Agroforstsysteme im Klimawandel
Agroforstsysteme im Klimawandel
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<strong>Agroforstsysteme</strong> <strong>im</strong> Kl<strong>im</strong>awandel<br />
Freese, Böhm, Quinkenstein, Repmann, Wöllecke
Nachhaltige Produktion von Bioenergie:<br />
‐ Integrierte Landnutzung für die Produktion von energetisch<br />
und stofflich verwertbarer Biomasse und Nahrungsmitteln<br />
‐ Erhalt von Kulturlandschaften<br />
‐ Erhöhung der Biodiversität<br />
‐ Erhöhung von Grundwasserqualität und<br />
Grundwasserneubildung<br />
‐ Entstehung eines neuen landschaftlichen Leitbildes<br />
These:<br />
<strong>Agroforstsysteme</strong> haben ein hohes Potential für die<br />
Bereitstellung von Biomasse bei gleichzeitig hoher Effizienz der<br />
Ressourcennutzung und Erbringung von Umweltleistungen.<br />
<strong>Agroforstsysteme</strong> sind eine ökonomisch tragfähige und politisch<br />
konsensfähige Alternative zu traditionellen Formen der<br />
Landnutzung.
Kurzumtriebsplantagen<br />
Kurzumtriebsplantagen sind<br />
Anpflanzungen von schnell<br />
wachsenden Baumarten bzw.<br />
Sorten, die innerhalb kurzer<br />
Umtriebszeiten hohe Erträge<br />
holzartiger Biomasse liefern.<br />
(bei ausschließl. energetischer<br />
Verwertung = Energiewald)
<strong>Agroforstsysteme</strong><br />
Bei einem Agroforstsystem handelt es sich<br />
um ein Landnutzungssystem, daß sowohl<br />
Elemente der Forstwirtschaft (mehrjährige,<br />
verholzte Pflanzen) als auch der Landwirtschaft<br />
(einjährige landwirtschaftliche Nutzpflanzen, Grünland)<br />
auf einer Bewirtschaftungsfläche integriert.<br />
Quelle: BUND Lemgo, 2008<br />
Quelle: wikipedia, 2008<br />
Beispiele: Hutewälder/ Dehesas,<br />
Streuobstwiesen, Alley-Cropping<br />
Quelle: wikipedia, 2008<br />
Quelle: Dupraz, 2005
5 Typen <strong>Agroforstsysteme</strong><br />
• Alley Cropping/Intercropping<br />
– rows of trees among rows of<br />
crops<br />
• Forest Farming<br />
– shade-tolerant crops planted in<br />
forests<br />
• Riparian Forest Buffer<br />
– forest along per<strong>im</strong>eter of streams<br />
and lakes<br />
• Silvopasture<br />
– pasture in the forest<br />
• Windbreak<br />
– forest around per<strong>im</strong>eter of<br />
agricultural field<br />
(USDA National Agroforestry Center)<br />
Main<br />
Focus of<br />
Recent<br />
Research<br />
www.ncga.com<br />
6
Agroforstsystem Alley-Cropping<br />
Alley-Cropping ist ein Agroforstsystem, bei dem holzartige Pflanzen in<br />
Heckenstrukturen angepflanzt und die dazwischen befindlichen Ackerstreifen<br />
mit landwirtschaftlichen Kulturen bestellt oder als Grünland genutzt werden
Agroforstsystem Alley-Cropping<br />
teilweise Beerntung der Gehölzstreifen gewährleistet dauerhafte<br />
Windschutzwirkung
Alley-Cropping – Versuchsfläche Welzow-Süd<br />
Norden<br />
Ackerstreifen<br />
Ackerstreifen<br />
24 m 24 m<br />
1,80 m 0,75 m<br />
Süden<br />
1,30 m
Alley-Cropping – Versuchsfläche Welzow-Süd
Alley-Cropping – Versuchsfläche Welzow-Süd
Alley-Cropping – Versuchsfläche Welzow-Süd
Agroforstsystem Alley-Cropping<br />
Durch die Integration von Heckenstrukturen<br />
entstehen ökologische Vorteilswirkungen für die<br />
dazwischen befindlichen Ackerkulturen<br />
• Humusgehalt (C-Senke)<br />
• Mikrokl<strong>im</strong>a<br />
• Nährstoff- und Wasserkreislauf des Bodens
Alley-Cropping<br />
Beeinflussung mikrokl<strong>im</strong>atischer Kenngrößen<br />
Einfluß und Intensität der mikrokl<strong>im</strong>atischen Veränderungen hängen in<br />
entscheidendem Maße von der Ausrichtung, Struktur und Höhe der<br />
Heckenstreifen ab<br />
größte windreduzierende Effekte bei Ausrichtung in Nord-Süd-Richtung<br />
höchster Beschattungsgrad bei Ausrichtung in Ost-West-Richtung<br />
Höhe der Gehölzstreifen ist wesentliche Best<strong>im</strong>mungsgröße für den<br />
Wirkungsbereich der Heckenstrukturen (höchste windbremsende Wirkung<br />
zwischen 4-12-fachem der Heckenhöhe (Nuberg, 1998))
Lage der Energielandschaft in Brandenburg<br />
Europe<br />
Germany<br />
Brandenburg<br />
Berlin<br />
Cottbus<br />
study area<br />
Böhm et al., 2009
„Real“ Laboratory<br />
in the Landscape<br />
(Welzow-South)<br />
• area: 170 ha<br />
• establishment: since<br />
2005<br />
• Actual 7 exper<strong>im</strong>ents
Alley-Cropping 2010 in INKA-BB<br />
70 ha Alley Cropping AG Forst e.G. / Vattenfall New Energy)
Soil C and N stocks in soil under different land<br />
use systems in the 0-10 and 10-20 cm layers.<br />
SP: Silvopasture, apple tree<br />
and grass use for > 50 years;<br />
SP-GL: Grassland for 4 years of<br />
use after > 46 years of silvopasture<br />
(apple tree + grass);<br />
SP-AR: Arable land for 4 years of<br />
use after > 46 years of silvopasture<br />
(apple tree + grass);<br />
AR: Arable land use for > 50<br />
years.<br />
(Matos et al., 2010,<br />
Agroforestry Systems)<br />
19
Carbon Allocation<br />
Biomass allocation in a 14-year<br />
year-old plantation of black locust on a<br />
post-mining site in Welzow-South<br />
Soil organic carbon:<br />
average increase of 2–4 t ha -1 yr -1 (0–30 cm soil depth)<br />
source: Quinkenstein et al. (2009), World Congress of Agroforestry 2009
Kohlenstoffgehalte <strong>im</strong> Boden in Abhängigkeit des<br />
Bestockungsalters<br />
Energiewald Welzow-Süd<br />
4,00<br />
C-Gehalt [%]<br />
3,50<br />
3,00<br />
2,50<br />
2,00<br />
1,50<br />
1,00<br />
0-3 cm<br />
3-10 cm<br />
10-30 cm<br />
0,50<br />
0,00<br />
14-jährig 10-jährig 3-jährig 2-jährig
Zuwachsentwicklung Robinie –<br />
Energiewald-Versuchsfläche Welzow-Süd<br />
4,5<br />
Zunahme des Wurzelhalsdurchmessers<br />
während vierjähriger Umtriebszeit<br />
1,8<br />
400<br />
Höhenzuwachs während<br />
vierjähriger Umtriebszeit<br />
160<br />
4,0<br />
3,5<br />
WHD<br />
0,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
350<br />
300<br />
Baumhöhe<br />
76<br />
140<br />
120<br />
WHD (cm)<br />
3,0<br />
2,5<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
1,3<br />
1,2<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
Zuwachs (cm)<br />
Baumhöhe (cm)<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
92<br />
133<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
Zuwachs (cm)<br />
0,5<br />
0,2<br />
50<br />
20<br />
0,0<br />
1<br />
2<br />
Vegetationsperiode<br />
3<br />
4<br />
0,0<br />
0<br />
1<br />
2<br />
Vegetationsperiode<br />
3<br />
4<br />
0
Energiewald – Tagebau Welzow-Süd<br />
Korrelationskoeffizient r = 0,8996
Ausblick<br />
‣Erstellung einer ökologisch-ökonomischen Gesamtbilanz<br />
‣Monitäre Bewertung von ökosystemare Dienstleistungen
Ökosystemare Dienstleistungen (Ecosystem Services)<br />
= Dienstleistungen, die von der Natur erbracht werden und vom<br />
Menschen genutzt werden können.<br />
• bereitsstellende Dienstleistungen (Nahrung, Wasser, Holz,<br />
Fasern, genetische Ressourcen)<br />
• regulierende Dienstleistungen (Kl<strong>im</strong>a, Überflutung, Krankheiten,<br />
Wasserqualität)<br />
• kulturellen Dienstleistungen (Erholung, ästhetisches Vergnügen,<br />
spirituelle Erfüllung)<br />
• unterstützende Dienstleistungen (Bodenbildung,<br />
Nährstoffkreislauf)
Ziel<br />
Bewertungsmatrix, als Entscheidungshilfe für die zuständige<br />
Politik als auch für Praktiker<br />
Verbindung zwischen den Ökosystemfunktionen<br />
(Bodenfruchtbarkeit, Nährstoffkreislauf, Humusakkumulation,<br />
Photosystheseleistung, Biomasseertrag) und<br />
Ökonomie (direkte, indirekte und nutzungsunabhängige Werte)
Alley-Cropping-Systeme können weitaus mehr leisten - neben<br />
der Erzeugung traditioneller landwirtschaftlicher Produkte<br />
werden bei dieser Anbauform auch nachwachsende Rohstoffe,<br />
<strong>im</strong> speziellen Fall holzartige Biomasse produziert, die für eine<br />
energetische und stoffliche Verwertung vorgesehen ist.<br />
Dieser Aspekt ist neu und für die Zukunft eine<br />
Schlüsselposition, wenn <strong>im</strong> Sinne dezentraler Stoffkreisläufe die<br />
Selbstversorgung mit Energie und nachwachsenden Rohstoffen<br />
<strong>im</strong> ländlichen Raum angestrebt wird.<br />
Dadurch wird die regionale Wertschöpfung verstärkt und die<br />
Etablierung regionaler Märkte unterstützt, wodurch der<br />
Landwirt mehr Einfluß auf die Preisgestaltung seiner Produkte<br />
bzw. die Erlössituation <strong>im</strong> Betriebsmaßstab gewinnt.
Agroforestry.EU<br />
Information on European Agroforestry, , Farm<br />
Woodlands and Farm Forestry<br />
„ Currently this links the activities of the three EU<br />
Countries with formal Agroforestry Networks<br />
(France, UK and Greece), but the Society is<br />
growing.“