULUNDA).

  • Lassen Sie Menschen aus der Praxis so früh wie möglich an dem Projekt teilhaben: Lokale Landnutzer und Fachleute können einen bedeutenden Teil zum Verständnis der lokalen/regionalen Landbedingungen und Landnutzung beitragen. Forschungsprojekte sollten sich deren Beobachtungsfähigkeit und praktische Erfahrung zunutze machen. (Beispiel für Deutschland: CCLandStaD, Beispiele für China: SURUMER, SuMaRiO).

  • Gemeinsame Ziele für Forscher und Fachleute entwickeln: Zusätzlich zur Definition allgemeiner Forschungsfragen und -ziele müssen auch umsetzungsorientierte Ziele des Projekts geklärt werden. Sie dienen allen am Forschungs- und Entwicklungsprozess Beteiligten zur Orientierung (Beispiel für Deutschland: COMTESS; Beispiel für Vietnam: LUCCi).

  • Vermittler befähigen und stärken, um so die Fortsetzung des Projekts auch nach Auslaufen der eigentlichen Förderphase zu sichern: Identifizieren Sie Menschen und Institutionen in der Forschungsregion, die das Projekt bei der Kommunikation und beim Wissensaustausch unterstützen können, um die notwendigen Entscheidungsinstanzen auch nach Projektende zu informieren. (Beispiel für Afrika: The Future of Okavango; Beispiel für Madagaskar: SuLaMa)

  • Bestehende Methoden nutzen und an örtliche Bedingungen anpassen: Erfolgreiche Methoden der Zusammenarbeit- und der Kommunikation sind z. B. Schulungen von Landwirten im Feld, Bildungstage für Kinder, Videos und TV-Serien oder Online-Spiele wie LandYOUs. Darüber hinaus haben sich Flussgebietskommissionen, regionale Kommunikationsplattformen und branchenübergreifende Informationssysteme oder -center auf Landschaftsebene als wertvoll erwiesen. (GLUES, KULUNDA; Beispiel für Südostasien: LEGATO)

Weitere Lektüre (Auswahl)

Liniger, H.P., Mekdaschi Studer, R., Moll, P., Zander, U. (2017): Making sense of research for sustainable land management. Centre for Development and Environment (CDE), University of Bern, Switzerland and Helmholtz- Centre for Environmental Research GmbH (UFZ), Leipzig.
URL: www.ufz.de/makingsense

Castonguay, A.C., Burkhard, B., Müller, F., Horgan, F.G., Settele, J. (2016): Resilience and adaptability of rice terrace social-ecological systems: A case study of a local community’s perception in Banaue, Philippines. Ecology & Society, 21(2): 15.
URL: https://doi.org/10.5751/ES-08348-210215

Förster, J., Barkmann, J., Fricke, R., Hotes, S., Kleyer, M., Kobbe, S., Kübler, D., Rumbaur, C., Siegmund-Schultze, M., Seppelt, R., Settele, J., Spangenberg, J. H., Tekken, V., Vaclavik, T., Wittmer, H. (2015): Assessing ecosystem services for informing land-use decisions: a problem-oriented approach. Ecology & Society, 20(3): 31.
URL: https://doi.org/10.5751/ES-07804-200331

Spangenberg, J.H., Görg, C., Settele, J. (2015): Stakeholder involvement in ESS research and governance: between conceptual ambition and practical experiences – risks, challenges and tested tools. Ecosystem Services, 16: 201–211.
URL: https://doi.org/10.1016/j.ecoser.2015.10.006

Steinhäußer, R., Siebert, R., Steinführer, A., Hellmich, M. (2015): National and regional land-use conflicts in Germany from the perspective of stakeholders. Land Use Policy, 49: 183–194.
URL: https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2015.08.009

Fritz-Vietta, N.V.M.,  de la Vega-Leinert, A.C., Stoll-Kleemann, S. (2015): Landscape change in the Fischland-Darß-Zingst region (Northern Germany) – Implications for local people’s sense of regional belonging. In: Stoll-Kleemann, Susanne (ed.) (2015): Local Perceptions and Preferences for Landscape and Land Use in the Fischland-Darß-Zingst Region, German Baltic Sea, Greifswalder Geographische Arbeiten, 51: 1–40, Institut für Geographie und Geologie der Ernst-Moritz-Arndt Universität Greifswald.
URL: https://geo.uni-greifswald.de/fileadmin/uni-greifswald/fakultaet/mnf/geowissenschaften/Arbeitsbereiche_Geographie/Nachhaltigkeitswissenschaften/Seite_Mitarbeiter/Publikationen/Fritz-Vietta/GGA_51_-_Teil_1.pdf

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Projekte

CC-LandStraD

Landnutzungswandel in mehreren Regionen Deutschlands

COMTESS

Eine sichere Zukunft für Deutschlands Nord- und Ostseeküsten

INNOVATE

Neue Konzepte für eine nachhaltige Staudammnutzung in Brasilien

KULUNDA

Effekte des Landnutzungswechsels in der russischen Kulunda-Steppe

LEGATO

Innovative Ansätze der Bewirtschaftung der Reisfelder Asiens

LUCCi

Nachhaltige Land- und Wassernutzung in Zentral-Vietnam

SASCHA

Neue Strategien für die Waldsteppen im Westen Sibiriens

SuLaMa

Mehr Nachhaltigkeit für den Südwesten Madagaskars

SURUMER

Ein nachhaltigerer Kautschukanbau in der Mekong Region Asiens

The Future Okavango

Hilfe für das fragile Ökosystem des Okavangos im südlichen Afrika

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GLUES Geoportal

Die Professur für Geoinformationssysteme der TU Dresden baute im Rahmen von GLUES eine Geodateninfrastruktur (GDI) auf. Damit wird auf technischer Ebene die Zusammenarbeit innerhalb von GLUES und zwischen den regionalen Projekten des BMBF-Programms „Nachhaltiges Landmanagement“ unterstützt und eine Analyse und Synthese von globalen und regionalen Datensätzen zu Landnutzung, Treibhausgasemissionen und ökosystemaren Dienstleistungen ermöglicht. Weiterhin stellt die GLUES GDI technische Komponenten für die Außendarstellung des Projektes bereit.

Die GLUES GDI hat folgende wesentliche Ziele:

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Partizipative Videos/TV-Serien

Partizipative Videos – sie teilen lokale Perspektiven und Forschungsergebnisse

Die lokalen Perspektiven auf die natürlichen Ressourcen, ihre Nutzung, ihren Wert und ihre Bedrohung zu verstehen, ist für Wissenschaftler eine Herausforderung. Ähnlich schwierig ist es auch, die Forschungsergebnisse, die für Nutzer relevant sind, den lokalen Akteuren zu kommunizieren. Vier partizipative Videos wurden deshalb in dem Projekt The Future Okavango erstellt.

Im einem der anderen Videos visualisieren lokale Landnutzer beispielsweise auf spielerische und humorvolle Art und Weise die Werte, den Nutzen und die Bedrohung natürlicher Ressourcen wie den Fluss Okavango oder wildlebende Tierarten. Ein anderes Video vermittelt Ergebnisse aus dem Projekt, die für die Landnutzer relevant seien könnten. Die Videos wurden in den lokalen Sprachen produziert und mit englischen Untertiteln versehen.

Sharing The Future Okavango research results

Der Film zeigt, wie Forschungsergebnisse Dorfbewohnern in Angola, Namibia und Botswana übermittelt werden.

Honey-Huchi

Der Film “Honey” veranschaulicht den Ablauf der Honigproduktion in der Region Cusseque/Angola.

Sephiri sa Tikologo ya Rona - The Secret of Our Environment

Wie natürliche Ressourcen in den Alltag der Landbevölkerung in der Region Seronga/Botswana integriert werden, zeigt dieser Film anhand von Interviews und Ausschnitten eines Workshops.

Liparu Lyetu - Our Life

Der Film zeigt, wie Dorfbewohner in der Region Mashare/Namibia mit natürlichen Ressourcen umgehen.

TV-Serien

Wissenschaftler, Video-Producer, lokale Behördenvertreter und Mitarbeiter des TV-Senders Vinh Long Television entwickelten gemeinsam ein Konzept für 40 Episoden einer Serie, die die Fernsehzuschauer über den nachhaltigen Reisanbau informieren sollte. Die 15-minütigen Folgen wurden samstags gezeigt, sonntags dann wiederholt. Im ersten längeren Abschnitt einer Folge traten professionelle Schauspieler als Teil der Seifenoper auf; anschließend erklärten Wissenschaftler in kurzen Interviews den Sinn bestimmter Bewirtschaftungsmaßnahmen beim Reisanbau oder ökologische Zusammenhänge wie etwa die Abhängigkeit der Bestäuber von der Vielfalt der Habitate.

Nachdem alle Folgen gezeigt wurden, evaluierten Wissenschaftler die TV-Serie. Sie stellten fest, dass die Seifernopern Auswirkungen auf den Arbeitsalltag der Bauern hatten. Rund 60 Prozent der befragten Bauern hatten einzelne Episoden gesehen. Sie brachten 19 Prozent weniger Insektizide aus und setzten sechs Prozent weniger Stickstoffdünger ein als jene Bauern, die die Serie nicht gesehen hatten.

Eröffnungsfilm der TV-Serie

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Making Sense of Research – Forschung für die Praxis auf dem Gebiet des Landmanagements

Zwölf Millionen Hektar fruchtbares, erntefähiges Land gehen weltweit Jahr für Jahr verloren. Böden vertrocknen, versalzen oder werden übernutzt. Der Verlust von Bodenfruchtbarkeit ist damit eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen für den Umgang mit natürlichen Ressourcen. Lösungen für eine Landnutzung, die mit der Umwelt und bestehenden Ökosystemen weltweit nachhaltiger umgeht und zugleich Aspekte des Klimawandels berücksichtigt, werden in dem Buch "Making sense of research for sustainable land management" präsentiert.

Das Buch beschreibt Praktiken des Landmanagements, die Forscher in zwölf global verteilten Projekten des Forschungsprogramms "Nachhaltiges Landmanagement" getestet haben. Das Programm wurde über sieben Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Untersucht und quantifiziert wurden Wechselwirkungen zwischen Landnutzung, Klimawandel, Verlust der Biodiversität, Bevölkerungswachstum, Globalisierung und Urbanisierung. Im Fokus standen Regionen, die einem globalen und lokalen Wandel wie etwa Klimaveränderung oder Schwankungen am Weltmarkt besonders stark ausgesetzt sind. Dazu gehören Steppen in Russland, tropische Regenwälder in Brasilien, die Küstenlandschaft an Nord- und Ostsee oder Wälder und Flusslandschaften in China und Vietnam.

Die Praxisbeispiele sind so vielfältig wie ortsbezogen konkret. Sie betreffen

Die Methoden und Empfehlungen des Buches basieren auf der Expertise von rund 600 Wissenschaftlern und weiteren Landmanagement-Akteuren vor Ort. Zu den Zielgruppen und potenziellen Nutzern gehören lokale Initiativen, Landbesitzer und -nutzer, regionale und nationale Institutionen, Regierungsvertreter, Unternehmer und Nicht-Regierungsorganisationen. Insgesamt haben rund 140 Autoren mehr als 30 umsetzungsorientierte Beispiele für das WOCAT-Buch zusammengetragen und anschaulich mit Fotos und Grafiken angereichert.

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LandYOUs – Wofür soll Land genutzt werden? Du entscheidest!

Das Onlinespiel zur Landnutzung

Wer wollte nicht schon mal die Geschicke eines Staates in die Hand nehmen und dabei erfolgreich punkten? In diesem Spiel schlüpft der Spieler für zehn Runden in die Rolle des/der Politikers/-in und steuert mittels verschiedener Politikmaßnahmen, was in einem Staat passiert. Ziel ist, in dieser Zeit das Kapital so zu investieren, dass gleichzeitig wirtschaftlicher, sozialer und ökologischer Erfolg möglich ist. Eine Landkarte zeigt in jeder Runde an, wie viel Fläche für Städte, Agrarproduktion, Wald oder Naturschutzgebiete genutzt wird. Die Begrenzung von Land und mögliche Preiseinflüsse von außen stellen besondere Herausforderungen dar. Sollte im Spielverlauf die Zufriedenheit der Menschen auf einem Tiefpunkt stehen oder die Umwelt ruiniert sein, wird der/die Politiker/-in des Amtes enthoben.

Dieses Spiel ist sowohl für interessierte Schüler als auch für Studenten geeignet. Sie bekommen so einen Einblick in die Wechselwirkungen zwischen Investitionen, Landnutzung und verschiedenen Erfolgsfaktoren. Auf einer Landkarte wird simuliert, wie sich die Ausbreitung der einzelnen Landnutzungstypen verändert. Gleichzeitig wandelt sich damit die soziale, ökologische und wirtschaftliche Situation in dem Staat. Wer die vielseitigen Zusammenhänge rechtzeitig entdeckt und ausgewogen in notwendige Entwicklungen investiert, kann nicht nur die zehn Runden überstehen, sondern auch erfolgreich Punkte sammeln. Wer wagt es, sich dieser Herausforderung zu stellen?

Schulze, J., Martin, R., Finger, A., Henzen, C., Lindner, M.,Pietzsch, K., Werntze, A., Zander, U., Seppelt, R. (2015): Design, implementation and test of a serious online game for exploring complex relationships of sustainable land management and human well-being. Environmental Modelling & Software, 65: 58–66.
URL: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2014.11.029

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Impressum / Kontakt

Haftungsausschluss (Disclaimer)

Angaben gemäß § 5 TMG

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ

Permoserstr. 15
04318 Leipzig, Germany
info@ufz.de
Tel.: +49 341 235-0
www.ufz.de

Vertreten durch die Geschäftsführung
Wissenschaftlicher Geschäftsführer: Prof. Dr. Dr. h.c. Georg Teutsch
Administrative Geschäftsführerin: Prof. Dr. Heike Graßmann

Legal form
The UFZ is a limited liability company (GmbH) under German law.

Handelsregister:
Amtsgericht Leipzig, HRB 4703

Umsatzsteuer-Identifikationsnummer:
DE 141507065

Inhaltlich Verantwortlicher gemäß § 55 RStV:
Prof. Dr. Ralf Seppelt
Leiter des GLUES-Projekts
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ
Department Landschaftsökologie

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Bildrechte

Biodiversität (Foto: Sarah Weking)
Climate change (Foto: Elisa Fleischer)
Ecosystem services (Foto: P. Oremek)
Food security (Foto: André Künzelmann/UFZ)
Science policy interface (Foto: Kiara Worth/IISD/ENB)
Stakeholder involvement (Foto: S. Hohnwald)
Water management (Foto: Entwässerungsverband Emden)
Global scientific synthesis (Foto: GLUES/UFZ)
Products&education (Foto: Benjamin Haerdle/UFZ)

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Hintergrund

Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) koordinierte zwischen 2009 und 2017 das Projekt GLUES (Global Assessment of Land Use Dynamics, Greenhouse Gas Emissions and Ecosystem Services). Wesentliche Ziele dieses wissenschaftlichen Koordinierungsvorhabens waren die Synthese, die Begleitung von zwölf internationalen Projekten sowie die eigenständige Forschung auf der globalen Ebene. GLUES und die zwölf regionalen Projekte wurden in der Fördermaßnahme „Nachhaltiges Landmanagement“ (http://modul-a.nachhaltiges-landmanagement.de/index.php?id=99) als Teil des Rahmenprogramms „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA, www.fona.de) des BMBF, gefördert. Im Fokus des Forschungsinteresses standen Wechselwirkungen und Interdependenzen zwischen den Themenfeldern Klimawandel, Landmanagement, Biodiversität und Ökosystemleistungen. Die Fördermaßnahme zielte darauf ab, zur Entwicklung und Umsetzung konkreter Lösungen für globale und regionale Herausforderungen der Landnutzung beizutragen. Gesucht wurden neue Perspektiven, um verantwortungsvoll mit der knappen Ressource Land umzugehen.

GLUES-Konsortialpartner

Nur während GLUES-Phase 1 (2009-2014):

Nur während GLUES-Phase 2 (2014-2017):

Liste aller Regionalprojekte

The Future Okavango

Wissenschaftliche Unterstützung für nachhaltiges Land- und Ressourcenmanagement in der Okavango Region

www.future-okavango.org

COMTESS

Nachhaltige Landbewirtschaftung von Küstenräumen: Zielkonflikte bei Ökosystem-Dienstleistungen

www.comtess.uni-oldenburg.de

LEGATO

Landnutzungsintensitäten und ökologische Maßnahmen – Werkzeuge zur Bewertung von Risiken und Möglichkeiten in bewässerten Reisanbausystemen

http://legato-project.net

SULAMA

Partizipative Forschung zur Unterstützung von nachhaltigem Landmanagement auf dem Mahafaly Plateau in Süd-West Madagaskar

www.sulama.de

SuMaRiO

Nachhaltiges Landmanagement von Flussoasen entlang des Flusses Tarim/China

www.sumario.de

Carbiocial

Kohlenstoffsequestrierung, Biodiversität und soziale Strukturen in Südamazonien: Modelle und Umsetzung von Kohlenstoff optimierten Landmanagementstrategien

www.carbiocial.de

LUCCi

Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel im Vu Gia Thu Bon Einzugsgebiet, Zentralvietnam

www.lucci-vietnam.info

INNOVATE

Nachhaltige Nutzung von Stauseen durch innovative Kopplung von aquatischen und terrestrischen Ökosystemfunktionen

www.innovate.tu-berlin.de

SASCHA

Nachhaltiges Landmanagement und Anpassungsstrategien an den Klimawandel für den Westsibirischen Getreidegürtel

www.uni-muenster.de/SASCHA

KULUNDA

Wie verhindert man die nächste „Global Dust Bowl“? Ökologische und ökonomische Strategien zur nachhaltigen Landnutzung in Russischen Steppen: Ein Beitrag zur Anpassung an den Klimawandel

www.kulunda.eu

CC-LandStraD

Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel – Strategien für ein nachhaltiges Landmanagement in Deutschland

www.cc-landstrad.de

SURUMER

Nachhaltiger Kautschukanbau in der Mekong-Region – Entwicklung eines integrativen Landnutzungskonzepts in der chinesischen Provinz Yunnan

https://surumer.uni-hohenheim.de

Administrative Abwicklung

Logo DLR PT

Gefördert von

Logo Nachhaltiges Landmanagement
Logo BMBFLogo FONA

Mehr Informationen zur Fördermaßnahme finden Sie unter:

http://nachhaltiges-landmanagement.de

(wird seit dem 1. Juli 2017 nicht mehr aktualisiert)

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  • Landnutzung an der Nordseeküste, Deuschland Foto: H. P. Liniger
  • Grünland mit Rinderbeweidung in Ostfriesland  Foto: H. Timmermann
  • Dünenerosion im Bereich des Naturschutzgebietes Heiligensee und Hütelmoor Foto: M. Kleyer
  • Hafen Petkum / Ostfriesland  Foto: M. Kleyer
  • Ausgedeichte Fläche im Naturschutzgebiet Insel Koos Foto: J. Mantilla-Contreras
  • Drainagegräben in Ostfriesland, Nordseeküste Foto: H. Timmermann
  • Schafbeweideter Polder in Zeeland/Niederlande Foto: M. Kleyer
  • Dünen und Strand von Ahrenshoop/Darß-Zingst Foto: H. Timmermann

Über das Projekt - COMTESS

Der Klimawandel bedroht die Küstengebiete von Nord- und Ostsee vor allem durch einen beschleunigten Anstieg des Meeresspiegels, durch Sturmfluten und durch einen erhöhten Regenwasserabfluss im Winter. Die Beschleunigung des Meeresspiegelanstiegs und die Veränderungen des Wasserkreislaufs können Küstenökosysteme stören und in Zukunft die Effizienz von Schutzmaßnahmen einschränken.

Basierend auf einer Stakeholder-Analyse und unter Mitarbeit von Interessensgruppen führte COMTESS eine inter- und transdisziplinäre Untersuchung von vier Landmanagementoptionen durch, die an der Nord- und Ostseeküste Deutschlands angewendet wurden:
(1) In der „Trend“-Landmanagementoption wird von einer Fortführung des gegenwärtigen Landmanagements ausgegangen. Dieses Management kann jedoch stark von Überschwemmungen und den damit verbundenen Entwässerungskosten beeinträchtigt werden sowie die wirtschaftliche und ökologische Tragfähigkeit der Landnutzung schmälern.
(2) „Wassermanagement/Gemischte Flächennutzung“ (jeweils für Nord- und Ostsee). Dabei wird die Rolle untersucht, die Süßwasserpoldern (an der Nordsee) und Deichrückverlegungen (an der Ostsee) bei der Entwässerung und der Versalzung zukommen. Das zentrale Ziel besteht darin, Küstengebiete im Hinblick auf den Meeresspiegelanstieg und den zunehmenden Winterniederschlag belastbarer zu machen.
(3) Die Option „Kohlenstoff-Sequestrierung“ bringt mit sich, dass bestimmte Küstenbereiche von Schilf dominiert werden, wo sich Torf anreichert. Diese Landmanagementoption zeigt, wie sich natürliche Vegetation wiederherstellen lässt, wenn man auf landwirtschaftliche Nutzung verzichtet.

Die drei Varianten dienen als Basis für die von lokalen und regionalen Stakeholdern entwickelte „akteursbasierte“ Landmanagementoption. Um den Erwartungen und Interessen der Stakeholder gerecht zu werden, setzte man in dem Projekt auf Interviews und andere Methoden. Die Optionen wurden mit drei Szenarien zum Klimawandel und zum Meeresspiegelanstieg in einem räumlichen/zeitlichen Design kombiniert. Für zwei Küstenregionen an der Nord- und Ostsee nutzte COMTESS ökologische Produktionsfunktionen, um die Auswirkungen auf folgende Ökosystemdienstleistungen zu prognostizieren: Tierfuttererzeugung, Anbau von Biomasse für die Biogasproduktion, Kohlenstoff-Sequestrierung, Wasserrückhalt, regionales Zugehörigkeitsgefühl, touristische Attraktivität, Sicherheitsgefühl, Pflanzen- und Vogelschutz. Diese Prognosen wurden in jährlichen Schritten bis zum Jahr 2100 erstellt. Zur Übertragung der Ergebnisse auf andere Küstenregionen wurden zusätzliche ökologische Studien in den Niederlanden (Zeeland) und in Dänemark (Region Aarhus) gemacht.

Förderperiode: Januar 2011 bis Dezember 2017
Fördersumme: 3,3 Millionen Euro
Projektleitung: Institut für Biologie und Umweltwissenschaften, Universität Oldenburg

Foto: Andreas Rehmann

Interview

mit Projektleiter Michael Kleyer

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Erstes Ergebnis: Deiche an der Nordsee sind relativ sicher. Die wichtigste Auswirkung des Klimawandels besteht weniger in katastrophalen Überschwemmungen durch Sturmfluten als in einer Überflutung durch Niederschläge, da der natürliche Abfluss von Oberflächensüßwasser in Zukunft, wenn der Meeresspiegel sogar bei Ebbe über der Landerhebung liegt, wahrscheinlich unmöglich sein wird.
Zweites Ergebnis: Böden spielen eine Rolle. An der Nordseeküste bilden dicke Tonschichten eine Trennschicht zwischen Oberfläche und tiefer liegenden, mit dem Meer verbundenen Grundwasserleitern. Daher kann Oberflächenwasser sogar bei künftig höherem Meeresspiegel effektiv ins Meer gepumpt werden. Im Gegensatz dazu sind die Böden der Ostseeküste sandig und für Meerwasser sehr gut durchlässig. Bei einem Anstieg des Meeresspiegels ist Pumpen keine Option, da Meerwasser sofort als unterirdisches Grundwasser in die entwässerten Bereiche zurückfließt, selbst wenn die Küste durch Deiche geschützt ist. Dadurch ist die Ostseeküste bei einem Anstieg des Meeresspiegels stärker gefährdet als die Nordseeküste.
Drittes Ergebnis: Kohlenstoff-Sequestrierung durch Torfbildung ist nicht so einfach wie ursprünglich angenommen. Unter Süßwasserbedingungen steht der Kohlenstoff-Sequestrierung durch Torfbildung die Methanproduktion bei variablen, jahresabhängigen Wasserständen entgegen. Dies ist ein kritischer Punkt für Landmanagementoptionen, die auf Poldern zur Wasserrückhaltung basieren. Lässt man jedoch zu, dass Salzwasser die Polder durchdringt, wird kein Methan produziert. Dies weist auf eine Lösung hin, Meerwasser mit Süßwasser verbinden.
Viertes Ergebnis: Wechselwirkungen zwischen Ökosystemleistungen werden oft durch räumliche Trennung beigelegt. So wird der Trade-off zwischen Tierfutterproduktion und Biodiversitätsschutz durch Schutzgebiete vor dem Deich und Produktionsbereiche hinter dem Deich umgangen. Bei einem Anstieg des Meeresspiegels ist der räumliche Trennungsansatz bei der Küstenraumplanung nicht mehr machbar. Für die Zukunft sind integrative Ansätze nötig.

Welche Erkenntnisse wurden aus COMTESS gewonnen?

Es ist möglich, Ergebnisse von Ökosystemleistungen bis zum Jahr 2100 vorauszusagen und Trade‐offs auf räumlich-zeitlich explizite Art zu analysieren. Das wurde bisher selten gemacht. Bei einer Modellkette, die so kompliziert ist wie bei COMTESS, können jedoch Fehler bei der Erfassung der Primärdaten die Durchführung des Projekts erheblich verzögern.

Auf welche Weise können die Ergebnisse von COMTESS auf andere Regionen der Welt oder auf die Praxis übertragen werden?

Küstenregionen gehören aufgrund der kombinierten Wirkung von Änderungen der Temperaturen und der Niederschlagsmengen einerseits und des Meeresspiegelanstiegs andererseits zu den am stärksten gefährdeten Regionen der Welt. Unsere Ergebnisse lassen sich auf andere Küstenregionen weltweit übertragen, die durch Bodenerhebungen auf Meeresniveau charakterisiert sind.


Prof. Dr. Michael Kleyer arbeitet am Institut für Biologie und Umweltwissenschaften, Universität Oldenburg.

Veröffentlichungen

Kliesch, S., Behr, L., Salzmann, T., Miegel, K. (2016): Simulation des Grundwasserhaushalts in ausgewählten Niederungsgebieten an der deutschen Ostseeküste. Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 60(2): 108–118.
URL: https://doi.org/10.5675/HyWa_2016,2_1

Lara, J.L., Maza, M., Ondiviela, B., Trinogga, J., Losada, I.J., Bouma, T.J., Gordejuela, N. (2016): Large-scale 3-D experiments of wave and current interaction with real vegetation. Part 1: Guidelines for physical modeling. Coastal Engineering, 107: 70–83.
URL: https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2015.09.012

Miegel, K., Selle, B., Gräff, T., Walther, M., Salzmann, T., Behr, L., Oswald, S., Bronstert, A. (2016): Wasserhaushalt und Salzdynamik eines küstennahen Niedermoores im Grenzbereich zwischen Binnenland und Ostsee unter sich ändernden Bedingungen. Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 37.16: 45–54.
URL: https://doi.org/10.14617/for.hydrol.wasbew.37.16

Witte, S., Giani, L. (2016): Greenhouse gas emission and balance of marshes at the Southern North Sea coast. Wetlands, 36(1): 121–132.
URL: https://doi.org/10.1007/s13157-015-0722-7

Engler, J.O., Baumgärtner, S. (2015): Model choice and size distribution: A Bayequentist approach. American Journal of Agricultural Economics, 97(3): 978–997.
URL: https://doi.org/10.1093/ajae/aau034

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Wissenschaftsporträt

Sichere Zukunft für Deutschlands Küsten

Wissenschaftsporträt

Der Klimawandel wird auch Deutschlands Küstenlandschaft treffen, das gilt als sicher. Doch was tun, um Mensch und Landschaft in Zukunft vor den Auswirkungen des Klimawandels zu schützen? Wissenschaftler im Forschungsprojekt COMTESS erarbeiten Szenarien, mit denen sie Entscheidern in Politik und Verwaltung bei der Generationenaufgabe Küstenschutz helfen wollen.

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Video

COMTESS

Vorstellung von COMTESS - Nachhaltiges Küstenmanagement: Zielkonflikte bei der Nutzung von Ökosystemdienstleistungen

Anpassungen an den Klimawandel im norddeutschen Tiefland

Im ostfriesischen Tiefland ist nur mittels einer Wasserstandsregelung eine Agrarnutzung unter dem Meeresspiegel möglich.


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  • Rindvieh am Wasserloch, Mahafaly-Plateaus Foto: J. Goetter
  • der Baobabbaum mit seinem großen Wasserspeichernden Stamm Foto: S. Kobbe
  • Kinder spielen beim Bohnendreschen Foto: J. Goetter
  • Der Baobab, Mahafaly-Plateaus Foto: J. Haertel
  • Zebus sind nicht nur Fleischlieferanten und Arbeitstiere, sondern auch Statussymbol und Investitionsanlage Foto: D. Plugge
  • Auf den Weg nach Hause.Dorf Ampasindava, Mahafaly-Plateaus Foto: J. Goetter
  • Viehweiden, Mahafaly-Plateaus Foto: J. Goetter

Über das Projekt - SuLaMa

Bevölkerungswachstum, steigende Armut, fehlende Bildung und die möglichen Folgen des Klimawandels lassen in vielen Regionen der Welt den Druck auf die Ökosysteme ständig wachsen. SuLaMa (Sustainable Landmanagement in south‐western Madagascar; nachhaltiges Landmanagement in Süd-West Madagaskar) zielte darauf ab, sich mit dieser Problematik in einer der ärmsten und vom Klimawandel am stärksten betroffenen Regionen im Süd-Westen Madagaskars - dem Mahafaly Plateau - auseinanderzusetzen.

Das wesentliche Ziel von SuLaMa war, alternative Praktiken des Landnutzungsmanagements partizipativ zu entwickeln und umzusetzen. Damit sollten das Ökosystem und seine Biodiversität geschützt und die Lebensgrundlagen der Bevölkerung auf nachhaltige Weise verbessert werden.

SuLaMa hatte zum Ziel, nachhaltige Alternativen zu herkömmlichen Landnutzungstechniken in einer Region zu erforschen, die durch starke Degradation gekennzeichnet ist. Nicht-nachhaltige Landnutzungstechniken in der gesamten südlichen Region von Madagaskar haben dazu geführt, dass Wälder fragmentiert und Böden geschädigt wurden sowie endemische Tier- und Pflanzenarten verloren gingen. Sie haben damit die Existenzgrundlage der lokalen Bevölkerung langfristig beeinträchtigt und ein einzigartiges Ökosystem zerstört.

Angesichts des globalen Wandels und des Bevölkerungswachstums konzentrierte sich SuLaMa daher auf Ansätze für nachhaltige Landnutzung. Sie ermöglichen der lokalen Bevölkerung, von Landwirtschaft, Ackerbau und Forstwirtschaft zu leben, bewahren jedoch gleichzeitig die natürlichen Ressourcen. Der von SuLaMa angewandte partizipative Ansatz berücksichtigte Interessen und Lebensgewohnheiten der lokalen Stakeholder. Er respektierte auch ihre Riten, Bräuche und Gewohnheiten, indem die Bevölkerung in die Entwicklung von nachhaltigen Landnutzungspraktiken einbezogen wurde.

Basierend auf transdisziplinärer Forschung und intensiver Zusammenarbeit mit regionalen Partnern und Stakeholdern entwickelte das Projekt praktikable und nachhaltige Landnutzungsformen sowie langfristige Strukturen, um Kompetenzen und den Austausch von Wissen aufzubauen. Dabei wurden sozialwissenschaftliche, ökonomische und naturwissenschaftliche Problemstellungen vereint. Das Projekt untersuchte die Verbindungen und die Wechselwirkungen zwischen aktuellen Landnutzungsformen und relevanten Ökosystemleistungen und -funktionen.

Förderperiode: Januar 2011 bis Dezember 2016
Fördersumme: 6,6 Millionen Euro
Projektleitung: Universität Hamburg

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Interview

mit Projektleiter Jörg Ganzhorn

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

SuLaMa identifizierte bislang unbekannte Treiber für die übermäßige Entwaldung in der Region. Das Projekt umriss zahlreiche Optionen, um die Existenzgrundlage der Bevölkerung zu verbessern und um dies mit dem Schutz der einheimischen Artenvielfalt zu kombinieren. Diese Optionen umfassten den Anbau von Futterpflanzen, die Ausbreitung von Süßkartoffeln sowie den Erhalt von Hecken zum Schutz von Feldern und als Lebensraum endemischer Tierarten. Die Ergebnisse beinhalteten auch Richtlinien, um Grundwasser effizienter zu nutzen.

Außerdem stellte SuLaMa quantitative Daten bereit. Diese belegen, wie begrenzt die Region für die Nutzung natürlicher Ressourcen wie Wasser und Holz, Buschfleisch und Nutztieren ist.

Welche Erkenntnisse wurden aus SuLaMa gewonnen?

SuLaMa verdeutlichte die dringende Notwendigkeit, Ziele zu definieren und einen Plan für die angewandte Forschung, Implementierung, Management und Monitoring in enger Zusammenarbeit mit lokalen Stakeholdern zu entwickeln. Den Menschen muss eine Stimme verliehen werden, die deren Bedürfnisse und Interessen widerspiegelt und nicht politischen Opportunismus wiedergibt.

Eine der Stärken von SuLaMa war die enge Zusammenarbeit zwischen madagassischen und deutschen Forschern und Doktoranden, die stets mit einem Mitglied aus dem jeweils anderen Land zusammenarbeiteten.

Auf welche Weise können die Ergebnisse von SuLaMa auf andere Regionen der Welt oder auf die Praxis übertragen werden?

Das SuLaMa-Forschungsgebiet ist Gegenstand einer global nahezu einzigartigen Klimavariabilität. Die wichtigste Strategie der Menschen, damit umzugehen, besteht in einer hohen Diversifizierung möglicher Einkommensquellen. Eine Übertragung erscheint am vielversprechendsten bei den methodischen Ansätzen. Dazu zählen etwa die enge Zusammenarbeit mit den Menschen vor Ort, Rollenspiele zur Beurteilung der Bewältigungsstrategien und gemeinsame Vorgehensweisen der Forscher.


Prof. Dr. Jörg Ganzhorn arbeitet an der Universität Hamburg.

Veröffentlichungen

Nopper, J., Lauströer, B., Rödel, M.-O., Ganzhorn, J.U. (2016): A structurally enriched agricultural landscape maintains high reptile diversity in sub-arid south-western Madagascar. Journal of Applied Ecology, 54(2): 480–488. 
URL: https://doi.org/10.1111/1365-2664.12752

Goetter, J.F., Neudert, R. (2016): New rules are not rules: Privatization of pastoral commons and local attempts at curtailment in southwest Madagascar. International Journal of the Commons, 10(2): 617–641.
URL: https://doi.org/10.18352/ijc.743

Noromiarilanto, F., Brinkmann, K., Faramalala, M.H., Buerkert, A. (2016): Assessment of food self-sufficiency in smallholder farming systems of south-western Madagascar using survey and remote sensing data. Agricultural Systems, 149: 139–149.
URL: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2016.09.005

Feldt, T., Neudert, R., Fust, P., Schlecht, E. (2016): Reproductive and economic performance of local livestock in southwestern Madagascar: potentials and constraints of a highly extensive system. Agricultural Systems, 149: 54–64.
URL: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2016.08.007

Ranaivoson, T., Brinkmann, K., Rakouth, B., Buerkert, A. (2015): Distribution, biomass and local importance of tamarind trees in south-western Madagascar. Global Ecology and Conservation, 4: 14–25.
URL: https://doi.org/10.1016/j.gecco.2015.05.004

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Wissenschaftsporträt

Mehr Nachhaltigkeit für Madagaskar

Wissenschaftsporträt

Der Südwesten Madagaskars gilt als eines der ärmsten Gebiete der Insel. Für die Menschen ist das Überleben in der von Trockenheit geplagten Region oft schwierig. Experten aus Deutschland und Madagaskar versuchen im Forschungsprojekt SuLaMa aber nicht nur die Lebensgrundlagen der einheimischen Bevölkerung zu verbessern, sondern auch die einzigartige Tier- und Pflanzenwelt besser zu schützen.

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Video

SuLaMa

Projektvorstellung - Partizipative Forschung zur Unterstützung von nachhaltigem Landmanagement in Süd-West Madagaskar

Sustainable use of Samata Tree
(englisch)

Ausbreitung von Samatastecklingen für die langfristige Bereitstellung als ergänzendes Viehfutter

Role Play Games
(englisch)

Partizipative Simulation zur Förderung des Stakeholderdialogs im Bereich der natürlichen Ressourcen und Landschaftsplanung


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  • Landnutzung. Siegmündung/Bonn  Foto: aid infodienst
  • Autobahn: Verkehrsflächen beanspruchen immer mehr Flächen Foto: S. Hufe
  • Rhein­Main­Region: Landwirtschaftliche Produktion im Ballungsraum Foto: M. Bathke
  • Flächennutzung durch Siedlung und Verkehrsinfrastruktur Foto: A. Künzelmann
  • Forstwirtschaftliche Nutzung der Wälder Foto: J. Fick
  • Landwirtschaftliche Bewirtschaftung Foto: J. Fick
  • Verschiedene Flächennutzungen der Donauniederung bei Ulm Foto: J. Fick

Über das Projekt - CC-LandStraD

Die Landoberfläche in Deutschland wird intensiv genutzt. Land erfüllt viele gesellschaftliche Anforderungen, wie zum Beispiel die Produktion von Nahrungsmitteln, Energie und Holz, die Bereitstellung von Flächen für Siedlungs- und Verkehrsinfrastruktur sowie Erholung. Globale Änderungen wie Klimawandel und die Globalisierung der Wirtschaftssysteme werden den Wettbewerb um begrenzte Landressourcen, der zwischen den verschiedenen gesellschaftlichen Anforderungen besteht, sowohl in Deutschland als auch in vielen anderen Teilen der Welt verstärken.

Wie sich die Aspekte des Umweltschutzes, des Klimaschutzes und des nachhaltigen Ressourcenmanagements in dieses komplexe Aufgebot an Landnutzungskonflikten integrieren lassen, stand im Mittelpunkt des Verbundforschungsprojekts CC-LandStraD: „Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel – Strategien für ein nachhaltiges Landmanagement in Deutschland“.

Förderperiode: November 2010 bis April 2016
Fördersumme: 3,6 Millionen Euro
Projektleitung: Institut für ländliche Räume, Johann Heinrich von Thünen-Institut - Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Braunschweig

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Interview

mit Projektleiter Peter Weingarten

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Eine der Hauptfragen bestand darin, wie Landnutzung zum Klimaschutz und zu anderen wichtigen gesellschaftlichen Anforderungen an die Landnutzung beitragen kann. Unseren Erkenntnissen nach könnten durch eine angemessene Kombination der Szenarien „Klimaschutz“ und „Natur- und Umweltschutz“ tragfähige Synergien entstehen. Zum Beispiel kann die derzeit in der Landwirtschaft in Deutschland zum Einsatz kommende Wiedervernässung organischer Böden die Treibhausgasemissionen um 5 Mio. Tonnen CO2-Äquivalent jährlich verringern. Dabei liegen die Kosten für Emissionssenkungen bei 100 bis 200 Euro/t CO2-Äquivalent.

In der Forstwirtschaft hängt der Klimaschutz stark von der Stabilität und der Produktivität der Wälder ab, die auf Basis langer Produktionszeiten bewirtschaftet werden. Auch im Siedlungs- und Verkehrssektor ist es wegen der langfristigen Planungs- und Produktionszeiten wichtig, sowohl Klimaschutzmaßnahmen als auch Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel zu berücksichtigen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich diese in Siedlungsräumen nicht unbedingt gegenseitig aufheben. Wird eine kompakte, Innenentwicklungspotenziale nutzende Siedlungsentwicklung von Grünflächen hoher Qualität begleitet, kann eine Kombination aus Klimaschutzmaßnahmen und Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel erreicht werden. Beispiele sind, wenn Industriebrachen reaktiviert und gleichzeitig entsiegelt werden oder wenn zugleich „grüne“ und „blaue“ Strukturen (Grün- und Wasserflächen) und dabei Korridore für die Frischluftzufuhr in urbanen Verdichtungen geschaffen werden.

Welche Erkenntnisse wurden aus CC‐LandStraD gewonnen?

CC‐LandStraD führte branchenübergreifende Analysen der Wechselwirkungen zwischen Klimawandel und Landnutzung in den Bereichen Land- und Forstwirtschaft sowie Siedlung und Verkehr durch. Stakeholder wurden über den Projektzeitraum von fünf Jahren beteiligt. Dies ist sowohl für Forscher als auch für Stakeholder ein anspruchsvoller Ansatz, da er Zeit und Ressourcen sowie einen gut geführten Teilnahmeprozess erfordert. Für Forscher und Stakeholder ist es jedoch auch fruchtbar, so ausgewogene und nachhaltige Landnutzungsstrategien zu entwickeln.

Auf welche Weise können die Ergebnisse von CC‐LandStraD auf andere Regionen der Welt oder auf die Praxis übertragen werden?

Die Grundlagen für eine regionale Übertragbarkeit des wissenschaftlichen Ansatzes von CC-LandStraD und angemessene Lösungen zur Integration von Klimaschutzmaßnahmen in bestehende Landnutzungsstrukturen wurden im Projektentwurf festgelegt. Deutschland wurde als Forschungsstandort ausgewählt, weil es Landnutzungsdynamik in einem Hochtechnologieland in einer gemäßigten Klimazone repräsentiert. Dieser Ansatz lässt sich auf ähnliche Länder übertragen. Da Landnutzungsprozesse auf unterschiedlichen räumlichen Skalen festgelegt werden, die die praktische Umsetzung von Maßnahmen beeinflussen, war es ratsam, Fallstudien durchzuführen. Wir machten zwei Fallstudien: eine in einer urbanen Landnutzungsstruktur, eine andere in einer ländlichen Landnutzungsstruktur.

Der auf integrierter Modellierung basierende methodische Ansatz, also eine Analyse der Szenarien, Strategien und Maßnahmen sowie die Teilnahme der Stakeholder im Bereich der Landnutzung, kann auf andere Regionen übertragen werden. Hierzu sind jedoch adäquate Modelle bzw. die Anpassung bestehender Modelle auf andere Länder und Regionen sowie eine geeignete Datengrundlage erforderlich. Das modulare Design der integrierten Modellierung ermöglicht eine flexible Anpassung an andere Regionen.

Die Reaktion auf CC‐LandStraD war bisher positiv. Das Übertragen der Ergebnisse wurde durch den intensiven Stakeholder-Prozess erleichtert, der einen wesentlichen Teil des Projekts darstellte. Bereits während des Projektzeitraums eingegangene Kooperationsanfragen anderer Vorhaben und Initiativen sowie Einladungen, um die Ergebnisse zu präsentieren, verdeutlichen, wie wichtig unsere Ergebnisse sind. Dieses Interesse, z. B. seitens Bundesanstalten, Verbänden, regionalen Stakeholdern und Entwicklungsorganisationen, machte die Wichtigkeit unserer Forschung deutlich. Die Stakeholder unterstützten den Prozess im Rahmen eines intensiven Wissenschaft-Praxis-Dialogs, einer sektorübergreifenden Zusammenarbeit, Beratungen auf verschiedenen Ebenen, einem breitem Dialog und einer partizipativer Bewertung.

Die Ergebnisse von CC‐LandStraD können auf verschiedenen Ebenen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten in politische Entscheidungsprozesse und -abläufe einfließen. So wurden z. B. Ergebnisse von CC‐LandStraD im Klimaschutzbericht des Wissenschaftlichen Beirats Agrarpolitik, Ernährung und gesundheitlicher Verbraucherschutz und des Wissenschaftlichen Beirats Waldpolitik beim Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft erwähnt.


Prof. Dr. Peter Weingarten arbeitet als Institutsdirektor am Institut für ländliche Räume, Johann Heinrich von Thünen-Institut.

Veröffentlichungen

Bösch, M., Elsasser, P., Rock, J., Rüter, S., Weimar, H., Dieter, M. (2017): Costs and carbon sequestration potential of alternative forest management measures in Germany. Forest Policy and Economics, 78: 88–97.
URL: https://doi.org/10.1016/j.forpol.2017.01.005

Fick, J. et al. (2016): Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel. Ausgewählte Ergebnisse des Forschungsvorhabens CC-LandStraD. Braunschweig: Johann Heinrich von Thünen-Institut.
URL: http://www.cc-landstrad.de/fileadmin/cc-landstrad/Downloads_DE/STA-Broschuere_final.pdf  

Fick, J., Weingarten, P. (2016): Klimaschutz, Landnutzung, Landmanagement - Erkenntnisse aus dem Verbundforschungsprojekt CC-LandStraD. Landentwicklung Aktuell, pp. 38–40.
URL: https://www.blg-berlin.de/blgfiles/uploads/BLG_LA_2016.pdf

Hoymann, J., Goetzke, R. (2016): Simulation and Evaluation of Urban Growth for Germany including Climate Change Mitigation and Adaptation Measures. ISPRS International Journal of Geo-Information, 5(7): 101.
URL: https://doi.org/10.3390/ijgi5070101

Gutsch, M., Lasch-Born, P., Suckow, F., Reyer, C.P.0. (2016): Evaluating the productivity of four main tree species in Germany under climate change with static reduced models. Annals of Forest Science, 73(2): 401–410.
URL: https://doi.org/10.1007/s13595-015-0532-3

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Wissenschaftsporträt

Landnutzung im Wandel

Wissenschaftsporträt

Die Fläche in Deutschland wird intensiv genutzt. Nun soll sie auch noch dazu beitragen, Folgen des Klimawandels abzufedern. Wie das gelingen kann, wollen Forscher in einem inter- und transdisziplinären Projekt belegen: Sie arbeiten an einer bundesweiten Strategie für ein intelligentes Landmanagement.

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CC-LandStraD

Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel - Strategien für ein nachhaltiges Landmanagement in Deutschland

Landnutzung im Zeichen des Klimawandels

Unsere Dörfer und Städte

Landnutzung im Zeichen des Klimawandels

Unsere Felder und Wiesen

Landnutzung im Zeichen des Klimawandels

Unsere Wälder


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  • Regenwälder werden in Pará zuerst meist in Weiden umgewandelt Foto: S. Hohnwald
  • Fragmentierte Landschaft mit agroindustrieller Anbau (Central Mato Grosso) Foto: G. Gerold
  • Nur wenige tierarten können in Sojamonokulturen überleben, wie z.B. der Nandu Foto: S. Hohnwald
  • Baumwollballen in der ausgeräumten Agrarlandschaft Zentralbrasiliens Foto: S. Hohnwald
  • Rinderrasse Nelore passt sich an das Tropenklima besonders gut Foto: S. Hohnwald
  • Intensiver Soja-mais-anbau im markanten Wechsel mit regenwäldern bei Sinop Foto: S. Hohnwald
  • Artenreiche  Agro-Silvo-Pastorile Systeme für die nachhaltige Bewirtschafftung Foto: S. Hohnwald

Über das Projekt - Carbiocial

Das Carbiocial-Projekt untersuchte tragfähige kohlenstoffoptimierte Landmanagementstrategien, um die Ökosystemleistungen unter sich verändernden klimatischen und gesellschaftlichen Bedingungen im südlichen Amazonien aufrechtzuerhalten. Wissenschaftliche Ergebnisse in diesem Bereich unterstützen Brasiliens Ziele (z. B. das ABC-Programm) und internationale Verträge wie beispielsweise REDD und das Kyoto-Protokoll.

Dementsprechend lauteten die Hauptziele des interdisziplinären Forschungsclusters 1) regionenspezifische Analysen, um interdisziplinäre Modellansätze zu den Auswirkungen der Landnutzung auf Kohlenstoffbestände, Wasser und Treibhausgas-Bilanzen zu verbessern und anzuwenden 2.) Entwicklung und Optimierung von Landmanagementstrategien, um die Freisetzung von Kohlenstoff und Treibhausgasemissionen (THG) zu minimieren sowie die Kohlenstoff-Sequestrierung zu erhöhen, 3.) Beurteilung der Trade‐offs zwischen technischen und rechtlichen Landmanagementoptionen und sozio-ökonomische Auswirkungen im Hinblick auf die Reduzierung der Treibhausgasemissionen, der Rentabilität und der ökologischen Nachhaltigkeit, und 4.) Unterstützung der brasilianischen Partner, um optimierte Techniken unter Berücksichtigung der Wertschöpfungskette der Sojabohne, der Gesamtkohlenstoffbilanz und den rechtlichen Durchsetzungskapazitäten in die Praxis zu bringen.

Alle Forschungs- und Implementierungsaktivitäten sahen vor, Stakeholder direkt zu beteiligen, sei es in Form eines Landwirts als Partner oder als Interviewpartner. Aufbauend auf dem Landsystemansatz wurde ein modellierender Rahmen entwickelt. Er kombiniert auf unterschiedlichen Maßstabsebenen Landnutzungsmodelle mit Umwelt- und agrarökonomischen Modellen als rechnergestütztes Entscheidungs-Hilfsinstrument. Es beinhaltet Modelle, mit denen sich der regionenspezifische Einfluss von Szenarien auf Landnutzungsoptionen und Klimawandel auf Wasserhaushalt, Erosion, THG, Kohlenstoffhaushalt und Ernteerträge sowie verbesserte Landmanagementstrategien auf Ebene einzelner landwirtschaftlicher Betriebe simulieren lassen. Dies ist ein sehr wertvolles Werkzeug für regionale Planungsbehörden, Landwirtschaftsorganisationen und Dorfgemeinschaften. Als praktische Empfehlungen wurden populärwissenschaftlichere „Policy Briefs“ ausgearbeitet und in den Forschungsregionen Belém und Brasília verteilt.

Förderperiode: Juni 2011 bis Juni 2016
Fördersumme: 6,1 Millionen Euro
Projektleitung: Institut für Geographie, Landschaftsökologie, Universität Göttingen

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Interview

mit Projektleiter Gerhard Gerold

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Die Hauptoptionen für Landnutzungswandel und Landmanagement wurden mit LandSHIFT (vier Szenarien) und den Modellen MPMAS/MONICA bis zum Jahr 2030 entwickelt. Mithilfe dieser Simulationsergebnisse wurden tragfähige Win-Win-Optionen für THG‐optimierte Landnutzungssysteme identifiziert. Der Verlust des Regenwalds war im legalen Intensivierungs-Szenario bedeutend geringer als im Trend-Szenario (höchster Verlust, Weidelandausdehnung). Das deutet darauf hin, dass effektive Kontrollen und der Schutz der natürlichen Habitate eine wichtige Rolle spielen, die Entwaldung zu reduzieren. Mit dem brasilianischen ABC-Programm (Kredite für integrierten Pflanzenbau, Vieh-und Forstwirtschaftssysteme) lassen die Simulationen einen Anstieg von integrierten Pflanzenbau-, Vieh- und Forstwirtschaftssystemen sowie von integrierten Vieh- und Forstwirtschaftssystemen vermuten. In Bezug auf die Effekte und auf die Kostenwirksamkeit dieses Programms bestehen beträchtliche Unterschiede. Die Finanzierungsbedingungen auf kleinere geografische Einheiten zuzuschneiden und für mehr örtliche Landwirtschaftsdienste (Ministerium für landwirtschaftliche Entwicklung) zu sorgen, könnte die Implementierungskosten für dieses Programm senken und die Effektivität erhöhen. Eine Umsetzung des Rindermoratoriums und die Einführung eines Grundstückskatasters, kombiniert mit Intensivierungsbestrebungen bei landwirtschaftlichen Bereichen spielen eine wichtige Rolle, um die Entwaldung zu stoppen und THG-Emissionen zu senken.

Um die in den Szenarien (Landnutzungswandel (LUC) und Klimawandel (CC)) angenommenen Ernteerträge zu erzielen, ist es erforderlich, Bewirtschaftungspraktiken zu optimieren. Das gekoppelte Modellsystem MPMAS/MONICA hat eine graphische Benutzerschnittstelle (GUI) und bietet visualisierte Informationen über eine simulierte optimale Landnutzung, Ernteerträge und eine Bruttogewinnspanne je Hektar der verschiedenen Landnutzungsaktivitäten und den Gesamtprofit des landwirtschaftlichen Betriebs.

Basierend auf den Simulationen der Landnutzungsmodelle wurden die Auswirkungen auf die Umwelt ermittelt. Die Bestandsänderungen der Bodenkohlenstoffvorräte und die direkten THG-Emissionen aus dem Boden weisen beträchtliche Unterschiede bei den einzelnen Szenarien auf. Sie hängen vor allem vom Bodentyp und dem umgewandelten Landschaftsbereich ab. N2O- und CH4-Emissionen aus brasilianischem Boden wurden im gesamten Land für gering befunden. Bei den Simulationen auf Makroebene in Bezug auf Erosionsgefahr und Wasserbilanz (Abfluss) verzeichneten die Szenarien mit der höchsten Transformationsrate von Waldbewuchs zu Weideland die stärksten negativen Auswirkungen. Die Simulationsergebnisse beweisen, dass flache Terrassenbildung und der Verzicht auf Bodenbearbeitung diese Auswirkungen verhindern können.

Welche Erkenntnisse wurden aus Carbiocial gewonnen?

Im Hinblick auf unsere Forschungsfragen war die Entwicklung von hochauflösenden Modellen für die gesamte Region sowie die Fähigkeit, das Zusammenspiel von Treibern des Landnutzungswandels zu simulieren, eine der Voraussetzungen, um praktische, tragfähige Landnutzungsoptionen für die Stakeholder zu erarbeiten. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse könnten aus den Feldmessungen gewonnen werden, vor allem aus der modellbasierten Analyse der Umweltauswirkungen. Detaillierte mechanistische Modellanwendungen in Ein-Tages-Schritten wurden als zu anspruchsvoll für regionale Ansätze befunden. Das gleiche gilt für Bodenkohlenstoffvorräte, die von Änderungen im Landnutzungssystem weitgehend unberührt blieben. Es wurde deutlich, dass eine umfassende Analyse der Prozesse des Landsystems nur durch eine Kombination der verschiedenen Modelle möglich war.

Was die Praxis der inter‐ und transdisziplinären Forschung angeht: Zusammenarbeit braucht Zeit und Anstrengungen, um effektiv zu werden.

Auf welche Weise können die Ergebnisse von Carbiocial auf andere Regionen der Welt oder auf die Praxis übertragen werden?

Die Modellstruktur von Carbiocial ist ein erster Schritt zur Wissensintegration, sie kann auf künftige Projekte und andere Regionen übertragen werden. Eine wichtige Voraussetzung ist eine klare Definition der Schnittstellen für den Informationsaustausch, nicht nur zwischen den Modellen, sondern auch zwischen den verantwortlichen Wissenschaftlern. So kann man ein angemessenes Bild des Zusammenspiels zwischen gesellschaftlichen Aspekten und Umweltaspekten zu erhalten.
Die GUI wurde entwickelt, um Entscheidungen lokaler Landnutzer zu unterstützen. Durch die Schnittstelle können Benutzer die MPMAS- und MONICA-Simulationen anwenden, um ihre landwirtschaftliche Planung zu verbessern. Der Benutzer wählt den Standort und die Größe des landwirtschaftlichen Betriebs, für den er Simulationen durchführen möchte. Die Schnittstelle zeigt dann die Ergebnisse der jeweiligen Modellrechnungen an. Die Ergebnisse der LUC- und CC-Szenarien vermitteln einen Rahmen für regionale Planungsbehörden und praktische Empfehlungen durch „Policy Briefs“ für Stakeholder auf unterschiedlichen Ebenen (Wirtschaftsbetriebe, Regionen, Gemeinden und Bauernorganisationen).


Prof. Dr. Gerhard Gerold arbeitete am Institut für Geographie der Universität Göttingen.

Veröffentlichungen

Boy, J., Strey, S., Schönenberg, R., Weber-Santos, O., Nendel, C., Klingler, M., Schumann, C., Hartberger, K., Strey, R., Guggenberger, G. (2016): Seeing the forest not for the carbon: why concentrating on land-use-induced carbon stock changes of soils in Brazil can be climate-unfriendly. Regional Environmental Change, pp 13.
URL: https://doi.org/10.1007/s10113-016-1008-1

Carauta, M. (2016): Combating Deforestation in the Brazilian Amazon: Options for National and Global Governance. International Journal of Agriculture and Environmental Research, 2(2): 268–284.
URL: http://ijaer.in/uploads/ijaer_02__16.pdf

Lamparter, G., Nobrega, R.L.B., Kovacs, K., Amorim, R.S., Gerold, G. (2016): Modelling hydrological impacts of agricultural expansion in two macro-catchments in Southern Amazonia, Brazil. Regional Environmental Change, pp. 1–13.
URL: https://doi.org/10.1007/s10113-016-1015-2

Meurer, K.H.E., Franko, U., Stange, C.F., Dalla Rosa, J., Madari, B., Jungkunst, H. (2016): Direct nitrous oxide (N2O) fluxes from soils under different land use in Brazil—a critical review. Environmental Research Letters, 11(2).
URL: https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/2/023001

Müller, H., Griffiths, P., Hostert, P. (2016): Long-term deforestation dynamics in the Brazilian Amazon—Uncovering historic frontier development along the Cuiabá–Santarém highway. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 44: 61–69.
URL: https://doi.org/10.1016/j.jag.2015.07.005

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Wissenschaftsporträt

Neue Strategien für Südamazonien

Wissenschaftsporträt

Die Wälder im Amazonasgebiet spielen eine wichtige Schlüsselrolle, um die weltweiten Auswirkungen des Klimawandels abzufedern. Entscheidend ist deshalb, wie vor Ort Landwirte ihre Flächen bewirtschaften. Ein internationales Forschungsteam unter Federführung der Universität Göttingen will helfen, für mehr Nachhaltigkeit bei der Nutzung der Böden zu sorgen.

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Video

Carbiocial

Projektvorstellung - Kohlenstoffsequestration, Biodiversität und soziale Strukturen in Südamazonien


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  • Blick auf den Stausee in der Gemeinde Petrolândia Foto: V. Rodorff
  • Die Pflanze Opuntia und Kokospalmen im Bewässerungsprojekt Apolônio Sales Foto: M. Siegmund-Schultze
  • Tierhalter mit seiner Herde aus Schafen und ziegen in Itacuruba Foto: M. Siegmund-Schultze
  • Selbstfinanzierte Installation verbesserter Bewässerungsinfrastruktur in Icó-Mandates Foto: M. Siegmund-Schultze
  • Aquakultur im Itaparica Stausee - fast immer mit Tilapia (<i>Oreochromis niloticus</i>) besetzt Foto: M. Guschal
  • Tucunaré (<i>Chicla sp.</i>) aus dem Intaparica Stausee Foto: M. Koshkin
  • Die Staumauer des Itaparica Stausees Foto: V. Rodorff

Über das Projekt - INNOVATE

Das zentrale Ziel dieses Projekts bestand darin, eine innovative Verknüpfung von Stoffkreisläufen zu entwickeln, die auf Makro-, Meso- und lokaler Ebene beurteilt und die in gesellschaftliche Strukturen eingebettet werden können. Aufgrund einer extremen und langen Trockenperiode während des Forschungszeitraums lag der Schwerpunkt auf dem nachhaltigen Umgang mit knappen natürlichen Ressourcen. Das Projekt umfasste das Flussgebiet des São Francisco und konzentrierte sich auf Kommunen, die an der Seite des Staates Pernambuca an den Itaparica-Stausee grenzen. Es wurden empirische Untersuchungen gemacht, die sich in erster Linie auf kleine Fische, Viehzucht und Ackerbau bezogen. Die wichtigsten Erkenntnisse aus dieser Forschung sind potenziell übertragbar auf andere Wassereinzugsgebiete bzw. Halbtrockengebiete.

Förderperiode: Januar 2012 bis Dezember 2016
Fördersumme: 5,1 Millionen Euro plus brasilianische Fördergelder
Projektleitung: Fachgebiet Umweltprüfung und Umweltplanung, Berlin Institute of Technology (Technische Universität Berlin)

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Interview

mit Projektleiter Johann Köppel

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Unter dem Einfluss des Klimawandels wird es zunehmend nicht mehr möglich sein, mit der verfügbaren Wassermenge großer Flüsse wie dem São Francisco alle Bedürfnisse zu decken. Solange man immer mehr Bewässerungswasser, Trinkwasser und Wasser für andere Zwecke braucht, wird es für die gleichzeitige Wasserkraftnutzung wohl zu Abstrichen kommen müssen. In INNOVATE haben wir daher vorgeschlagen, die Energieversorgung zu diversifizieren. Dafür sind die Voraussetzungen gut, weil auch in Brasilien die Windenergie stark im Kommen ist. Regionen mit Staudämmen sind weltweit für den Wechsel in Sonnen- und Windenergie besonders geeignet, weil es dort bereits Stromnetze gibt.

Wir haben uns mit dem Einzugsgebiet des São Francisco auseinandergesetzt, solche staudammgeregelten Flüsse wieder ein Stück weit natürlicher in ihrem Abflussgeschehen zu machen. Dabei gibt es neuen Spielraum, wenn man die Windenergienutzung einbezieht. Letztlich könnte man zumindest die semiariden Bereiche im Einzugsgebiet des São Francisco zu einer Energielandschaft entwickeln, die sich nicht allein über Bewässerungslandbau und Wasserkraft, sondern zunehmend über Wind- und Solarenergie definieren. Dass dies funktionieren kann, zeigen Modellierungen, die wir im INNOVATE-Projekt gemacht und zur Diskussion gestellt haben.

Viel Sorgfalt wurde in INNOVATE darauf verwendet, in den kritischen Buchten der großen Stauseen Eutrophierungserscheinungen wie zum Beispiel zur Phosphorbindung zu untersuchen. Ein Ergebnis war, dass man Massenentwicklungen von Pflanzen, die wie die Wasserpest toxische Algenblüten fördern können, zukünftig weitgehend entfernen sollte. Wichtig ist auch, die täglichen Wasserschwankungen möglichst gering zu halten. In Modellierungen haben wir gezeigt, wann und wo man am besten Pumpen installiert, um Bewässerungswasser zu gewinnen. Dies sollte man zum Beispiel nicht nach Regenereignissen machen, wenn in den Buchten Nährstoffe und Pestizide eingeschwemmt werden.

Analysiert haben wir auch Folgeeffekte beim Bau von Staudämmen, in deren Folge wie am São Francisco mehrere 10000 Menschen umgesiedelt wurden. Da es sich um nährstoffarme und sandige Böden handelte, ging es auch darum, wie man die neuen und alten Flächen für die Landwirtschaft in- und außerhalb der Bewässerungsgebiete verbessern kann. INNOVATE-Forscher konnten belegen, dass durch biologische Schädlingsbekämpfung anstatt des Einsatzes von Pestiziden keine Ertragseinbußen zum Beispiel in Kokosnussplantagen zu verzeichnen sind, wenn man entlang der Bewässerungsgräben krautige Vegetation stehen lässt, die von Fraßfeinden der Schädlinge wie etwa Amphibien und Reptilien besiedelt werden können.

Für die untersuchten Trockenwaldgebiete („Caatinga“), die unter einem großen Beweidungsdruck stehen, haben wir Konzepte erarbeitet, wie der lockere Wald sich mit regionalen, nutzbaren Arten regenerieren kann und wie sich die Biodiversität schützen lässt. Wir haben auch Grundlagen geschaffen, ob und wie dort ein Caatinga-Schutzgebiet sich weiter etablieren lässt und welche Maßnahmen der Ziegen- und Schafshaltung etwa bei der Haltung, dem Futteranbau oder der Wiederverwendung von Dung notwendig sind, um dennoch Verbesserungen für die dortigen Tierhalter zu erreichen.

Im Bereich des Naturschutzes haben wir in den Trockenwaldgebieten örtlichen Organisationen geholfen, zum Beispiel Floren- und Faunenlisten zu erstellen. Wir haben für die lokalen Farmer zudem ein Programm entwickelt, um den Umbuzeiro-Baum zu fördern. Dieses kann von Landwirtschaftsorganisationen umgesetzt werden. Die Baumart wird stark genutzt und geschätzt wegen seiner Früchte und Knollen im Erdboden, die ihn Dürreperioden besser überstehen lassen. Durch die starke Nutzung dieser und auch anderer Caatinga-Arten, insbesondere während sehr langer Trockenzeiten, werden jedoch Keimlinge des Baumes beschädigt. Das schränkt die Verjüngung der Umbuzeiros aktuell stark ein.

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Prof. Dr. Johann Köppel leitet das Fachgebiet Umweltprüfung und Umweltplanung an der Technischen Universität Berlin.

Veröffentlichungen

Gröner, F., Höhne, C., Kleiner, W., Kloas, W. (2017): Chronic diclofenac exposure affects gill integrity and pituitary gene expression and displays estrogenic activity in nile tilapia (Oreochromis niloticus). Chemosphere, 166: 473–481.
URL: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.09.116

Schulz, C., Koch, R., Cierjacks, A., Kleinschmit, B. (2017): Land change and loss of landscape diversity at the Caatinga phytogeographical domain - Analysis of pattern-process relationships with MODIS land cover products (2001-2012). Journal of Arid Environments, 136: 54–74.
URL: https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2016.10.004

Cierjacks, A., Pommeranz, M., Schulz, K., Almeida-Cortez, J. (2016): Is crop yield related to weed species diversity and biomass in coconut and banana fields of northeastern Brazil? Agriculture, Ecosystems & Environment, 220: 175–183.
URL: https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.01.006

Matta, E., Selge, F., Gunkel, G., Rossiter, K., Jourieh, A., Hinkelmann, R. (2016): Simulations of nutrient emissions from a net cage aquaculture in a Brazilian bay. Water Science and Technology, 73(10): 2430–2435.
URL: https://doi.org/10.2166/wst.2016.092

Schulz, K., Voigt, K., Beusch, C., Almeida-Cortez, J.S., Kowarik, I., Walz, A., Cierjacks, A. (2016): Grazing deteriorates the soil carbon stocks of Caatinga forest ecosystems in Brazil. Forest Ecology and Management, 367: 62–70.
URL: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2016.02.011

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Wissenschaftsporträt

Nachhaltige Nutzung von Stauseen

Wissenschaftsporträt

In den 1980er Jahren wurde der Itaparica-Staudamm im Fluss São Francisco im Nordosten Brasiliens fertig gestellt. Das Bauwerk sollte die Lebensgrundlagen der Menschen vor Ort verbessern. Allerdings traten danach viele ökologische Probleme auf. Deutsche und brasilianische Wissenschaftler arbeiten nun im Forschungsprojekt INNOVATE daran, die negativen Folgen des Stauwerks zu mindern.

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INNOVATE

Projektvorstellung - Nachhaltige Nutzung von Stauseen durch innovative Kopplung von aquatischen und terrestrischen Ökosystemfunktionen

Constellation analysis
(englisch)

Werkzeug zur Klärung verschiedener Wahrnehmungen von Akteuren im Prozess der Landbewirtschaftung

Biological pest control
(englisch)

Biologische Schädlingsbekämpfung durch geringeren Einsatz von Chemikalien


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  • Batad, eine Weltkulturerbestätte in Nord-Luzon Foto: J. Settele
  • In Reisökosystemen zugleich schädliche wie nützliche Heuschrecke Foto: S. Hotes
  • Die Reisterrassen und Wald. Vietnam Foto: J. Settele
  • Reisverpflanzung in Bangaan. Philippinen Foto: J. Settele
  • Befall von Reis.  Braune Zikade (<i>Nilaparvata lugens</i>) Foto: S.Villareal |IRRI
  • Buckelzikaden (<i>Centrochares sp.</i>) und Ameise haben eine mutualistische Symbiose. Philippinen Foto: S.Villareal, IRRI
  • Wälder über den Terrasen garantieren die Wasserversorgung sowie eine sehr hohe Biodiversität  Foto: J. Settele

Über das Projekt - LEGATO

Um die nachhaltige Entwicklung intensiver Landnutzungssysteme langfristig voranzubringen und sich gegen die aus den Herausforderungen des globalen Wandels erwachsenden Probleme zu wappnen, quantifizierte LEGATO die Abhängigkeit von Ökosystemfunktionen (ESF) und den von ihnen erzeugten Ökosystemleistungen (ESS) in landwirtschaftlichen Systemen in Südostasien. Im Mittelpunkt standen die lokale und regionale Landnutzungsintensität (einschließlich des sozio-kulturellen und des wirtschaftlichen Hintergrunds), Biodiversität und die potenziellen Auswirkungen eines künftigen Klima- und Landnutzungswandels. In Anlehnung an die Klassifizierung des Millennium Ecosystem Assessment (MEA) definierten die Forscher unterstützende Dienstleistungen als ESF und befassten sich mit charakteristischen Elementen aus drei vom MEA definierten Aktionsbereichen: a) Bereitstellung: Nährstoffkreislauf & Nahrungsmittelproduktion (inklusive der Auswirkungen auf die Hydrosphäre); b) Regulierung: Biologische Pflanzenschutzmittel & Bestäubung; c) Kulturelle Dienste: Kulturelle Identität & Ästhetik.

LEGATO entwickelte ESS-Bewertungen durch monetäre und nicht-monetäre Methoden. Die wichtigsten monetären Kosten waren (potenzielle) Schadenskosten (z. B. Produktionsausfälle, negative Folgen für die Wasserqualität), Verwaltungs-/Reparaturkosten und Vermeidungskosten (Vorsichtsmaßnahmen), da diese sich auf Märkten bemerkbar machen. Nicht-monetäre Kosten waren entscheidend bei kulturellen Diensten. LEGATO überprüfte bereits bestehende Indikatoren für ESF/ESS und ihre Werte – aufbauend auf bestehenden Indikatoren, wie beispielsweise denen der CBD (Convention on Biological Diversity) und der SEBI (Streamlining European Biodiversity Indicators).

Als zentrales Ergebnis entwickelte LEGATO Richtlinien, um die ESF/ESS unter den gegebenen lokalen sozio-kulturellen Bedingungen zu optimieren und zu stabilisieren, da der Klima- und Landnutzungswandel die Region Südostasien ganz besonders treffen wird. Das Projekt untersuchte auch das Potenzial des Ecological Engineering.

Förderperiode: März 2011 bis Dezember 2016
Fördersumme: 7,5 Millionen Euro
Projektleitung: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ

Foto: Sebastian Wiedling/UFZ

Interview

mit Projektleiter Josef Settele

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Der Ansatz „Landschaft“ bietet durch die Kombination aus Pflanzenproduktion, Erholung, Tourismus und dem Schutz des kulturellen Erbes viele Möglichkeiten für nachhaltige Landnutzung. Die Kommunikation muss in neue Richtungen gelenkt werden, in denen zum Beispiel Seifenopern auf TV-Kanälen und Citizen Sciences vielversprechende Ansätze sind.

Welche Erkenntnisse wurden aus LEGATO gewonnen?

Eine wesentliche Herausforderung war, ein gemeinsames Verständnis zu schaffen, was grundlegende Prinzipien sind, wie man an Ergebnisse rangeht und welches die jeweiligen Sichtweise sind. Um wissenschaftliche Konzepte zu kommunizieren, musste viel investiert werden. Das Konzept des Co-Designs und der Co-Produktion war relativ neu und sowohl den meisten Stakeholdern als auch den Wissenschaftlern nicht bekannt. Dies bedurfte daher einer langen Anpassungsphase, um Offenheit für diese Richtung zu schaffen.

Die Forschung muss Beiträge von Stakeholdern und Wissenschaftlern berücksichtigen – und unter verschiedenen Bedingungen ist ihre Relevanz sehr unterschiedlich:

  • Wissenschaft: Die bislang unterbewertete oder gar unbeachtete Rolle von Silizium als potenziell einschränkenden Nährstoff besonders in Vietnam. Dieser Aspekt wäre nie entdeckt worden, wenn das Forschungskonzept ausschließlich auf den Wünschen und Prioritäten der Stakeholder basiert hätte.
  • Arbeit der Stakeholder: Die enge Interaktion zwischen Landwirten und anderen Stakeholdern, Outreach-Fachkräften (TV-Sender) und Wissenschaftlern, welche das erstaunliche Ergebnis von 20 Folgen einer Fernsehserie hervorbrachte. Dieser Aspekt wäre nie zustande gekommen, wenn das LEGATO-Konzept einzig die Wünsche und Prioritäten der Forscher umgesetzt hätte.

Auf welche Weise können die Ergebnisse von LEGATO auf andere Regionen der Welt oder auf die Praxis übertragen werden?

Die zentralen Ergebnisse sind Empfehlungen, wie die verschiedenen Ansätze, von denen viele unter dem Begriff Ecological Engineering zusammengefasst sind, auf nachhaltige Weise umgesetzt werden können, um die Dienstleistungen der Natur zu nutzen statt sie zu unterbinden. Eine Kernkomponente war es, das Bewusstsein für den Missbrauch von Insektiziden zu stärken. Wichtig sind auch die Optionen, die Nutzpflanzenproduktion mit Ästhetik, kulturellen Dienstleistungen und Ökotourismus zu kombinieren. Pilotstudien aus den Citizen Sciences haben gezeigt, wie die Öffentlichkeit beteiligt werden kann. Bildung als Teil von Unterhaltung in Form von Seifenopern wurde als wichtiges Informationsmedium entwickelt.
Zu den wichtigsten Erkenntnissen, die künftig aufgegriffen werden können, gehören a) der Landschaftsansatz für das Management landwirtschaftlich geprägter Gegenden wie etwa in bewässerten Reisanbaugebieten; b) die Weiterentwicklung neuer Kommunikationskanäle (TV-Shows, Citizen Sciences, Ecological Engineering); und c) eine noch breitere geographische Erfassung (in unserem Fall über die gesamte südostasiatische Region).
LEGATO ist ein Musterbeispiel für nachhaltiges Landmanagement, da es von Anfang an zur Erfassung einer großen Zahl von Regionen konzipiert war und eine Vielzahl von Lösungen entwickelte, um regional und lokal die Situation zu verbessern.
Eine angemessene Zahl von Regionen (7 Regionen in 2 Ländern) zu berücksichtigen, war eine Voraussetzung, um zu untersuchen, ob sich die Ergebnisse auch übertragen lassen. Dies wäre bei einer Untersuchung in nur einem Bereich oder einer Region ohne „Replikation“ kaum vorstellbar gewesen.


Prof. Dr. Josef Settele arbeitet am Department Biozönoseforschung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung – UFZ.

Veröffentlichungen

Castonguay, A.C., Burkhard, B., Müller, F., Horgan, F.G., Settele, J. (2016): Resilience and adaptability of rice terrace social-ecological systems: A case study of a local community’s perception in Banaue, Philippines. Ecology & Society, 21(2): 15.
URL: https://doi.org/10.5751/ES-08348-210215

Marxen, A., Klotzbücher, T., Jahn, R., Kaiser, K., Nguyen, V.S., Schmidt, A., Schädler, M., Vetterlein, D. (2016): Interaction between silicon cycling and straw decomposition in a silicon deficient rice production system. Plant and Soil, 398(1): 153–163.
URL: https://doi.org/10.1007/s11104-015-2645-8

Schmidt, A., John, K., Arida, G., Auge, H., Brandl, R., Horgan, F.G., Hotes, S., Marquez, L., Radermacher, N., Settele, J., Wolters, V., Schädler, M. (2015): Effects of Residue Management on Decomposition in Irrigated Rice Fields Are Not Related to Changes in the Decomposer Community. PLoS ONE 10: e0134402.
URL: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0134402

Settele, J., Spangenberg, J.H., Heong, K.L., Burkhard, B., Bustamante, J.V., Cabbigat, J., Chien, H.V., Escalada, M., Grescho, V., Hai, L.H., Harpke, A., Horgan, F.G., Hotes, S., Jahn, R., Kühn, I., Marquez, L., Schädler, M., Tekken, V., Vetterlein, D., Villareal, S., Westphal, C., Wiemers, M. (2015): Agricultural landscapes and ecosystem services in South-East Asia—the LEGATO-Project. Basic and Applied Ecology, 16(8): 661–664.
URL: https://doi.org/10.1016/j.baae.2015.10.003

Spangenberg, J.H., Douguet, J.-M., Settele, J., Heong, K.L. (2015): Escaping the Lock-In of Continuous Insecticide Spraying in Rice. Developing an integrated ecological and socio-political DPSIR analysis. Ecological Modelling, 295: 188–195.
URL: https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2014.05.010

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Wissenschaftsporträt

Neue Wege beim Reisanbau

Wissenschaftsporträt

Die Hälfte der Weltbevölkerung ernährt sich von Reis. Ökologisch und nachhaltig ist der Anbau aber nicht überall: Es wird gedüngt und gespritzt, um den Fraßfeinden Herr zu werden. In Vietnam und auf den Philippinen machen sich nun asiatische und deutsche Forscher auf die Suche nach einer nachhaltigeren Nutzung der Reisökosysteme.

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LEGATO

Projektvorstellung - Werkzeuge zur Bewertung von Risiken und Möglichkeiten in bewässerten Reisanbausystemen

LEGATO rethinking rice

Video über das Projekt LEGATO und Reisökosystemleistungen im Allgemeinen


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  • Federgrass, Sibirien Foto: N.Hölzel
  • Argus-Bläuling (<i>Aricia eumedon</i>) Foto: S. Weking
  • Waldsteppe in Westsibirien Foto: N.Hölzel
  • Getreidetrocknung - oft der limitierende Faktor während der Erntearbeiten Foto: I. Kühling
  • Sibirisches Birkenwald in der Waldsteppe Foto: N.Hölzel
  • Uferschnepfe (<i>Limosa limosa</i>), auf Feuchtwiesen noch weit verbreitet Foto: M. Koshkin
  • Milchsammlung im ländlichen Sibirien Foto: I. Kaempf
  • Stoppelacker vor der Einsaat Foto: P. Kues

Über das Projekt - SASCHA

Die westsibirische Provinz Tyumen ist wichtig für die Nahrungsmittelproduktion, den Klimaschutz und den Schutz der Biodiversität. Die weitläufigen Moore und humusreichen Steppen der Region sind Kohlenstoffsenken von globaler Bedeutung. Die Region war Schauplatz aktueller Landnutzungsänderungen, einschließlich einer massiven Landaufgabe nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion 1991. In jüngerer Zeit wurden diese Trends durch Rekultivierungsmaßnahmen und die Intensivierung der Landwirtschaft umgekehrt. Der Klimawandel könnte ein erhöhtes Dürrerisiko mit sich bringen und bewirken, dass sich die Landwirtschaft nach Norden verlagert. Die Ausweitung von Ackerland in diese Moorgebiete und die Rekultivierung könnten die Gefahr einer global bedeutenden Freisetzung von Treibhausgasen mit einem wichtigen, jedoch kaum verstandenen Potenzial für Rückkopplungsmechanismen erhöhen. Sollten sich die Landnutzung und die ländliche Infrastruktur grundlegend ändern, könnten davon weitere Güter und Leistungen des Ökosystems wie etwa die Wasserqualität, die Bodenfruchtbarkeit und die Sozialsystem betroffen sein.

Es gibt nur wenige Konzepte und Strategien in Westsibirien, um den Landnutzungswandel und seine Auswirkungen auf die Tierwelt und die Gesellschaft zu lenken und abzuschwächen. SASCHA zielte darauf ab, Kenntnisse, praktische Managementwerkzeuge und Anpassungsstrategien zu vermitteln, um Herausforderungen der Landnutzungs- und Klimaänderungen zu bewältigen. Das SASCHA-Konsortium erfasste Daten zu Biodiversität und Ökosystemleistungen, quantifizierte und modellierte ökologische Prozesse wie etwa Treibhausgasflüsse und beurteilte die Auswirkungen unterschiedlicher Landnutzungsintensitäten auf Güter und Leistungen des Ökosystems. Fernerkundungstools wurden entwickelt, die Landnutzern ermöglichten, Landnutzungsänderungen zu überwachen. Basierend auf der Auswertung verschiedener Szenarien wurden den Stakeholdern Strategien für eine zukünftige nachhaltige Landnutzung für die Agrarwirtschaft und die Landschaftsplanung vermittelt. Gemeinsam mit lokalen Landwirten durchgeführte Versuche zielten darauf ab, Anbaumethoden zu entwickeln, die die Klimaresistenz erhöhten. Zudem sollten Prozesse die Intensivierung der Landwirtschaft weniger nachteilig für Biodiversität und Ökosystemleistungen werden. Eine breite Auswahl an lokalen, regionalen und internationalen Stakeholdern wurde identifiziert und auf eine Zusammenarbeit angesprochen. Die sozio-ökonomische Komponente des Projekts gewährleistet realistische Beurteilungen und eine effiziente Ausrichtung auf die richtigen Zielgruppen.

Förderperiode: November 2011 bis Dezember 2016
Fördersumme: 3,8 Millionen Euro
Projektleitung: Universität Münster

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Interview

mit Projektleiter Norbert Hölzel

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Wir konnten nachweisen, dass verwahrloste Graslandschaften und vernachlässigtes Ackerland sehr bedeutend für den Biodiversitätsschutz und die Kohlenstoff-Sequestrierung sind. Trotz geringer Bewirtschaftungsintensität stellten sich landwirtschaftlich genutzte Flächen als weniger wichtig für den Biodiversitätsschutz heraus. Zudem stellten wir fest, dass in der Vergangenheit die Bewirtschaftung von Ackerflächen vor allem in Gebieten mit geringer Bodenqualität aufgegeben wurde. Daher sollte der Ertragssteigerung auf bestehenden Ackerflächen Vorrang gegeben werden statt vernachlässigtes Ackerland zu rekultivieren. Eine solche Intensivierung muss auf nachhaltige Weise unter Verwendung schonender Bodenbearbeitungsverfahren erfolgen, so dass Bodenfruchtbarkeit und die Kohlenstoffbestände erhalten bleiben. Darüber hinaus erwiesen sich schonende Bodenbearbeitungsverfahren als hilfreich, um das Bodenwasserpotenzial zu verbessern. Das ist in dieser halbfeuchten Region angesichts der künftigen Auswirkungen des Klimawandels entscheidend für die Erträge. Der Nährstoffzustand des Bodens und die Kohlenstoff-Sequestrierung können durch regelmäßige Fruchtfolge und den Einsatz von Dünger sowie bislang nicht benutzter Gülle verbessert werden. Zum Schutz der Biodiversität ist es zwingend notwendig, Grünland durch Beweidung und Heuernte für die Nutztierhaltung zu erhalten. Dies kann u. U. sogar globale Auswirkungen haben, wenn Importe aus Ländern mit umweltbelastender Fleischproduktion wie Brasilien ersetzt werden.

Welche Erkenntnisse wurden aus SASCHA gewonnen?

Die Entwicklung der Landwirtschaft in Russland wird gegenwärtig eher durch nationale und regionale Politik als durch einen global zunehmenden Bedarf an Ackerland oder die Auswirkungen des Klimawandels bestimmt. Projekte zum nachhaltigen Landmanagement können daher nur erfolgreich sein, wenn sie Entscheidungen auf höchster Ebene anerkennen, die auf föderalen Ebenen getroffen werden.

Die größte Änderung im Vergleich zum Projektantrag war eine Zunahme der Wissensförderung in beiden Ländern. Wir erkannten sehr schnell, dass diese weitert werden musste und luden russische Studierende und Partner häufig nach Deutschland ein, während deutsche Doktoranden längere Zeit mit ihren russischen Partnern vor Ort verbrachten. Dies erwies sich als eine effektive Methode, sich gegenseitig Meinungen und Ansätze beider Partner zu vermitteln. „Stolpersteine“ waren die unterschiedlichen Kulturen der Forschungspartner im deutschen Konsortium und zwischen den beiden beteiligten Ländern sowie Sprachbarrieren.

In Zukunft sollten die bilaterale Zusammenarbeit und die Vorbereitung von gemeinsamen Fördervereinbarungen zwischen Staaten bereits im Bewerbungszeitraum unterstützt werden. Eine Vorbereitungsphase von einem Jahr vor Beginn des Hauptprojekts würde die Effektivität des Projekts und seine Erfolgschancen erhöhen. Dann wäre Zeit vorhanden, um Logistik vorzubereiten, Genehmigungen zu organisieren, Daten zusammenzustellen und Infrastruktur einzurichten.

Auf welche Weise können die Ergebnisse von SASCHA auf andere Regionen der Welt oder auf die Praxis übertragen werden?

Der Austausch von deutschen und russischen Hochschulabsolventen, Doktoranden und leitenden Wissenschaftlern ermöglicht ein kulturelles Verständnis und Kompetenzaufbau auf beiden Seiten, so dass sich der Schwung und die Ergebnisse des Vorhabens auch nach Projektende verbreiten können. Strategien, die darauf abzielen, die biologische Vielfalt und die landwirtschaftliche Entwicklung zu schützen, lassen sich sehr gut mit anderen Bereichen des gleichen Bioms (Waldsteppe/Steppe) in Einklang zu bringen. Das konnten wir sehr gut für das benachbarte Kasachstan zeigen.

Das Projekt SASCHA ist ein Musterbeispiel für nachhaltiges Landmanagement, da es die Kenntnisse von russischen und deutschen Forschern sowie von Stakeholdern der verschiedenen Bereiche der Nachhaltigkeitsforschung miteinander verbunden hat. Es gelang zudem, eine theoretische Basis für verbesserte Nachhaltigkeit auf einem soliden wissenschaftlichen Fundament zu schaffen und Maßnahmen zu entwickeln, um die Kenntnisse in die Praxis umzusetzen. Eine Analyse ergab jedoch, dass die Übertragbarkeit auf andere Regionen als die russischen und kasachischen Grünland-/Waldbiome einschränkt ist. Dies liegt unter anderem an den biophysikalischen Merkmale (z. B. Klima), den politischen Systemen, dem kulturellen Verständnis und den wirtschaftlichen Möglichkeiten, Nachhaltigkeit zu unterstützen.


Prof. Dr. Norbert Hölzel arbeitet am Institut für Landschaftsökologie der Universität Münster.

Veröffentlichungen

Fleischer, E., Khashimov, I., Hölzel, N., Klemm, O. (2016): Carbon exchange fluxes over peatlands in Western Siberia: Possible feedback between land-use change and climate change. Science of the Total Environment, 545–546: 424–433.
URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.073

Griewald, Y. (2016): Institutional economics of grain marketing in Russia: Insights from the Tyumen region. Journal of Rural Studies, 47: 21–30.
URL: https://doi.org/10.1016/j.jrurstud.2016.07.010

Mathar, W., Kämpf, I., Kleinebecker, T., Kuzmin, I., Tolstikov, A., Tupitsin, S., Hölzel, N. (2016): Floristic diversity of meadow steppes in the Western Siberian Plain: Effects of abiotic site conditions, management and landscape structure. Biodiversity and Conservation, 25(12): 2361–2379.
URL: https://doi.org/10.1007/s10531-015-1023-4

Kämpf, I., Mathar, W., Kuzmin, I., Hölzel, N., Kiehl, K. (2016): Post-Soviet recovery of grassland vegetation on abandoned fields in the forest steppe zone of Western Siberia. Biodiversity and Conservation, 25(12): 2563–2580.
URL: https://doi.org/10.1007/s10531-016-1078-x

Kämpf, I., Hölzel, N., Störrle, M., Broll, G., Kiehl, K. (2016): Potential of temperate agricultural soils for carbon sequestration: A meta-analysis of land-use effects. Science of the Total Environment, 566–567: 428–435.
URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.05.067

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Wissenschaftsporträt

Neue Strategien für die Waldsteppe

Wissenschaftsporträt Foto: N. Hölzel

Die Moore, Wälder und Steppen in Westsibirien zählen zu den wichtigsten Kohlenstoffsenken der Welt. Weil in der Region der Bedarf an Ackerflächen zunimmt, droht der Kohlenstoff freigesetzt zu werden. Das könnte den Klimawandel beschleunigen. Wissenschaftler aus Deutschland und Russland wollen nun Fakten liefern, um den Landnutzungswandel nachhaltig zu gestalten.

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SASCHA

Projektvorstellung - Nachhaltiges Landmanagement und Anpassungsstrategien an den Klimawandel für den Westsibirischen Getreidegürtel

Forschungsprojekt Sascha

Nachhaltiges Landmanagement in West-Sibirien


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  • Durch Herbizideinsatz abgetöteter Unterwuchs in einer Kautschunkplantage Foto: G. Langenberger
  • Reisfeld und geerntetes Maisfeld Foto: J. Liu
  • Sammelstelle für den gezapften Latex, der zur Weiterverarbeitung in Fabriken gebracht wird Foto: G. Langenberger
  • Gerodete Landschaft für die Neuanlage von Kautschukplantagen Foto: G. Langenberger
  • Mekong Fluss Foto: J. Liu
  • Typische Landschaft der Projektregion Foto: G. Langenberger
  • <i>Alpinia oxyphylla</i>,  eine Medizinalpflanze als Unterbau in einer Kautschukplantage  Foto: G. Langenberger

Über das Projekt - SURUMER

In den vergangenen zehn Jahren hat sich die Weltproduktion von Naturkautschuk um drei Mio. Tonnen erhöht, etwa ein Drittel. Mehr als 30 Prozent des weltweit produzierten Naturkautschuks von 12 Mio. Tonnen wird derzeit von China verbraucht. Der Schwerpunkt der Produktion liegt in den tropischen Regionen Süd- und Südostasiens (mehr als 90 Prozent). Das südliche China (Präfektur Xishuangbanna), Vietnam, Laos und Kambodscha erfahren eine enorme Ausweitung des Kautschukanbaus.

Dem Ausbau der Kautschukplantagen fallen in erster Linie die zum indo-burmesischen Biodiversitäts-Hotspot gehörenden natürlichen Wälder zum Opfer, eine der bedeutendsten Biodiversitätsregionen der Welt. Dieser rapide Prozess hat direkte und indirekte Folgen für Ökosystemfunktionen und -leistungen sowie die Sozio-Ökonomie. Die komplexen und miteinander verbundenen Faktoren erfordern qualitative und quantitative Analysen der Ökosystemfunktionen und -leistungen, um neue und nachhaltige Landnutzungskonzepte zu entwickeln.

Das übergeordnete Ziel des Verbundprojekts „SURUMER“ ist daher, ein integratives, anwendbares und von Stakeholdern bewertetes Konzept zum nachhaltigen Kautschukanbau zu entwickeln. Die Projektergebnisse beziehen sich nicht nur auf den Forschungsbereich in Yunnan. Sie dienen vielmehr als Modell für die Kautschukanbaugebiete der gesamten Mekong-Region. Das Konzept basiert auf einem inter-, multi- und transdisziplinären Ansatz, um einerseits Trade-offs und Synergien zwischen Ökosystemfunktionen und -leistungen und andererseits sozio-ökonomische Ziele und Zwänge zu identifizieren.

Förderperiode: Dezember 2011 bis Juni 2017
Fördersumme: 4,6 Millionen Euro
Projektleitung: Universität Hohenheim

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Interview

mit Projektleiter Georg Cadisch

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Das Kautschukanbaugebiet in der Mekong-Region weitet sich vor allem seit Beginn des Jahrtausends drastisch aus. Einerseits verbesserte die Zunahme des Kautschuks, gekoppelt mit hohen Weltmarktpreisen, die Existenzgrundlage der Landwirte und den wirtschaftlichen Reichtum der Region. Andererseits wird die Mehrzahl der Kautschukplantagen als Monokultur angebaut, was eine großräumige Zerstörung diverser Wald- und Ernteflächen zur Folge hat. Diese Entwicklung geht einher mit einem Verlust der Pflanzenvielfalt und damit verbunden mit einer Degradation der Habitatqualität für die Tierwelt. Kautschukplantagen bieten rund 30 bis 50 Prozent weniger Wirbeltieren und Wirbellosen einen Lebensraum im Vergleich zu natürlichen Wäldern. Die Zahl der wilden Bienenarten verringert sich um mehr als 15 Prozent im Vergleich zu traditionellen landwirtschaftlichen Flächen. Dieser Landnutzungswandel wirkt sich auch auf andere Ökosystemdienstleistungen wie etwa Bodenfruchtbarkeit und Kohlenstoff-Sequestrierung aus. Die gegenwärtige Praxis des Kautschukanbaus beinhaltet einen intensiven Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, was den Verlust an fruchtbarem Land durch geringe Bodenbedeckung und Erosion fördert. Darüber hinaus bedingen reduzierte Infiltrationsraten und der damit verbundene Oberflächenabfluss eine höhere Überschwemmungsgefahr in flussabwärts gelegenen Gegenden. Dies bedroht die Wasserqualität. Letztere gibt Anlass zu großer Sorge, da Oberflächenwasser nicht nur für die ländliche Bevölkerung, sondern auch auf regionaler Ebene eine Hauptquelle für Trinkwasser ist. Des Weiteren verschlechtert die durch die Erosion verursachte Ablagerung von Feinsedimenten in Flussbetten die Habitatqualität von im Wasser lebendenden Tiergruppen wie etwa den Fischen.

Die hohen Marktpreise der Vergangenheit und die damit verbundene Nachfrage nach Kautschuk haben außerdem dazu geführt, dass sich Kautschukplantagen auf ungeeigneten Marginalstandorten wie etwa in Höhenlagen ausgebreitet haben. Unsere Analysen zeigen, dass dort ökologische Bedingungen die Rentabilität des Kautschukanbaus beeinträchtigen und dass 30 Prozent der Plantagen über 800 m Höhe selbst bei guten Marktbedingungen nicht rentabel sind.

Unsere Ergebnisse verdeutlichen, dass alternative Kautschukanbau-Konzepte sich vor allem darauf konzentrieren sollten, die Wasserqualität und die Landnutzungsplanung zu verbessern. So lässt sich das wirtschaftliche und ökologische Gleichgewicht der Region aufrechtzuerhalten.

Welche Erkenntnisse wurden aus SURUMER gewonnen?

Es ist wichtig, gemeinsame Ansatzpunkte mit den Stakeholdern zu finden, die Probleme, denen sie gegenüberstehen, zu erklären und damit ihr Interesse an dem Thema zu wecken. Diese Ansatzpunkte unterscheiden sich je nach Standpunkt der Stakeholder. Für den örtlichen Landwirt ist die Qualität des Trinkwassers, das direkt aus dem Oberflächenwasser gewonnen und von verschiedenen Landmanagementsystemen beeinflusst wird, von größter Wichtigkeit. Für Stakeholder auf regionaler Ebene sind Landnutzungskonzepte, die Anforderungen der Umwelt und der Ökonomie erfüllen, ausschlaggebend.
Landwirtschaftssysteme, die auf Anbaukulturen basieren, sind je nach Lage des Weltmarkts und der lokalen Rahmenbedingungen einem raschen Wandel unterlegen. Das muss bei der analytischen Beurteilung berücksichtigt werden.
Die Szenarien, die wir vor drei Jahren entwickelt haben, umfassen einen Zuwachs der Kautschukplantagen um 2 Prozent pro Jahr. Jüngste Zahlen belegen jedoch, dass diese Annahme aufgrund der schwankenden Kautschukpreise und einer Verlagerung hin zu anderen Kulturen wie Bananen nicht mehr aktuell ist.
Basierend auf einem transdisziplinären Prozess müssen alternative Konzepte für den Kautschukanbau zusammen mit den Stakeholdern konzipiert werden. Wissenschaftliche Analysen, die die Ergebnisse und Wechselwirkungen der Landnutzungsszenarien verdeutlichen, werden von den Stakeholdern validiert. Lokale Akteure können sie so an ihre Bedürfnisse anpassen.
Diese interdisziplinären und transdisziplinären Prozesse erfordern ein großes Engagement aller Stakeholder und Wissenschaftler. Die Wissenschaftsdisziplinen müssen ihre Ziele entsprechend dem Gesamtziel des Projekts definieren und ihre Ansätze auf andere Disziplinen ausrichten. Dies verursacht mehr Arbeit, schafft jedoch auch neue Synergien. Vor allem junge Wissenschaftler, die sich nur auf ihre eigene Disziplin konzentrieren, können sich so in einem interdisziplinären Dialog engagieren. Der für die interdisziplinäre und transdisziplinäre Arbeit erforderliche Aufwand wird jedoch oft sowohl von der Wissenschaft als auch von den Forschungsfördereinrichtungen unterschätzt.

Auf welche Weise können die Ergebnisse von SURUMER auf andere Regionen der Welt oder auf die Praxis übertragen werden?

Wesentlich für eine erfolgreiche Umsetzung alternativer und nachhaltigerer Kautschuk-Managementpraktiken ist, die Interessen der Stakeholder zu verstehen und zu berücksichtigen. Hierzu gehören lokale Beschränkungen wie der Arbeitskräftemangel und die Wirtschaftlichkeit. Daher führten wir Feldversuche mit einheimischen und bedrohten tropischen Baumarten durch, die in bestehende Kautschukplantagen gepflanzt wurden.. Diese dadurch bereicherten Plantagen bieten ein Refugium für bedrohte Pflanzenarten. Im Hinblick auf die Wasserqualität entwickelten wir ein Programm mit reduziertem Herbizideinsatz, das die Anforderungen an die Unkrautkontrolle erfüllt und gleichzeitig freien Zugang zum Anzapfen der Bäume ermöglicht. Dadurch verbesserte sich die Wasserinfiltration, die Erosion ging zurück. Dies trug dazu bei, die Wasserqualität in flussabwärts gelegenen Bereichen stabil zu halten. Diese Maßnahmen werden gegenwärtig mithilfe der lokalen Gemeinschaften verstärkt, indem Gewässerrandstreifen zum Schutz von Ufern und Oberläufen bepflanzt werden. Derlei Konzepte haben auch Einzug in das WOCAT‐Buch mit dem Titel „Making sense of research for sustainable land management“ gehalten, das Ergebnisse für die Praxis aus dem SULAMA -Projekt integriert.
Unter Berücksichtigung des regionalen Fünf‐Jahresplans der Regierung überprüften wir die Vorteile der Zusatzmaßnahmen, zu denen zum Beispiel die Beschränkung des Kautschukanbaus auf Höhenlagen unter 900 Metern und einer Hangneigung von weniger als 23 Grad, kombiniert mit dem oben genannten verbesserten Unkrautmanagement und den Gewässerrandstreifen, zählt. Computersimulationen lassen darauf schließen, dass diese Maßnahmen die gesamten Ökosystem-Leistungen um 3,4 Prozent erhöhen könnten. Und sogar in Gebieten mit weniger als 12 Prozent Kautschukanbau ließen die Maßnahmen den Indikator für die Ökosystem-Leistungen „Wasserqualität“ und „nachhaltige Landwirtschaft“ um mehr als 20 Prozent steigen.
In einer Reihe von sechs, in Zusammenarbeit mit Kommunalverwaltungen und anderen Entscheidungsträgern auf Präfekturebene abgehaltenen Stakeholder-Workshops, einem Schulungsworkshop sowie einer Vielzahl Gruppendiskussionen, die sich an Landwirte und Dorfoberhäupter richteten, wurden die aktuelle Situation, vorliegende Ergebnisse und Wege für einen nachhaltigeren Kautschukanbau diskutiert. Dieser Prozess einschließlich der Ergebnisse unserer Szenarien-Modellierung ist bei regionalen Akteuren während unseres letzten Stakeholder-Workshops auf positive Resonanz gestoßen. Dies könnte ein interessanter Ausgangspunkt für das Konzept der nächsten Fünf‐Jahresplanstrategie der Regierung sein.
Auch wenn diese Maßnahmen lokal entwickelt und implementiert wurden, lassen sie sich generell auch auf andere Regionen in Südostasien anwenden, da viele der Maßnahmen einfach umzusetzen und wirtschaftlich interessante Alternativen sind.


Prof. Dr. Georg Cadisch ist Leiter des Fachgebiets Pflanzenbau in den Tropen und Subtropen an der Universität Hohenheim.

Veröffentlichungen

Blagodatskiy, S., Xu, J., Cadisch, G. (2016): Carbon balance of rubber (Hevea brasiliensis) plantations: a review of uncertainties at plot, landscape and production level. Agriculture, Ecosystems & Environment, 221: 8–19.
URL: https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.01.025

Langenberger, G., Cadisch, G., Martin, K., Min, S., Waibel, H. (2016): Rubber intercropping: a viable concept for the 21st century? Agroforestry Systems, pp. 1–20.
URL: https://doi.org/10.1007/s10457-016-9961-8

Yang, X., Blagodatskiy, S., Lippe, M., Liu, F., Hammond, J., Xu, J., Cadisch, G. (2016): Land-use change impact on time-averaged carbon balances: rubber expansion and reforestation in a biosphere reserve, South-West China. Forest Ecology and Management, 372: 149–163.
URL: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2016.04.009

Meng, L., Yang, X., Martin, K., Gan, J., Liu, Y., Gong, W. (2016): Movement patterns of selected insect groups between natural forest, open land and rubber plantation in a tropical landscape (southern Yunnan, SW China). Journal of Insect Conservation, 20(3): 363–371.
URL: https://doi.org/10.1007/s10841-016-9869-7

Liu, H., Blagodatsky, S., Giese, M., Liu, F., Xu, J., Cadisch, G. (2016): Impact of herbicide application on soil erosion and induced carbon loss in a rubber plantation of Southwest China. CATENA, 145: 180–192.
URL: https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.06.007

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Wissenschaftsporträt

Wege zu mehr Nachhaltigkeit beim Kautschukanbau

Wissenschaftsporträt

Naturkautschuk ist ein bedeutender Rohstoff für die Weltwirtschaft. Der Anbau von Kautschuk-Monokulturen hat jedoch auch negative Wirkungen auf bedeutende Prozesse im Naturhaushalt. Deutsche und chinesische Forscher arbeiten nun in einem gemeinsamen Projekt an Lösungen, die den Landwirten einen ökologisch und ökonomisch nachhaltigen Kautschukanbau ermöglichen.

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Video

SURUMER

Projektvorstellung - Kautschukanbau in der Mekong-Region der chinesischen Provinz Yunnan


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  • Okavango Einzugsgebiet Foto: M. Finckh
  • Arbeitsalltag der Frauen in Cusseque, Angola Foto: M. Finckh
  • Vermarktung von Paddelboote Foto: M. Finckh
  • Typische Fischfangs mit traditionellem Fanggeräte, Namibia Foto: M. Finckh
  • Lokaler Markt in der Nähe von Chitembo, Angola Foto: M. Pröpper
  • Wanderfeldbau (Maniok) in Cusseque Foto: H. Göhmann
  • Überschwemmungsgebiet direkt bei Rundu, Namibia Foto: H. Göhmann

Über das Projekt - The Future Okavango

Das interdisziplinäre Forschungsprojekt „The Future Okavango ‐ Wissenschaftliche Unterstützung für nachhaltiges Land- und Ressourcenmanagement im Okavango-Becken“ (TFO) brachte wissenschaftliche Kenntnisse für Entscheidungsträger. Sie ermöglichten ein integriertes grenzüberschreitendes Management für die Okavango-Region und eine nachhaltige und angemessene Nutzung ihrer Ökosystemleistungen. Die Ökosysteme der untersuchten Region, ein System aus Waldsavannen, Auen und ausgedehnten Feuchtgebieten, umfasst Teile Angolas, Botswanas und Namibias. Sie sind von globaler Bedeutung für Klima und biologische Vielfalt. Gleichzeitig sind die Ökosysteme durch die Auswirkungen eines rapiden Klimawandels, des Bevölkerungswachstums und der übermäßigen Nutzung der natürlichen Ressourcen bedroht.

Grundlegende Ökosystemprozesse und -funktionen wurden untersucht und ein Spektrum an neuem, auf innovativen wissenschaftlichen Methoden basierendem und in enger Zusammenarbeit mit Stakeholdern in der Region erarbeitetem Wissen zusammengestellt. Als eines der Projektergebnisse steht eine integrierte Beschreibung des Status quo für das Okavango-Becken sowie für die vier untersuchten Hauptstandorte zur Verfügung. Zentrale Ergebnisse und Empfehlungen wurden von dem interdisziplinären Forschungsteam in fünf Hauptthemen zusammengestellt: „Klima und Klimawandel“, „Wassernutzung, -verfügbarkeit und -management“, „Schutz und Management der natürlichen Ressourcen“, „Landwirtschaft und Ernährungssicherheit“ sowie „Gesellschaft und Lenkung“. Darüber hinaus wurden Projektionen für die Zukunft entwickelt, in denen Alternativen für die gegenwärtige Landnutzungsdynamik, Bevölkerungstrends und Managementpläne aufgezeigt werden. Sie sind ein zentrales Werkzeug, um Entscheidungsträgern zu einem besseren Verständnis der Konsequenzen ihrer Entscheidungen zu verhelfen.

Um die Ergebnisse zu verbreiten, wurde den Stakeholdern begleitet von Radiosendungen und Zeitungsartikeln eine Zusammenfassung des Projekts präsentiert. Dies ermöglicht Entscheidungsträgern, das Wissen zum Schutz der Ökosysteme und der Ressourcen einzusetzen und gleichzeitig das Wohl der Bewohner des Okavango- Beckens zu verbessern.

Förderperiode: September 2010 bis März 2016
Fördersumme: 7,5 Millionen Euro
Projektleitung: Universität Hamburg

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Interview

mit Projektleiter Norbert Jürgens

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Das wichtigste Ergebnis ist, dass das Land- und Ressourcenmanagement des Okavango-Einzugsgebietes als integriertes großes sozio‐ökologisches System nicht nachhaltig ist. Die gegenwärtige hohe Geschwindigkeit, mit der bislang noch intakte Landschaften in Kulturlandschaften umgewandelt werden, wird von einer drastisch steigenden Ressourcenausbeutung begleitet. Dies wird innerhalb der nächsten Jahrzehnte zu einer massiven Überbeanspruchung zentraler Ressourcen führen. Der Mangel an wichtigen Ressourcen birgt große Gefahren für die Region. Aus diesem Grund müssen Anpassungsmaßnahmen in großem Maßstab eingeführt werden. Die Diskussion und die Identifizierung machbarer, effizienter und akzeptabler Maßnahmen sollten jetzt einsetzen.

Die Ausweitung und die agroindustrielle Intensivierung der Landwirtschaft bringt eine nicht nachhaltige Beanspruchung der Wasserressourcen mit sich. Begleitet wird dies von großflächigen Rodungen, von einer durch Feuer bedingten Degradation der Miombo-Waldgebiete sowie von einem Rückgang von Fauna und Flora.

Es sind drei Transformations- und Degradationsprozesse zu beobachten:
Erstens werden, durch Armut bedingt, in der Subsistenzlandwirtschaft natürliche Wälder rasant in landwirtschaftliche Nutzflächen verwandelt.
Zweitens hat die Intensivierung der Produktion von Feuerholz, Nutzholz, Holzkohle, Stroh, Buschfleisch und Honig bedeutende Auswirkungen. Der Wandel hin zu Handel und Vermarktung von Produkten des Waldes haben eine Transformation der Wälder, eine Degradation (z. B. Holzressourcen) sowie den Rückgang zum Beispiel von größeren Wildtierarten zur Folge.
Der dritte wichtige Treiber der Transformation ist die Ansiedlung von agroindustriellen Betrieben. Diese Agro-Industrialisierung nimmt sowohl in der Größe als auch in der Anzahl rapide zu – vor allem in Gegenden, die einen hohen Wert für die kleinbäuerliche Landwirtschaft, den Tourismus und den Naturschutz haben.

Welche Erkenntnisse wurden aus TFO gewonnen?

Wissensaustausch und Bildung sind Voraussetzungen für einen erfolgreichen Übergang. Darüber hinaus fanden wir Potenziale, um das System zu verbessern. Naturschutz und nachhaltige Waldbewirtschaftung sind wichtige Anpassungs- und regionale Minderungsmaßnahmen in Bezug auf den Klimawandel. Wälder sollten in begrenztem Maß als Ressource für Möglichkeiten mit hohen Ertragschancen angesehen werden. Im Allgemeinen treten wir dafür ein, dass Schutzmaßnahmen auf lokaler Ebene eine stärke Betonung darauf haben sollten, Kommunen und Interessensvertretungen zu ermutigen anstatt Verordnungen ein größeres Gewicht zu geben. Die verantwortlichen Politiker stehen vor dem Problem, wertorientierte Entscheidungen zu treffen und Rahmenbedingungen zu schaffen, die den Schutz der Ökosysteme gewährleisten und die gleichzeitig für sozial nachhaltige Bewertungsprozesse und Umweltmaßnahmen sorgen sollen. Bildung, Schulungsmaßnahmen, Achtsamkeit, finanzielle Förderung und die Verbesserung der staatlichen Beratungsdienste sind ebenfalls Aspekte, die weiterer politischer Aufmerksamkeit und Finanzierung bedürfen. So lassen sich Anreize für Innovationen bieten, damit letztlich auch die Abhängigkeit von der relativ unproduktiven Subsistenzlandwirtschaft reduziert wird. Ebenso wichtig ist es, internationaler und intersektoraler Kommunikationsprozesse einzuleiten, um Konflikte zu vermeiden.

Auf welche Weise können die Ergebnisse von TFO auf andere Regionen der Welt oder auf die Praxis übertragen werden?

Die von uns analysierten und beschriebenen Transformationsprozesse können als Summe des menschlichen Einflusses auf Flussgebietslandschaften bezeichnet werden. Sie sind daher durchaus auf andere Flussbecken weltweit übertragbar. Das gleiche gilt für die gesellschaftlichen und politischen Antwortoptionen, die wir umrissen haben.


Prof. Dr. Norbert Jürgens arbeitet Biozentrum Klein Flottbek und Botanischer Garten der Universität Hamburg.

Veröffentlichungen

Revermann, R., Finckh, M., Stellmes, M., Strohbach, B., Frantz, D., Oldeland, J. (2016): Linking Land Surface Phenology and Vegetation-Plot Databases to Model Terrestrial Plant α-Diversity of the Okavango Basin. Remote Sensing, 8(5): 370.
URL: https://doi.org/doi:10.3390/rs8050370

Weinzierl, T., Wehberg, J., Böhner, J., Conrad, O. (2016): Spatial Assessment of Land Degradation Risk for the Okavango River Catchment, Southern Africa. Land Degradation & Development, 27(2): 281–294.
URL: https://doi.org/10.1002/ldr.2426

Pröpper, M., Gröngröft, A., Finckh, M., Stirn, S., De Cauwer, V., Lages, F., Masamba, W., Murray-Hudson, M., Schmidt, L., Strohbach, B., Jürgens, N. (2015): The Future Okavango - Findings, Scenarios and Recommendations for Action, Research Project Final Synthesis Report 2010–2015, 190 pages.
URL: http://www.future-okavango.org/downloads/TFO_Report_engl_compiled_small_version.pdf

Haiyambo, D.H., Chimwamurombe, P.M., Reinhold-Hurek, B. (2015): Isolation and screening of rhizosphere bacteria from grasses in East Kavango region of Namibia for plant growth promoting characteristics. Current Microbiology, 71(5): 566 –571.
URL: https://doi.org/10.1007/s00284-015-0886-7

Murray-Hudson, M., Wolski, P., Cassidy, L., Brown, M. T., Thito, K., Kashe, K., Mosimanyana, E. (2015): Remote Sensing-derived hydroperiod as a predictor of floodplain vegetation composition. Wetlands Ecology and Management, 23(4): 603–616.
URL: https://doi.org/10.1007/s11273-014-9340-z

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Wissenschaftsporträt

Die Zukunft des Okavangos

Okavango Delta Foto: M. Finckh

Der Okavango zählt zu den längsten Strömen im südlichen Afrika. Seine Wassermassen sind Lebensgrundlage vieler Menschen. Doch Übernutzung und Privatisierung bringen das Ökosystem in Gefahr. Verhindern wollen das deutsche Forscher. Ihre Expertise soll helfen, vor Ort alternative Nutzungsmodelle umzusetzen.

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Video

The Future Okavango

Projektvorstellung - Wissenschaftliche Unterstützung für nachhaltiges Land- und Ressourcenmanagement in der Okavangoregion

Sharing The Future Okavango research results
(englisch)

Forschungsergebnisse werden lokalen Stakeholdern in Angola, Botswana und Namibia vorgestellt


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  • Überfluteter Reisfeld Foto: D. Meinardi
  • Ananasplantage nach der Ernte im Distrikt Dai Loc, Provinz Quang Nam Foto: D. Meinardi
  • Za Hung Staudamm zur Wasserkraftnutzung. Provinz Quang Nam Foto: D. Meinardi
  • Reisbauern mit Wasserbüffeln nach der Reisernte in den Lowlands Foto: D. Meinardi
  • Landwirtschaftlich genutzte Fläche. Vietnam Foto: D. Meinardi
  • Vu Gia Fluss, Dong Giang district, Quang Nam province Foto: D. Meinardi
  • Junger überfluteter Reis, Direktsaat im Vu Gia und Thu Bon Fluessdelta Foto: D. Meinardi

Über das Projekt - LUCCi

Bevölkerungswachstum, wirtschaftliche Entwicklung und sich verändernde klimatische Bedingungen setzen die Land- und Wasserressourcen in Südost-Asien unter Druck. Vietnam mit seiner langen Küstenlinie gehört aufgrund der hydrometeorologischen Extreme und des Meeresspiegelanstiegs zu den am meisten durch den Klimawandel bedrohten Ländern. In den zentralen Provinzen Quang Nam und Da Nang wird die sozioökonomische Entwicklung, insbesondere die landwirtschaftliche Produktion, die städtische Wasserversorgung, die Infrastruktur und die Tourismusbranche durch häufige Dürreperioden, Überschwemmungen und das Eindringen von Salzwasser stark beeinträchtigt. Das Forschungsprojekt „Interdependenzen zwischen Klimawandel und Landmanagement “ (Land Use and Climate Change Interactions – LUCCi) zielt darauf ab, eine wissenschaftliche Basis zur Entwicklung von Strategien für nachhaltige Land- und Wassernutzung für das Vu Gia Thu Bon (VGTB) Flussbecken zu entwickeln. Es umfasst die Provinzen Quang Nam und Da Nang. Mithilfe interdisziplinärer Forschungskonzepte wurde eine Vielzahl von Szenarien erstellt. Sie prognostizieren die zu erwartende regionale sozio-ökonomische Entwicklung, die regionale Planung, Prognosen der Klimaentwicklung und potenzielle hydroklimatische Gefahren, Schätzungen der THG-Emissionen sowie die dadurch verursachten Veränderungen der Bodenbedeckung und der Verfügbarkeit von Wasserressourcen. In allen Phasen des Projekts waren Stakeholder aus den Bereichen Wassermanagement, landwirtschaftliche Bodennutzung, Städteplanung, Wasserenergie, Forstwirtschaft und Biodiversität sowohl auf nationaler als auch auf Provinz-, Bezirks- und Kommunalebene daran beteiligt, Informationen, Forschungsbedarf, Datenverfügbarkeit und Planungsdefizite in der Region zu diskutieren.

Mit dem Ziel, die Ergebnisse des Projekts LUCCi in die Provinz- und Landesplanungsprozesse einzubeziehen, haben wir Stakeholder-freundliche Informationsprodukte als Zahlen, Videos, Broschüren und Poster für die beteiligten Institutionen ausgearbeitet. Diese stehen am VGTB-Informationszentrum in Da Nang zur Verfügung. Mit dem Zentrum unterstützen wir sektorenübergreifende Kommunikations- und Planungsprozesse, indem wir ein Flussbecken-Informationssystem für den VGTB sowie Beratungsdienste für Stakeholder und Forscher anbieten.

Förderperiode: Juli 2010 bis März 2016
Fördersumme: 4,0 Millionen Euro
Projektleitung: Institute for Technology and Resources Management in the Tropics and Subtropics (ITT), Technische Hochschule Köln

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Interview

mit Projektleiter Lars Ribbe

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Wie wichtig die LUCCi-Ergebnisse waren, sieht man vor allem im Wasser- und Landwirtschaftssektor sowie im Ökosystem- oder Landnutzungssektor. Zu den wesentlichen Herausforderungen des Wassersektors im VuGia‐ThuBon Flussbecken zählen Dürreperioden, die geringe Strömung durch das Eindringen von Salzwasser, Hochwasser und Stürme. Angesichts des starken Ausbaus der Wasserkraft in der Region sind diese Probleme grundsätzlich auf das Staudamm-Management im Becken zurückzuführen.

Die Projektergebnisse trugen zu einem besseren Verständnis des hydrologischen Systems bei. Wir modellierten zum Beispiel das hydrologische System, einschließlich des Talsperrenbetriebs, der geringen Strömung und des Eindringens von Salzwasser aus dem Meer. Daraus konnten wir konkrete Vorschläge ableiten, wo Stauanlagen gebaut werden sollten oder wie das Kanalnetz geändert werden muss, um das Salzwasser-Problem anzugehen. Im Hinblick auf das Hochwassermanagement haben wir ein Hochwasserrisikomodell eingesetzt. Es verdeutlicht, welche Gebiete sowohl unter gegenwärtigen als auch unter zukünftigen Landnutzungs-Entwicklungsplänen von Hochwasser bedroht sind. Beim Management von Staudämmen untersuchten wir die Wechselwirkungen zwischen dem Betrieb von Staudämmen zur Energiegewinnung, dem Schutz vor Überschwemmungen und Dürren sowie der Wasserversorgung für die Landwirtschaft.

Darüber hinaus entwickelten wir ein Konzept, um die dringendsten Probleme des Landwirtschaftssektors in der Region zu bewältigen. Dazu zählen die Ineffizienz der Wassernutzung und THG-Emissionen aus landwirtschaftlichen Produktionssystemen. Die dominierende Kulturpflanze in der Region ist Reis – eine Kulturpflanze, die mit Emissionen von Methan in Verbindung steht. Um gegen die Abgabe von Methangasen anzugehen, schlugen wir vor, die Technologie eines abwechselnden Bewässerung und Trocknung einzusetzen. Außerdem demonstrierten wir, wie die Wassernutzungseffizienz mit dieser Methode verbessert werden kann. Auf dem Gebiet der Ökosysteme untersuchten wir Waldsysteme in Bergregionen und die Biodiversität. Wir empfahlen, Schutzgebiete oder Schutzkorridore für die Biodiversität in den oberen Bereichen der Beckenlandschaft einzurichten. Des Weiteren überprüften wir die aktuellen Bodenkohlenstoffvorräte sowie die Kohlenstoffdynamik von Landnutzungsänderungen und von Forstsystemen. Im Küstenbereich untersuchten wir Optionen für eine ökosystembasierte Anpassung. Dabei setzten wir Küstenauen und Mangrovenwälder als Schutz vor Klima-Extremen wie insbesondere Stürme ein.

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Prof. Dr. Lars Ribbe arbeitet am Institute for Technology and Resources Management in the Tropics and Subtropics (ITT) der Technischen Hochschule Köln.

Veröffentlichungen

Laux, P., Nguyen, P.N.B., Cullmann, J., Van, T.P., Kunstmann, H. (2017): How many RCM ensemble members provide confidence in the impact of land-use land cover change? International Journal of Climatology, 37(4): 2080–2100.
URL: https://doi.org/10.1002/joc.4836

Firoz, A. B. M., Nauditt, A., Fink, M., Ribbe, L.: Quantifying human impacts on hydrological drought using a combined modelling approach in a tropical river basin in Central Vietnam, Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., in review, 2017.
URL: https://doi.org/10.5194/hess-2017-86

Nauditt, A., Ribbe, L. (Eds.) (2016): Land Use and Climate Change Interactions in Central Vietnam (LUCCi). Springer, Book series: Water Resources Development and Management, ISBN 978-981-10-2623-2.
URL: http://www.springer.com/de/book/9789811026232#aboutBook

Nehren, U., Hoang, H.D.T., M.A. Marfai. C. Raedig, Alfonso de Nehren, S., Sartohadi, J., Castro, C. (2016): Ecosystem services of coastal dune systems for hazard mitigation: Case studies from Vietnam, Indonesia, and Chile. In: Renaud, F.G., Sudmeier-Rieux, K., Estrella, M., and Nehren, U.: Ecosystem-based Disaster Risk Reduction and Adaptation in Practice. Springer, Series: Advances in Natural and Technological Hazards Research 42, ISBN 978-3-319-43633-3.
URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-43633-3

Raedig, C., Ho Dac Thai, H., Nguyen Duc, T., Nehren, U. (2015): Development of indicator sets for monitoring and better managing coastal ecosystems: a case study of Vietnamese mangrove and dune areas. Proceedings: Annual Meeting of the Society for Tropical Ecology 'Resilience of tropical ecosystems: future challenges and opportunities', Zürich.
URL: not available

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Wissenschaftsporträt

Pioniere in Zentral-Vietnam

Wissenschaftsporträt

Vietnam gilt als einer der Tigerstaaten in Asien, denn die Wirtschaft floriert seit Jahren ungebremst. Der Aufschwung birgt aber Nachteile für Landschaft und Natur. Gemeinsam wollen deshalb deutsche und vietnamesische Forscher in Zentral-Vietnam nachhaltige Nutzungssysteme erarbeiten. Diese scheinen dringend notwendig, denn die Region könnte zudem unter den Folgen des Klimawandels ganz besonders leiden.

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LUCCi

Projektvorstellung - Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel in Zentralvietnam

LUCCi summary
(englisch)

Projektübersicht - Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel in Zentralvietnam

Salinity monitoring
(englisch)

Nils Führer aus der Ruhr-Universität Bochum spricht über Salinitätsüberwachung

Flow discharge
(englisch)

Nguyen Thuy Linh, Studentin an der Fachhochschule Köln, spricht über Durchflussmessungen


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  • Tarimunterlauf im Sommer Foto: M. Disse
  • Euphrat-Pappeln sind auf eine regelmässige Überflutung angewiesen Foto: P. Keilholz
  • Versalzung der Böden Foto: P. Keilholz
  • Dorfleben in der Tarimregion Foto: P. Keilholz
  • Baumwolle, das landwirtschaftliche Hauptprodukt in Xinjiang Foto: C. Weik
  • Übergang  von der Taklamakan Wüste  in die Tugaiwälder mit Baumwollfeldern Foto: M. Disse
  • Hauptbewässerungskanal in der Oase Aksu Foto: P. Keilholz

Über das Projekt - SuMaRiO

Das Tarim-Flussbecken ist eine große, einzigartige und aride Region von extremer Anfälligkeit. Geprägt ist es von kontinentalem Klima mit enormen jährlichen und täglichen Temperaturunterschieden. Es ist im weltweiten Vergleich die Region, die am weitesten von Ozeanen entfernt ist. Deshalb ist der Niederschlag gering und sehr selten: Er beträgt im Jahr nicht mehr als 50 mm. Dementsprechend hängen alle wirtschaftlichen Aktivitäten, insbesondere die Landwirtschaft, das städtische Leben und die natürlichen Ökosysteme, vom Flusswasser als wichtigste Wasserquelle ab.

Der Tarim, der größte Fluss des gleichnamigen Beckens, wird von der Schnee- und Gletscherschmelze der Gebirge gespeist. Die Abflussmenge in den Tarim hat in den vergangenen Jahrzehnten zugenommen. Prognosen sagen jedoch eine Abnahme der Wasserversorgung innerhalb dieses Jahrhunderts voraus. Die starke Ausweitung der Bewässerungslandwirtschaft in Oasen entlang den Flüssen seit den 1950er Jahren führte zu einem starken Rückgang der Flussströmungen. Dies hatte eine Degradation der Auenvegetation zur Folge. Zudem versalzten die landwirtschaftlich genutzten Böden, die nicht mehr genutzt werden konnten. Es gibt eine eindeutige Wechselwirkung zwischen den Einkommen aus der Bewässerungslandwirtschaft (hauptsächlich Baumwolle) und den Kosten der Ökosystemfunktionen und den Ökosystemleistungen.

Im Rahmen des Projekts wurde ein hydrologisches Modell (MIKE HYDRO) für nachhaltiges Wassermanagement entlang des Tarims erstellt. Das Forschungsgebiet wurde dafür in vier Unterregionen geteilt: Alar‐Xinqiman (A), Xinqiman‐Yingbaza (B), Yingbaza‐Qiala (C) und Qiala‐Taitema Lake (D). Eine beträchtliche Menge an Wasser zur Bewässerung kann gespart werden, indem die Landnutzung geändert wird. Mehr als 100 mm des jährlich für die Bewässerung erforderlichen Wassers könnte gespart werden, indem man die Landwirtschaft in den Abschnitten A und B reduziert. In beiden Abschnitten könnte das Wasserdefizit für die Bewässerung um 25 Prozent verringert werden. Der Rückgang der Landwirtschaft im Oberlauf könne große Vorteile für alle Teile des Einzugsgebietes mit sich bringen. Die Ergebnisse der MIKE HYDRO-Simulationen können bei Entscheidungen für ein nachhaltiges Wasser- und Landmanagement im Tarim-Becken helfen.

Die Ökosystemleistungen werden in einem Entscheidungsunterstützungssystem (Decision Support System, DSS) unter Verwendung von Indikatoren präsentiert. Diese Indikatoren werden benutzt, um im DSS geplante Managementmaßnahmen zu beurteilen. Für jede vorgeschlagene Maßnahme werden die DSS-Indikatoren berechnet. Mithilfe der zuvor angegebenen Ziele wird ein Zielerreichungsgrad/Nutzwert erreicht. Durch die gewichtete Aggregation der Nutzwerte wird für jede Managementmaßnahme eine Punktzahl vergeben, so dass die Maßnahmen miteinander verglichen werden können. Für diese Aggregation wird die Bedeutung der Stakeholder, die in den Workshops mit den Stakeholdern definiert wurde, eingesetzt.

Chinesische Wissenschaftler zeigten großes Interesse am DSS. Sie bewerteten es als sehr hilfreich, um Auswirkungen von Land- und Wassermanagementmaßnahmen an Ökosystemleistungen im Tarim-Einzugsgebiet zu analysieren.

Förderperiode: März 2011 bis Februar 2016
Fördersumme: 7,5 Millionen Euro
Projektleitung: Technische Universität (TUM) München

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Interview

mit Projektleiter Markus Disse

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Die Zuflüsse der in den Tarim mündenden Flüsse Hotan, Yarkant und Aksu wurden im Modell simuliert. Es wird bis zum Jahr 2030 einen Anstieg der Zuflussmenge des Aksus geben. Bis zum 2050 wird die Zuflussmenge zurückgehen.
Tröpfchenbewässerung unter Plastikmulch mit Tropfleitungen für vier Pflanzenreihen wirkt sich negativ auf das Pflanzenwachstum zu Beginn der Pflanzenentwicklung aus. Bewässerung mit einer Tropfleitung für zwei Pflanzenreihen befeuchtet den Wurzelbereich besser.
Ergebnisse aus einem hydrologischen Modell zeigen, dass die Quelle des Bewässerungswassers ausschlaggebend für die Versalzung und die Degradation der Böden ist.

Das Volumen der Grundwasserneubildung steht in direktem Verhältnis zur Intensität der jährlichen Überschwemmungen des Tarims.
Der Rückgang der landwirtschaftlichen Nutzfläche an den oberen Flussläufen ist von großem Vorteil für die Wasserverfügbarkeit an den mittleren und unteren Flussläufen. Eine Ausweitung der Agrarfläche an den unteren Flussläufen erhöht das Wasserdefizit und sollte vermieden werden. Bei einer Reduzierung des gesamten im Boden verfügbaren Wassers um 40 Prozent verringerte sich der Baumwollernteertrag um 6 Prozent im Vergleich zu Erträgen bei einer Bodenwasserverfügbarkeit von 70 Prozent.
Erstellt man ein Grundwassermodell, lässt sich empfehlen, die aktuelle Praxis der Grundwasserneubildung durch die natürliche Überflutung der Tarim-Auen fortzusetzen, um die Tugai-Wälder wiederzubeleben.
Das Absinken des Grundwasserspiegels kann nicht nur an Standorten, die weit vom Grundwasser entfernt sind, eine deutliche Abnahme der Produktivität der Euphrat-Pappel (Populus euphratica) zur Folge haben, sondern auch an Standorten, die relativ nah am Grundwasser liegen.
Aufgrund steigender Arbeits- und anderer Produktionskosten wird Baumwolle als eine der unrentabelsten Kulturpflanzen in den kommenden Jahren gesehen.
Lokal angepassten, typischen einheimischen Pflanzenarten sollte bei der Stadtbegrünung Vorrang gegeben werden.
Um volumetrische Wasserpreise umzusetzen und zu bezuschussen, ist eine verbesserte Zusammenarbeit zwischen Wasserbehörden (Wasserpreispolitik) und Agrarbehörden (Subventionen) erforderlich.
Das SuMaRiO-Entscheidungsunterstützungssystem (DSS) ist dafür ausgelegt, Stakeholdern zu helfen, die Konsequenzen von Maßnahmen im Tarim-Becken beurteilen wollen.

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Prof. Dr. Markus Disse ist Inhaber des Lehrstuhls für Hydrologie und Flussgebietsmanagement an der Technischen Universität München.

Veröffentlichungen

Disse, M. (2016): Sustainable land and water management of River Oases along the Tarim River, Proc. IAHS, 373: 25–29.
URL: https://doi.org/10.5194/piahs-373-25-2016

Thomas, F.M., Jeschke, M., Zhang, X., Lang, P. (2016): Stand structure and productivity of Populus euphratica along a gradient of groundwater distances at the Tarim River (NW China). Journal of Plant Ecology, rtw078.
URL: https://doi.org/10.1093/jpe/rtw078

Keilholz, P., Disse, M., Halik, Ü. (2015): Effects of Land Use and Climate Change on Groundwater and Ecosystems at the Middle Reaches of the Tarim River Using the MIKE SHE Integrated Hydrological Model. Water, 7: 3040–3056.
URL: https://doi.org/10.3390/w7063040

Rumbaur, C., Thevs, N., Disse, M., Ahlheim, M., Brieden, A.. Cyffka, B.. Duethmann, D., Feike, T., Frör, O., Gärtner, P., Halik, Ü., Hill, J., Hinnenthal, M., Keilholz, P., Kleinschmit, B., Krysanova, V., Kuba, M., Mader, S., Menz, C., Othmanli, H., Pelz, S., Schroeder, M., Siew, T.F., Stender, V., Stahr, K., Thomas, F.M., Welp, M., Wortmann, M., Zhao, X., Chen, X., Jiang, T., Luo, J., Yimit, H., Yu, R., Zhang, X., Zhao, C. (2015): Sustainable management of river oases along the Tarim River (SuMaRiO) in Northwest China under conditions of climate change. Earth System Dynamics, 6(1): 83–107.
URL: https://doi.org/10.5194/esd-6-83-2015

Yang, Y., Disse, M., Yu, R., Yu, G., Sun, L., Huttner, P., Rumbaur, C. (2015): Large-Scale Hydrological Modeling and Decision-Making for Agricultural Water Consumption and Allocation in the Main Stem Tarim River, China. Water 2015, 7(6): 2821–2839.
URL: https://doi.org/10.3390/w7062821

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Wissenschaftsporträt

Ein Managementplan für den Tarim

Wissenschaftsporträt

Das Tarim-Becken ist der wichtigste Standort für Baumwolle in China. Abhängig ist der Anbau aber vom Wasser, das der Fluss Tarim mit sich führt. Die künstliche Bewässerung sorgt jedoch für ökologische Probleme in der Region. Ein deutsch-chinesisches Forscherteam arbeitet nun an einem nachhaltigen Nutzungskonzept für die Oasenlandschaft.

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Video

SuMaRiO

Projektvorstellung - Nachhaltiges Management von Flussoasen entlang des Flusses Tarim / China

Politische Empfehlungen

Policy Recommendations SuMaRiO

Nachhaltiges Management von Flussoasen entlang des Flusses Tarim

Die Urumqi-Charta – Empfehlungen von Stakeholdern, um die Ausbreitung von Wüsten zu bekämpfen

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  • Landwirtschaft, Westsibirien Foto: A. Kozhanov
  • Winderosionsereignis im Deutschnationalen Rajon / Altaigebiet Foto: T. Meinel
  • Kulunda-Steppe in der Altai-Region Foto: G. Schmidt / P. Illiger
  • Maschine direkt für hochkontinentale Trockenackerbauregionen geeignet. Steppe Kasachstan, Region Kostanai Foto: Grunwald/Amazonenwerke
  • Aufnahme aus Flugzeug zeigt die Ackerflächen und Windschutzstreifen. Westlich von Barnaul Foto: M. Frühauf
  • Direktsaatparzellen nach der Aussaat in der Waldsteppe des Kulundagebietes Foto: T. Meinel
  • Gully-/Ovrag-Erosion am Alej-Fluss (südliche Kulunda-Steppe) Foto: M. Frühauf

Über das Projekt - KULUNDA

Das interdisziplinäre Projekt KULUNDA vereinte das Wissen deutscher und russischer Universitäten, außeruniversitären Forschungsinstituten und mittelständischer Unternehmen. Die wesentlichen Ziele von KULUNDA waren 1) den Degradations- und Wüstenbildungsprozess zu mindern sowie die Kohlenstoff-Sequestrierung im Boden zu stabilisieren und zu verbessern; 2) Ernteerträge zu erhöhen, indem nachhaltiges Landmanagement und Maßnahmen zur Rehabilitierung von Grünland-Ökosystemen implementiert und entwickelt werden, und 3) einen Beitrag zur ländlichen und regionalen Entwicklung zu leisten.

Die zentralen Errungenschaften sind neu entwickelte Methoden und Technologien (adaptierte sowjetische und moderne kanadische Systeme), um ökonomisch und ökologisch nachhaltige sowie klimafreundliche Landnutzung zu fördern. Diese Ergebnisse basierten (hauptsächlich) auf Feldversuchen in drei landwirtschaftlichen Unternehmen (mit unterschiedlichen Boden- und Klimabedingungen) und einer engen Zusammenarbeit zwischen russischen Landwirten und anderen Stakeholdern.

Die Hauptergebnisse sind wie folgt:
1) Die angepassten Anbausysteme sind rentabler aufgrund von höheren Bruttogewinnspannen.
2) Umfangreiche Varianten erzielen eine effizientere Wassernutzung, (vor allem bei einem Verzicht auf Bodenbearbeitung), eine stärkere Assimilierung und die höchsten Erträge. Minimale Bodenbearbeitung hatte eine Erhöhung der Aggregatstabilität zur Folge. Das bringt wiederum ein geringeres Risiko der Bodenerosion durch Wind sowie eine Zunahme der Bodenkohlenstoffvorräte, der Bodenfruchtbarkeit und des nutzbaren Bodenwassergehalts mit sich (nutzbare Feldkapazität).

In diesem Sinne leisten die Ergebnisse nicht nur einen Beitrag zum Boden- und Klimaschutz bzw. eine an das Klima angepasste Landnutzung, sondern auch zu einer erfolgreichen (nachhaltigen) regionalen Entwicklung entsprechend den Anforderungen der regionalen und bundespolitischen Programme.

Die Anpassung an die neue Technologie bedarf jedoch der Schulung; junge, potenziell qualifizierte Mitarbeiter kehren nicht in die ländlichen Gebiete zurück. Darüber hinaus sind landwirtschaftliche Betriebe aufgrund nicht finalisierter Landrechtsreformen, unsicherer Kredite und Ernteversicherungen zurückhaltend bei der Investition in neue Geräte. Dennoch haben frühe Anwender bereits damit begonnen, diese neuen Methoden und Technologien anzuwenden.

Förderperiode: Oktober 2011 bis September 2016
Fördersumme: 3,2 Millionen Euro
Projektleitung: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

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Interview

mit Projektleiter Manfred Frühauf

Was waren die wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse im Bereich nachhaltiges Landmanagement?

Wir konnten nachweisen, dass die Art und Intensität der ackerbaulichen Landnutzung in der Region Altai in den zurückliegenden 60 Jahren zu gravierenden Schäden im Boden, und hieraus resultierend zu weitergehenden nachteiligen ökosystemaren und agronomischen Folgen geführt haben. Diese haben so vor allem Auswirkungen auf die Erträge, auf die Acker-, aber auch auf die Grünlandstandorte und damit auf die Ökonomie und die Regionalentwicklung. Den KULUNDA-Wissenschaftlern gelang es, standortabhängige Wirkungszusammenhänge zwischen Bearbeitungsintensität und bodenphysikalischen Veränderungen, sowie der hierauf Einfluss nehmenden klimatischen Bedingungen deutlich zu machen. Mit Feldversuchen, bei denen Bearbeitungsintensitäten und Fruchtfolgen unter verschiedenen Klima- und Bodenverhältnissen hinsichtlich ihrer ökologischen und ökonomischen Folgen analysiert wurden, wurden insbesondere bodenphysikalische Parameter und ihre Wechselwirkungen zur Bodenfeuchte- und zur Ertragsdynamik detailliert beschrieben. Dabei wurde deutlich, dass z. B. durch intensive Bodenbearbeitung das natürliche Gefüge nachhaltig und damit Bodenaggregate, die eine maßgebliche Rolle für die Speicherung des Soil Organic Carbon spielen, zerstört werden. Dies führt zu einer Reduktion des gespeicherten Bodenkohlenstoffes, dessen Oxidation und Freisetzung in Form des Treibhausgases Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt. Der Boden wird damit verstärkt zur Quelle dieses Treibhausgases und forciert somit den anthropogenen Klimawandel, während mit der Abnahme des Bodenhumus eine erhöhte Winderosionsdisposition, verringerte Wasserspeicherfähigkeit und Bodenfruchtbarkeit einhergehen. Über diese Zusammenhänge, auch unter Berücksichtigung sozioökonomischer Effekte, war bisher für die Konversionsgebiete mit dominierendem Trockenfeldbau wenig bekannt.

Positiv anzumerken ist bezüglich der Ergebnisse von KULUNDA aber auch, dass wir interdisziplinär in einem breiten Netzwerk mit russischen Wissenschaftlern und regionalen Stakeholdern kooperiert haben. Durch die Implementierung der in Zusammenarbeit mit russischen Fachkollegen und Landnutzern gewonnenen Ergebnisse, aber auch ihre fortwährende Diskussion und Vorstellung auf Feldtagen sowie Weiterbildungsveranstaltungen, konnten wir nicht nur eine schnelle Übertragbarkeit in die Praxis für unsere Musterbetriebe, sondern darüberhinaus auch als „Leuchtturm“ für die gesamte Region des Altai Krai erreichen. Dies trug dazu bei, nicht nur den Landwirten, sondern auch den Stakeholdern aus der Politik und Verwaltung, die die strategischen Entwicklungskonzepte des Altai Krai (bis 2015) zu verantworten haben, Entscheidungshilfen für eine nachhaltige Landnutzung und Regionalentwicklungzur Verfügung zu stellen.

Im KULUNDA-Projekt wurde auch analysiert, welche ökonomischen Voraussetzungen, aber auch welche Folgen die neuen und alten Bearbeitungsverfahren haben,was sie kosten und welche Verfahren ökonomisch vorteilhaft für den Landwirt sein können. Gleichzeitig konnten wir auch analysieren, welche Steuerfaktoren, Erscheinungsformen und Folgen der akuten Landflucht auftreten und wie, insbesondere bei jungen Menschen, diese Prozesse zu bremsen sind und das Leben in den ländlichen Gebieten attraktiver zu gestalten ist.

Unterstützend für den Erfolg von KULUNDA war zudem, dass parallel zu unserem Forschungsvorhaben auch ein von den Halleschen Geographen mit der Altai-Universität Barnaul seit mehreren Jahren geführtes DAAD-Projekt läuft, in dem dortigen Studierenden in deutscher Sprache und mit naturwissenschaftlichen Methoden Kenntnisse der Umweltanalyse vermittelt werden. Dadurch haben wir auch den wissenschaftlichen Nachwuchs für unser KULUNDA-Projekt ausgebildet, der dieses Vorhaben für seine Qualifikation, aber auch zur Mitwirkung und Unterstützung der verschiedenen Teilprojekte effektiv nutzen konnte. Dies erscheint unter dem Blickwinkel der guten Ausbildung von jungen Menschen und ihrem nachhaltigen, dauerhaften Wirken in und für die Region bedeutsam.

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Prof. Dr. Manfred Frühauf leitet die Arbeitsgruppe Geoökologie am Institut für Geographie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.

Veröffentlichungen

Bischoff, N., Mikutta, R., Shibistova,O., Puzanov, A., Reichert, E., Silanteva, M., Grebennikova, A., Schaarschmidt, F., Heinicke, S., Guggenberger, G. (2016): Land-use change under different climatic conditions: Consequences for organic matter and microbial communities in Siberian steppe soils. Agriculture, Ecosystems and Environment, 235: 253–264.
URL:  https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.10.022

Grunwald, L.C., Belyaev, V.I., Hamann, M., Illiger, P., Stephan, E., Bischoff, N., Rudev, N.V., Kozhanov, N.A. Schmidt, G., Manfred Frühauf, M., Meinel, T. (2016): Modern Cropping Systems and Technologies for Soil Conservation in Siberian Agriculture in Mueller et al. (eds) Novel Methods for Monitoring and Managing Land and Water Resources in Siberia, Springer Water, Springer Cham Heidelberg New York Dordrecht London ISBN 978-3-319-24407-5; (chapter 31) pp. 681–718.
URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-24409-9 

Meyfroidt, P., Schierhorn, F., Prishchepov, A. V., Müller, D., Kuemmerle, T. (2016): Drivers, constraints and trade-offs associated with recultivating abandoned cropland in Russia, Ukraine and Kazakhstan. Global Environmental Change, 37: 1–15.
URL:  https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2016.01.003

Kraemer, R., Prishchepov, A. V., Müller, D., Kuemmerle, T., Radeloff, V. C., Dara, A., Terekhov, A., Frühauf, M. (2015): Long-term agricultural land-cover change and potential for cropland expansion in the former Virgin Lands area of Kazakhstan. Environmental Research Letters, 10(5): 054012.
ULR:  https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/5/054012

Frühauf, M., Meinel, T. (2014): Ökosystemkonversion in den temperierten Grasländern Südwestsibieriens: Steuerfaktoren, Etappen und Geoökologische Konsequenzen. Geoöko, Bd. XXXV, 2014/1-2: 5–38.
URL: http://paradigmaps.geo.uni-halle.de/kulunda/sites/default/files/Fr%C3%BChauf_Geo%C3%B6ko_35_1%2B2.pdf

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Wissenschaftsporträt

Neues Leben für die Steppe

Wissenschaftsporträt

Einst galt die Kulunda-Steppe in der Sowjetunion als wertvoller Getreidestandort. Doch mit dem Ende des Vielvölkerstaates in den 90er Jahren fielen viele Flächen aus der Nutzung. Das soll sich ändern. Ein deutsch-russisches Forschungsprojekt will nun dafür sorgen, dass der Landnutzungswandel möglichst nachhaltig ausfällt.

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Video

KULUNDA
(englisch)

Projektvorstellung - Wie verhindert man die nächste »Global Dust Bowl«?

Forschungsprojekt KULUNDA

Nachhaltiges Landmanagement in Süd-West-Sibirien

KULUNDA Projekt in Süd-West-Sibirien

Deutsch-russische Forschungsinitiative zur Erhaltung der Kulunda-Steppe

Bericht zum Forschungsprojekt KULUNDA

Bericht der deutsch-russischen Forschungsinitiative gegen den Klimawandel

Minimum Tillage and No-Till in western Siberia
(englisch)

Ein Video über intensive Landwirtschaft, die durch Monokulturen gekennzeichnet ist