Teilprojekt 1: Natur- und Ressourcenschutz / Landschaftsökologie

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Struktur Teilprojekt 1

Koordinator/Sprecher:
Prof. Dr. Karl-Heinz Feger
TU Dresden, Institut für Bodenkunde und Standortslehre

Kontakt:
TU Dresden
Institut für Bodenkunde und Standortslehre
Pienner Straße 19
01737 Tharandt

Tel.: +49 (0)35203 / 38 31806
Fax: +49 (0)35203 / 38 31388
Email:



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Partner und Arbeitspakete des Teilprojektes 1



Index Partner: Wissenschaft Praxis Industrie



AP 1.1  TUD 

TU Dresden
Institut für Bodenkunde und Standortslehre  
Feger, Karl Heinz 

Bewertungs- und Steuerungsoptionen von Landschaftswasser- und Stoffhaushaltsfunktionen

 
AP 1.2
TUD TU Dresden
Institut für allgem. Ökologie und Umweltschutz
Schmidt, Peter A.
Analyse und Bewertung von Konkurrenzen und Synergien bei der energetischen Nutzung des Biomassepotentials gehölzbestockter Ökosysteme und deren Integration in ein nachhaltiges Landmanagement aus Sicht von Naturschutz und Landschaftspflege.
AP 1.3
TUD TU Dresden
Institut für Waldwachstum und forstliche Informatik
Berger, Uta 
Expertensystem zur Bewertung und Prognose von biotisch-induzierten Ertragseinbußen bei Kurzumtriebsplantagen
AP 1.4
TUD TU Dresden
Institut für Waldbau und Forstschutz
Müller, Michael 
Überwachung und Management biotischer Risikofaktoren in großflächigen Kurzumtriebsplantagen



Problemstellung

Neben bestehenden Wäldern, deren Bewirtschaftung dem Nachhaltigkeitsgebot der Waldgesetzgebung unterliegt, gewinnen Begründung, Pflege und Nutzung von Gehölzen in der offenen Agrarlandschaft immer größere Bedeutung. Kurzumtriebsplantagen (KUP) mit schnellwachsenden Baumarten können nicht nur zu einem wichtigen Bestandteil nachhaltiger Energieversorgungskonzepte sondern gleichzeitig auch zum Ausgangspunkt innovativer Wertschöpfungsnetze auf regionaler Ebene werden.

Wesentliche Mengen an Dendromasse können nur produziert werden, wenn die seit Jahrzehnten bestehenden Anbauerfahrungen mit schnell wachsenden Baumarten wie Pappeln, Weiden und Robinien auf Bestandesebene auf signifikanten Flächen umgesetzt werden. Großflächiger Anbau ist – zumindest in Deutschland – ein Novum. Über ökologische Potenziale und Risiken, die bei verstärkter KUP-Verbreitung auf der landschaftlichen Skalenebene auftreten, ist dementsprechend bislang jedoch wenig bekannt.
Dies gilt insbesondere bezüglich der Interaktionen mit anderen Landnutzungssystemen und möglicher Synergiepotenziale im Bereich von Landschaftsfunktionen und Ökosystemdienstleistungen.




Gesamtzielsetzung des Teilprojektes

TP1 verfolgt als Gesamtziel, die kombinierten ökologischen Bedingungen und Auswirkungen der biologischen Produktion, des Schutzes natürlicher Ressourcen wie Boden und Wasser sowie des Natur- und Landschaftsschutzes bei der Erzeugung von Dendromasse (mit Schwerpunkt KUP) in den drei Modellregionen auf landschaftlicher Skalenebene zu bewerten und zu integrieren. Dadurch sollen Synergiepotenziale zwischen bislang meist isoliert betrachteten Sektoren erschlossen und genutzt werden. Gleichzeitig werden innovative und mit anderen Nutzungen abgestimmte Steuerungsmöglichkeiten identifiziert und erprobt.

Die in TP 1 erfolgende transdisziplinäre Analyse und Bewertung ökologischer Aspekte der Dendromasseerzeugung schaffen die Voraussetzungen für den Aufbau notwendiger Infrastrukturen und die Verteilung / Steuerung von Stoffströmen. Gleichzeitig werden Grundlagen gelegt für die Objektivierung der Diskussion bei vorhandenen Konflikt- bzw. Spannungsverhältnissen und unterschiedlicher Nutzungsinteressen in der Landschaft (z.B. Nahrungsmittelproduktion versus Energieversorgung; Aufforstung versus Grundwasserneubildung).
Durch das Zusammenwirken verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen wird es möglich, Synergien zu entwickeln und Optimierungen bestimmter Nutzungen vorzunehmen. Wichtige Instrumente sind hierbei die im TP 1 vorgesehenen Simulationsmodelle (wie z.B. zur Beschreibung der Populationsökologie von Schadinsekten oder des Wasser-, Kohlenstoff- und Nährstoffhaushalts). Mit den gewonnenen Erkenntnissen können nachhaltiger Anbau und Nutzung von Gehölzen in der Landschaft gefördert und auf Landschaftsebene Aspekte der Risikominderung und Dämpfung klimatischer Extremereignisse (Dürre, Hitze, Hochwasser, Stürme) berücksichtigt werden.




Inhalt und Verknüpfung der Arbeitspakete im Teilprojekt

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Struktur Teilprojekt 1

Die Verknüpfung der Arbeitspakete im Teilprojekt zeigt die Abbildung.



In Arbeitspaket (AP) 1.1 werden die boden- und wasserbezogenen Landschaftsfunktionen beim Anbau von Dendromasse in den drei Regionen modellgestützt erfasst und bewertet. Potenzielle Synergien und Risiken für den Wasser- und Stoffhaushalt werden identifiziert und bewertet. Dadurch werden Optionen für eine gezielte Steuerung aufgezeigt.
Betrachtet werden Wasserhaushalt (Grundwasserneubildung, Oberflächenabfluss / Erosion, Wasserqualität), Kohlenstoffhaushalt (C-Sequestrierung im Boden sowie ober- und unterirdischer Biomasse) und Nährstoffhaushalt (z.B. Stoffausträge durch Sickerwasser, Erosion und Ernte).

In AP 1.2 werden Nutzungskonflikte auf landschaftlicher Ebene aus Sicht des Naturschutzes analysiert und bewertet. Daraus werden Empfehlungen für die Integration von Naturschutzzielen in das nachhaltige Landmanagement erarbeitet. Schwerpunkt bildet hierbei eine naturschutzgerechte Nutzung des aktuellen Dendromassepotenziales und die gezielte Neuanlage gehölzbestockter Biotoptypen.
Die gehölzbestockten Ökosysteme, die Nutzungspotenziale aus Sicht des Naturschutzes bieten, werden ermittelt und differenzierte Kriterien für die naturschutzgerechte Nutzung des Dendromassepotenziales erarbeitet.

Daraus werden verschiedene Varianten für die Pflege und Nutzung (u.a. als Grundlage für die Abschätzung des Nutzungspotenzials in AP 3.2b) abgeleitet. Zusammen mit AP 1.1 werden Bewertungskriterien für die Neuanlage von Gehölzbeständen identifiziert, welche Synergieeffekte aus landschaftsökologischer und naturschutzfachlicher Sicht erzielen.

Das AP 1.4 widmet sich Fragen des Pflanzenschutzes.
Denn großflächige und miteinander in Wechselwirkung stehende KUP, zudem in Verflechtungsräumen mit land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen, sind eine Neuheit. Die grundsätzlich hohe Anfälligkeit derartiger Plantagen für biotische Schaderreger wird durch eine Flächenerweiterung zusätzlich gefördert, so dass eine Überwachung von Risikofaktoren sowie ein effektives Risikomanagement erforderlich sind.
Diese stehen jedoch auch in Wechselwirkung mit dem Risikomanagement im gesamten Verflechtungsraum. Ziel ist es daher, Verfahren zur Überwachung und des Risikomanagements für biotische Schaderreger in Kurzumtriebsplantagen anzuwenden, zu überprüfen und weiterzuentwickeln. Diese sollen mit den entsprechenden Verfahren in benachbarten Forst- und Agrarflächen verglichen und hinsichtlich vorhandener Wechselbeziehungen abgestimmt werden.

Die Ergebnisse fließen in AP 1.3 ein, in dem ein Expertensystem zur Bewertung und Prognose von biotisch induzierten Ertragseinbußen entwickelt und erprobt wird.

Ziel ist, ein simulationsbasiertes Expertensystem zu entwickeln, das als Prognoseinstrument eine optimale Klon-Mischung von KUP unter den jeweiligen Umweltbedingungen unterstützt. Diese Optimierung zielt hinsichtlich der für die Standortfaktoren zu erwartenden Dendromasseproduktion, die Anfälligkeit der Klone gegenüber Insekten und die Anordnung der Klone zur Verminderung der Ausbreitung und Vermehrung der Schädlinge ab. Das eigentliche Simulationsmodell ist räumlich explizit und individuenbasiert.




Erwartete Ergebnisse

  • Erfassung standorts- und landschaftsbezogener abiotischer und biotischer Informationen als Grundlage für die Optimierung von Landnutzungssystemen (Flächenauswahl, Baumarten- und Klonwahl, Düngung, Fruchtfolge, Risikobewertung, Flächenausschluss). Sie sind eine multipel verwendbare Planungsgrundlage für Unternehmen und Behörden sowohl der Land- und Forstwirtschaft als auch der Wasser- und Energiewirtschaft (z.B. EU-Wasserrahmenrichtlinie, Cross Compliance), des Naturschutzes sowie der Regionalplanung.
  • Für eine Kurzumtriebswirtschaft wird ein angepasstes Risikomanagement abgeleitet, ein Überwachungsverfahren für den Plantagenbetreiber aufbereitet und qualifiziert, sowie eine Prüfroutine für die Quantifizierung der Schadanfälligkeit der Klone abgeleitet, die nachfolgend auch bei Neuzüchtungen angewendet werden kann.
  • Ein für die Kurzumtriebswirtschaft einsetzbares generisches Simulationsmodell kann für verschiedene Regionen und Schädlingsarten eingesetzt bzw. erweitert werden. Die Nutzung der Ergebnisse erfolgt in Form von Ranglisten zur quantifizierten Entscheidungshilfe für die optimale Klon-Mischung der Plantagen sowie eines Expertensystems zur eigenständigen Durchführung von Simulationen und zur Prognose biotisch-induzierter Dendromasse-Ertragseinbußen von Kurzumtriebsplantagen.



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