Integration des Biodiversitätsschutzes in das …...Technische Universität München Integration des Biodiversitätsschutzes in das betriebliche Umweltmanagement der Agrarbetriebe

Technische Universität München

Integration des Biodiversitätsschutzes in das

betriebliche Umweltmanagement

der Agrarbetriebe und deren Bewertung

Dialogforum

„Nachhaltige landwirtschaftliche Landnutzung, Stoffflüsse und Biodiversität“

am 21. und 22. Juni 2010 in Dessau

K.-J. Hülsbergen und N. Siebrecht, Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme

Titel

Umweltmanagement

Umweltmanagement in Agrarbetrieben

Entwicklung und Erprobung eines in Landwirtschaftsbetrieben

anwendbaren Umweltmanagementsystems

  Entwicklung von Indikatoren und Modellen

  Anwendungen in Betrieben

  Einbindung in Managementsysteme

Wertschöpfungskette

Umweltmanagement in Wertschöpfungsketten

Hofpfisterei

Betrieb 1

Betrieb 2

Betrieb ...

Betrieb 30

Meyermühle Landshut

Filiale 1

Filiale 2

Filiale 3

Filiale n

Umweltbewertung landwirtschaftlicher Betriebe

im Rahmen der Produktökobilanz „Brot“

Übersicht ökologischer Indikatoren_1

Übersicht ökologischer Indikatoren

Indikator Umweltbereich

1 Stickstoffsaldo 2 Phosphorsaldo 3 Humussaldo 4 Pflanzenschutzintensität 5 Energieintensität 6 Treibhausgasemission 7 Bodenerosion 8 Bodenschadverdichtung 9 Biodiversitätspotenzial

10 Landschaftspflege

Bio

dive

rsitä

t

Luft

Was

ser

Bod

en

Res

sour

cen

Übersicht ökologischer Indikatoren_2

Übersicht ökologischer Indikatoren

Indikator Umweltbereich

1 Stickstoffsaldo + + ++ ++ +

2 Phosphorsaldo ++ ++ + +

3 Humussaldo ++ + +

4 Pflanzenschutzintensität + ++

5 Energieintensität ++ +

6 Treibhausgasemission ++

7 Bodenerosion ++ +

8 Bodenschadverdichtung ++

9 Biodiversitätspotenzial + ++

10 Landschaftspflege ++

Bio

dive

rsitä

t

Luft

Was

ser

Bod

en

Res

sour

cen

Neuentwicklung

Indikator Treibhausgase

Indikator: Emission von Treibhausgasen

  Energieeinsatz und CO2-Emissionen – Energiebilanz

  C-Sequestrierung von Böden – C-Bilanz

  N2O-Emissionen – N-Bilanz

CO2 eq / ha CO2 eq / GJ

Bild_N2O_Messung

Feldlabor und Hauben zur Messung des Spurengasaustauschs

(Helmholtz - TUM)

N2O-Dynamik

N2O Emissionen im Systemversuch Scheyern

N2O_Viehhausen

N2O Emissionen im Energiepflanzen-Fruchtfolgeversuch Viehhausen (unveröffentlich)

Nachhaltigkeits-Indikator: Emission von Treibhausgasen

C-Kreislauf_2

year 1999 - 2002 Inputs Outputs

33

342

127

109

3

1300 CO2-enteric ferm.

animals

market products

market products

CH4-enteric ferm.

CH4-manure

200 conservation loss

internal farm cycling

Scheyern organic farming system

choose year carbon kg ha-1 year-1

2803

1965 plant residues

204

Soil

Δ SOC

Plant 327

straw, green manure

34 seed

4081 feed, straw

5295 assimilation

3293 CO2-soil loss

781 rot loss

500 organic manure

conservation loss

Animal

1171 organic manure

yield

200

1587 feed, straw

Renewable Agriculture and Food Systems (2008): 23, 38-52.

C-Kreislauf_3

year 1999 - 2002

Inputs Outputs

7753

293

101

1095

-248

2764

3894

4501

3894

assimilation

organic Manure

seed

market products

CO2-soil loss

yield

straw, green manure

Plant

Soil

Δ SOC

plant residues


Scheyern conventionl farming system

choose year carbon kg ha-1 year-1

-248

Soil

Δ SOC

2764 straw, green manure

101 seed

4501 CO2-soil loss

1095 plant residues

year 1999 - 2002 Scheyern conventionl farming system


7753 assimilation

Plant

3894

yield

3894 market products

carbon kg ha-1 year-1 choose year

293 organic manure

Inputs Outputs

Renewable Agriculture and Food Systems (2008): 23, 38-52.

Bayern

Emissionsinventur von Betrieben im Tertiärhügelland (Küstermann, Prem, Engelmann & Hülsbergen 2007)

Schweinfurt

Landsberg a.L.

Landshut

München

Emission Treibhausgase_1

Energieinput und Emission von Treibhausgasen (Küstermann & Hülsbergen 2007)

Emis

sion

(kg

CO

2 eq

ha-

1 a-

1 )

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Energie-Input (GJ ha-1)

org int

y = -219 + 239 x r2 = 0,70

Emission Treibhausgase_2

Emission von Treibhausgasen je Produkteinheit (Küstermann & Hülsbergen 2007)

0

5

10

15

20

25

30

-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000

C-Sequestration (kg CO2 eq ha-1 a-1)

org int

Emis

sion

(kg

CO

2 eq

GJ-

1 )

Bewertungsfunktion_CO2

Bewertungsfunktion, Indikator Treibhausgasemission

20 15 25 10

Leistung

1,00

0,75

0,50

0,25

0

Treibhausgase (kg CO 2 eq GJ -1 )

Indikator_Erosion

Indikator: Wassererosion

  GIS- gestützte Abschätzung mit der ABAG

  Mittlerer Bodenabtrag (teilflächenspezifisch)

  Minderungspotentiale

Erosion_ABAG_2

Indikator: Wassererosion, GIS- gestützte ABAG

Daten erstellen Verrechnen der Faktoren

Hydrologische Modellierung

Gelände Modellierung

Wasserflüsse

Hydrologische Modellierung

Erosion

Potenzielle Bodenabträge durch Erosion

Indikator_Biodiversität

Indikator: Biodiversitätspotenzial

  Driving Force Indikatoren

  Einbindung in das Umweltmanagementsystem

  Modellvalidierung

Pressure-Indikator

Maßnahmen Schnittanzahl Überrollhäufigkeit

Strukturen Sortendiversität Fruchtartendiversität Fruchtgr.diversität Anteil biod. Fr.arten Durchs. Schlaggröße Randlängendichte

Inputs Anteil LF o. PS-Maßn. Durchs. Gefahrenkl. Düngungsniveau Anteil org. Dünger

Fauna (Taxa Klassen) Amphibia Reptilia Aves Mammalia Insecta Coleoptera Hymenoptera Lepidoptera

… Gastropoda Arachnida

Collembola

Flora (Taxa Klassen) Dicotyledoneae

Monocotyledoneae

Ranunculidae Caryophyllidae …

Orchidales Lillidae …

Organismen

Segetalflora

Grünlandflora AF mit Klärschlamm

Abiot. Wirkungen

Verdichtung

Phys. Beeinträchtig. Störungen

Flächenbedarf Flächenzerschneidung

Versauerung Eutrophierung

Toxizität Emissionen

Desertifikation Erosion

Versalzung

Vitalität

Nahrungsangebot

Habitatgröße

Habitatqualität

Population

Abundanz

Konkurrenz

Prädation

Migration/Immigration

Natalität/Mortalität

Biotische Wirkungen

Nahrungsqualität

Energieinput

Wirkungen?

Pressure






Collembola


Monocotyledoneae



Organismen

Segetalflora

Grünlandflora

Abiot. Wirkungen

Verdichtung






Vitalität

Nahrungsangebot

Habitatgröße

Habitatqualität

Population

Abundanz

Konkurrenz

Prädation



Biotische Wirkungen

AF mit Klärschlamm

Versalzung

Nahrungsqualität

Energieinput

Durchs. Schlaggröße

Pressure-Indikator

Pressure_1






Collembola


Monocotyledoneae



Organismen

Segetalflora

Grünlandflora

Abiot. Wirkungen

Verdichtung






Vitalität

Nahrungsangebot

Habitatgröße

Habitatqualität

Population

Abundanz

Konkurrenz

Prädation



Biotische Wirkungen

AF mit Klärschlamm

Versalzung

Nahrungsqualität

Energieinput

Schnittanzahl

Pressure-Indikator

Pressure_2






Collembola


Monocotyledoneae



Organismen

Segetalflora

Grünlandflora

Abiot. Wirkungen

Verdichtung






Vitalität

Nahrungsangebot

Habitatgröße

Habitatqualität

Populationsgröße

Abundanz

Konkurrenz

Prädation



Biotische Wirkungen

AF mit Klärschlamm

Versalzung

Nahrungsqualität

Energieinput

Pressure-Indikator

Pressure_3

Indikatoren_1

Biodiversitätspotenzial und Landschaftspflegeleistung

Gute fachliche Praxis Honorierbare Leistungen

Betriebsstruktur

Inputs

Verfahrensgestaltung

  Potenzielle Wirkungen

auf die Biodiversität

Wirkungen landwirtschaftlicher Produktionssysteme

Biodiversitätsfördernde Maßnahmen

(z.B. Grünlandextensivierung

und Vertragsnaturschutz)

Orientierung an

Agrarumweltprogrammen

Indikatoren_2

Biodiversitätspotenzial und Landschaftspflegeleistung

Biodiversitätspotenzial Landschaftspflegeleistung

Betriebsstruktur

Inputs

Verfahrensgestaltung

  Potenzielle Wirkungen

auf die Biodiversität

Wirkungen landwirtschaftlicher Produktionssysteme

Biodiversitätsfördernde Maßnahmen

(z.B. Grünlandextensivierung

und Vertragsnaturschutz)

Orientierung an

Agrarumweltprogrammen

Biodiversitätspotenzial_Paramet

er

Biodiversitätspotenzial – Parameter

Strukturen Inputs Maßnahmen

Betriebsstrukturen

-  Nutzungsstruktur Biotop- und Nischen- angebot

- Anbaustruktur Anbauspektrum und Kulturarteneinflüsse

- Flächenstruktur Vorkommen von Restflächen / Ökotonen

Stoffeinträge

- Intensität der Düngung (Eutrophierung)

-  Intensität des Pflanzenschutzmittel- einsatzes

-  Biotopqualität und Standortveränderung

Mechanisch-physikalische Effekte, Störungen und Nischenangebote

-  Maßnahmenhäufigkeit und -intensität

-  Gleichförmigkeit von Maßnahmen

-  Biotop- und Nischenangebot

Biodiversitätspotenzial_Paramet

er

Biodiversitätspotenzial – Nutzungs- und Anbaustruktur

I II III IV

Analyse (Nutzungs- und Anbaustruktur) Betriebsfläche

Ackerland Grünland Getreide Leguminosen

Hafer Winterweizen Capo Bussard …

SHI

0,6 0,9 2,2 0,4

x 0,4 x 0,3 x 0,2 x 0,1

W WE

0,24 0,27 0,44

0,99 Indikatorwert:

… … … … … … 0,04

%

60/40 90/10 1/5/.. 5/7/..

+ + +

Detaillierte Analyse der Anbaustruktur (Fruchtartendiversität)

1,5 1,0 0,5 0 Nutzungs- u. Anbaudiversität (Index)

1

0,75

0,5

0

0,25

Leistung

Ergebnisse – Betriebsvergleic

he_1

Biodiversitätspotenzial, Betriebsvergleich

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

SI SO Duo Tho Hao Vho

Bew

ertu

ng

Nutzungs- u. Anbaudiversität

Schlaggröße

Randlänge

Variationskoeffizient Schlaggr.

Anteil der LF o. PSM

Düngungsintensität

Gesamtbehandlungsindex

Verfahrensdiversität Bodenbearbeitung

Verfahrensdiversität Ernte

Nutzungshäufigkeit

Überrolläufigkeit

Ergebnisse – Betriebsvergleic

he_2

Landschaftspflegeleistung, Betriebsvergleich

0,40

0,07 0,03

0,39 0,40

0,40

0,02

0,10

0,10

0,04

0,05 0,05

0,04

0,06

0,06

0,08

0,09 0,06

0,08

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

SI SO Duo Tho Hao Vho

Bew

ertu

ng

Anteil ÖLV (%)

Anteil pfluglose Bodenbearbeitung (%)

Anteil Ackerrandstreifen und Brache (%)

Anteil extensiv bewirtschaftete Fläche (% LN)

Modellvalidierung

Pressure- und State-Indikatoren, Versuchsgut Scheyern

Konzept Validierung

Konzept zur Weiterentwicklung und Validierung

BIOBIO Pilotbetriebe

-  40 konv. + 40 ökol. Pilotbetriebe

-  Detaillierte Bewirtschaftungsdaten

-  Testflächen und Parameter -  10 konv. + 10 ökol. Betriebe

-  abgestimmte State-Indikatoren

-  Definierte Methoden

BioVal

State-Indikatoren

Driving-Force-

Indikatoren

Ursache-Wirkungsbeziehungen

Landwirtschaft & Biodiversität

Datensatz Auswertung

Testflächen_1

Prinzipskizze zur Lage benachbarter ökologischer und konventioneller Testflächen in Vergleichsbetrieben

a b

c d

a b

c d

Konventionelle Fläche

Ökologische Fläche

DLG-Zertifizierung

Zertifikat der Deutschen Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG) Nachhaltige landwirtschaftliche Produktion

Jahr 1999 - 2002 Inputs Outputs

4

24

19

9

org. Dünger

Tiere

Marktprodukte

Marktprodukte

NH3-Verluste Stall

9 Konservierungsverl.

Innerbetrieblicher Kreislauf

Scheyern ökologisch

Jahresauswahl Stickstoff kg ha-1 a-1 LF

151 Entzug

Pflanze 18

Stroh-, Gründüngung

symb. N2-Fixi.

11 Auswaschungsverl.

10 Rotteverluste

Konservierungsverluste

91 organische Dünger

9

Futter, Stroh

124

138 Futter, Stroh

Immission

Saatgut

4 Denitrifikationsverl.

9 NH3-Dünger Verl.

20

Boden

Δ SON

24 N-Saldo

Tier

5

Naturalertrag

69

16

1

34

Scheyern integriert

Jahr 1999 - 2002 Inputs Outputs

Jahresauswahl Stickstoff kg ha-1 a-1 LF

240 Entzug

91 Stroh-, Gründüngung

Naturalertrag

Pflanze

Mineraldünger

Immission

Saatgut

145

16

5

org. Dünger 33

47 Auswaschungsverl.

10 Denitrifikationsverl.

8 NH3-Dünger Verl.

-24

Boden

Δ SON

74 N-Saldo

149 Marktprodukte

149

Bewertungsfunktionen

Bewertungsfunktion „Flächenbezogener N-Saldo“

Leistung

1,00

0,75

0,50

0,25

0 -50 150

N-Saldo (kg N ha-1) 0 50 100

Ergebnisse_ N-Saldo

Potenzielle Stickstoffverluste im Pflanzenbau

R 2 = 0,83

-25

0

25

50

75

100

125

150

50 100 150 200 250 300 350 N-Input (kg N ha -1 a -1 )

N-S

aldo

(kg

N h

a -1 a -1

)

Ökolog. Marktfruchtbetriebe Ökolog. Gemischtbetriebe Konventionelle Betriebe

Ziele

Ziele und Aufgabenschwerpunkte

  Erarbeitung von Driving Force-Indikatoren zur Biodiversität

Indikatoren, Verknüpfung, Wichtung, Bewertungsfunktionen

  Abschätzung potenzieller Wirkungen auf die biotische Umwelt Systemebene Landwirtschaftsbetrieb

  Integration in das Gesamtmodell (REPRO) Datenverfügbarkeit, Interaktionen, Szenariofähigkeit

Documents

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