Integration des Biodiversitätsschutzes in das betriebliche Umweltmanagement der Agrarbetriebe und deren Bewertung

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1 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

2 Umweltmanage ment Umweltmanagement in Agrarbetrieben Entwicklung und Erprobung eines in Landwirtschaftsbetrieben anwendbaren Umweltmanagementsystems Entwicklung von Indikatoren und Modellen Einbindung in Managementsysteme Anwendungen in Betrieben

3 Wertschöpfungsk tte Umweltmanagement in Wertschöpfungsketten Betrieb 1 Filiale 1 Betrieb 2 Betrieb... Meyermühle Landshut Hofpfisterei Filiale 2 Filiale 3 Betrieb 30 Filiale n Umweltbewertung landwirtschaftlicher Betriebe im Rahmen der Produktökobilanz Brot

4 Übersicht ökologischer Indikatoren Indikator Umweltbereich Ressourcen Boden Wasser Luft Biodiversität 1 Stickstoffsaldo 2 Phosphorsaldo 3 Humussaldo 4 Pflanzenschutzintensität 5 Energieintensität 6 Treibhausgasemission 7 Bodenerosion 8 Bodenschadverdichtung 9 Biodiversitätspotenzial 10 Landschaftspflege Übersicht ökologischer Indikatoren_1

5 Übersicht ökologischer Indikatoren Indikator Umweltbereich Ressourcen Boden Wasser Luft Biodiversität 1 Stickstoffsaldo Phosphorsaldo Humussaldo Pflanzenschutzintensität Energieintensität Treibhausgasemission ++ 7 Bodenerosion Bodenschadverdichtung ++ Neuentwicklung 9 Biodiversitätspotenzial Landschaftspflege ++ Übersicht ökologischer Indikatoren_2

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7 Indikator Treibhausgase Indikator: Emission von Treibhausgasen Energieeinsatz und CO 2 -Emissionen Energiebilanz C-Sequestrierung von Böden C-Bilanz N 2 O-Emissionen N-Bilanz CO 2 eq / ha CO 2 eq / GJ

8 Feldlabor und Hauben zur Messung des Spurengasaustauschs (Helmholtz - TUM) Bild_N2O_Mes ung

9 N 2 O Emissionen im Systemversuch Scheyern N 2 O-Dynamik

10 N 2 O Emissionen im Energiepflanzen-Fruchtfolgeversuch Viehhausen (unveröffentlich) N2O_Viehhaus n

11 Scheyern organic farming system Nachhaltigkeits-Indikator: Emission year von Treibhausgasen Inputs feed, straw 1587 animals 33 internal farm cycling yield 2803 conservation loss 200 Outputs market products 342 conservation loss 200 feed, straw 4081 market products 127 assimilation 5295 Plant straw, green manure 327 Animal CO 2 -enteric ferm CH 4 -enteric ferm. 109 rot loss 781 seed 34 plant residues 1965 Soil Δ SOC 204 organic manure 1171 CH 4 -manure 3 organic manure 500 CO 2 -soil loss 3293 choose year carbon kg ha -1 year -1 Renewable Agriculture and Food Systems (2008): 23, C-Kreis

12 Scheyern conventionl farming system Inputs year internal farm cycling yield 3894 yield 3894 Outputs market products market products assimilation assimilation Plant Plant straw, straw, green green manure plant residues 1095 organic Manure organic 293 manure seed 293 seed plant residues 1095 Soil Soil Δ SOC CO 2 -soil loss CO soil loss 4501 choose year carbon kg ha -1 year -1 Renewable Agriculture and Food Systems (2008): 23, C-Kreis

13 Emissionsinventur von Betrieben im Tertiärhügelland (Küstermann, Prem, Engelmann & Hülsbergen 2007) Schweinfurt Landshut München Landsberg a.l. Bayern

14 Emission Treibhausgase_1 Energieinput und Emission von Treibhausgasen (Küstermann & Hülsbergen 2007) Emission (kg CO 2 eq ha -1 a- 1 ) y = x r 2 = 0, Energie-Input (GJ ha -1 ) org int

15 Emission Treibhausgase_2 Emission von Treibhausgasen je Produkteinheit (Küstermann & Hülsbergen 2007) Emission (kg CO 2 eq GJ -1 ) C-Sequestration (kg CO 2 eq ha -1 a -1 ) org int

16 Bewertungsfunktion, Indikator Treibhausgasemission Leistung 1,00 0,75 0,50 0, Treibhausgase (kg CO 2 eq GJ -1 ) Bewertungsfun tion_co 2

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18 Indikator: Wassererosion GIS- gestützte Abschätzung mit der ABAG Mittlerer Bodenabtrag (teilflächenspezifisch) Minderungspotentiale Indikator_Erosi n

19 Indikator: Wassererosion, GIS- gestützte ABAG Daten erstellen Hydrologische Modellierung Verrechnen der Faktoren Gelände Modellierung Erosion_ABAG 2

20 Hydrologische Modellierung Wasserflüsse

21 Potenzielle Bodenabträge durch Erosion Erosion

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24 Indikator: Biodiversitätspotenzial Driving Force Indikatoren Einbindung in das Umweltmanagementsystem Modellvalidierung Indikator_Biodi ersität

25 Pressure-Indikator Abiot. Wirkungen Biotische Wirkungen Organismen Maßnahmen Fauna (Taxa Klassen) 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 AF mit Klärschlamm Energieinput Phys. Beeinträchtig. Störungen Nahrungsangebot Nahrungsqualität Verdichtung Habitatgröße Erosion Habitatqualität Desertifikation Versalzung Wirkungen? Population Flächenbedarf Vitalität Flächenzerschneidung Abundanz Konkurrenz Prädation Eutrophierung Migration/Immigration Versauerung Toxizität Natalität/Mortalität Emissionen Amphibia Reptilia Aves Mammalia Insecta Coleoptera Hymenoptera Lepidoptera Collembola Gastropoda Arachnida Flora (Taxa Klassen) Dicotyledoneae Ranunculidae Segetalflora Caryophyllidae Monocotyledoneae Orchidales Grünlandflora Lillidae

26 Pressure-Indikator Abiot. Wirkungen Biotische Wirkungen Organismen Maßnahmen Fauna (Taxa Klassen) Schnittanzahl Überrollhäufigkeit Phys. Beeinträchtig. Störungen Nahrungsangebot Amphibia Reptilia Aves Strukturen Sortendiversität Fruchtartendiversität Fruchtgr.diversität Anteil biod. Fr.arten Durchs. Schlaggröße Randlängendichte Inputs Anteil LF o. PS-Maßn. Durchs. Gefahrenkl. Düngungsniveau Anteil org. Dünger AF mit Klärschlamm Energieinput Verdichtung Erosion Desertifikation Versalzung Flächenbedarf Flächenzerschneidung Eutrophierung Versauerung Toxizität Emissionen Nahrungsqualität Habitatgröße Habitatqualität Population Vitalität Abundanz Konkurrenz Prädation Migration/Immigration Natalität/Mortalität Mammalia Insecta Coleoptera Hymenoptera Lepidoptera Collembola Gastropoda Arachnida Flora (Taxa Klassen) Dicotyledoneae Ranunculidae Segetalflora Caryophyllidae Monocotyledoneae Orchidales Grünlandflora Lillidae

27 Pressure-Indikator Abiot. Wirkungen Biotische Wirkungen Organismen Maßnahmen Fauna (Taxa Klassen) Schnittanzahl Überrollhäufigkeit Phys. Beeinträchtig. Störungen Nahrungsangebot Amphibia Reptilia Aves Strukturen Sortendiversität Fruchtartendiversität Fruchtgr.diversität Anteil biod. Fr.arten Durchs. Schlaggröße Randlängendichte Inputs Anteil LF o. PS-Maßn. Durchs. Gefahrenkl. Düngungsniveau Anteil org. Dünger AF mit Klärschlamm Energieinput Verdichtung Erosion Desertifikation Versalzung Flächenbedarf Flächenzerschneidung Eutrophierung Versauerung Toxizität Emissionen Nahrungsqualität Habitatgröße Habitatqualität Population Vitalität Abundanz Konkurrenz Prädation Migration/Immigration Natalität/Mortalität Mammalia Insecta Coleoptera Hymenoptera Lepidoptera Collembola Gastropoda Arachnida Flora (Taxa Klassen) Dicotyledoneae Ranunculidae Segetalflora Caryophyllidae Monocotyledoneae Orchidales Grünlandflora Lillidae Pressure_2

28 Pressure-Indikator Abiot. Wirkungen Biotische Wirkungen Organismen Maßnahmen Fauna (Taxa Klassen) Schnittanzahl Überrollhäufigkeit Phys. Beeinträchtig. Störungen Nahrungsangebot Amphibia Reptilia Aves Strukturen Sortendiversität Fruchtartendiversität Fruchtgr.diversität Anteil biod. Fr.arten Durchs. Schlaggröße Randlängendichte Inputs Anteil LF o. PS-Maßn. Durchs. Gefahrenkl. Düngungsniveau Anteil org. Dünger AF mit Klärschlamm Energieinput Verdichtung Erosion Desertifikation Versalzung Flächenbedarf Flächenzerschneidung Eutrophierung Versauerung Toxizität Emissionen Nahrungsqualität Habitatgröße Habitatqualität Populationsgröße Vitalität Abundanz Konkurrenz Prädation Migration/Immigration Natalität/Mortalität Mammalia Insecta Coleoptera Hymenoptera Lepidoptera Collembola Gastropoda Arachnida Flora (Taxa Klassen) Dicotyledoneae Ranunculidae Segetalflora Caryophyllidae Monocotyledoneae Orchidales Grünlandflora Lillidae

29 Biodiversitätspotenzial und Landschaftspflegeleistung Wirkungen landwirtschaftlicher Produktionssysteme Gute fachliche Praxis Honorierbare Leistungen Betriebsstruktur Inputs Verfahrensgestaltung Biodiversitätsfördernde Maßnahmen (z.b. Grünlandextensivierung und Vertragsnaturschutz) Potenzielle Wirkungen auf die Biodiversität Orientierung an Agrarumweltprogrammen Indikatoren_1

30 Biodiversitätspotenzial und Landschaftspflegeleistung Wirkungen landwirtschaftlicher Produktionssysteme Biodiversitätspotenzial Landschaftspflegeleistung Betriebsstruktur Inputs Verfahrensgestaltung Biodiversitätsfördernde Maßnahmen (z.b. Grünlandextensivierung und Vertragsnaturschutz) Potenzielle Wirkungen auf die Biodiversität Orientierung an Agrarumweltprogrammen Indikatoren_2

31 Biodiversitätspo enzial_parame er Biodiversitätspotenzial Parameter Strukturen Inputs Maßnahmen Betriebsstrukturen Stoffeinträge Mechanisch-physikalische Effekte, Störungen und Nischenangebote - Nutzungsstruktur Biotop- und Nischenangebot - Anbaustruktur Anbauspektrum und Kulturarteneinflüsse - Flächenstruktur Vorkommen von Restflächen / Ökotonen - Intensität der Düngung (Eutrophierung) - Intensität des Pflanzenschutzmitteleinsatzes - Biotopqualität und Standortveränderung - Maßnahmenhäufigkeit und -intensität - Gleichförmigkeit von Maßnahmen - Biotop- und Nischenangebot

32 Biodiversitätspo enzial_parame er Biodiversitätspotenzial Nutzungs- und Anbaustruktur Detaillierte Analyse der Anbaustruktur (Fruchtartendiversität) Leistung Analyse (Nutzungs- und Anbaustruktur) 1 Betriebsfläche 0,75 % SHI W WE I II III IV Getreide Winterweizen Bussard Ackerland Leguminosen Hafer Capo 0,5 0,25 0 Grünland 0 0,5 60/40 0,6 x 0,4 0, /10 0,9 x 0,3 0,27 + 1/5/.. 2,2 x 0,2 0,44 1,0 1,5 + Nutzungs- u. Anbaudiversität (Index) 5/7/.. 0,4 x 0,1 0,04 Indikatorwert: 0,99

33 Biodiversitätspotenzial, Betriebsvergleich 1,00 Nutzungs- u. Anbaudiversität Schlaggröße Bewertung 0,75 0,50 0,25 Randlänge Variationskoeffizient Schlaggr. Anteil der LF o. PSM Düngungsintensität Gesamtbehandlungsin dex Verfahrensdiversität Bodenbearbeitung Verfahrensdiversität Ernte Nutzungshäufigkeit 0,00 SI SO Duo Tho Hao Vho Überrolläufigkeit Ergebnisse Betriebsverglei he_1

34 Landschaftspflegeleistung, Betriebsvergleich 1,00 0,06 0,10 Anteil ÖLV (%) 0,75 Bewertung 0,50 0,06 0,10 0,40 0,08 0,04 Anteil pfluglose Bodenbearbeitung (%) Anteil Ackerrandstreifen und Brache (%) 0,25 0,00 0,40 0,40 0,06 0,39 0,09 0,08 0,05 0,05 0,07 0,02 0,04 0,03 SI SO Duo Tho Hao Vho Anteil extensiv bewirtschaftete Fläche (% LN) Ergebnisse Betriebsverglei he_2

35 Pressure- und State-Indikatoren, Versuchsgut Scheyern Modellvalidieru g

36 Konzept zur Weiterentwicklung und Validierung Pilotbetriebe BioVal BIOBIO Driving- Force- Indikatoren State- Indikatoren Datensatz Auswertung - 40 konv ökol. Pilotbetriebe - Detaillierte Bewirtschaftungsdaten - Testflächen und Parameter Ursache- Wirkungsbeziehungen Landwirtschaft & Biodiversität - 10 konv ökol. Betriebe - abgestimmte State-Indikatoren - Definierte Methoden Konzept Validierung

37 Testflächen_1 Prinzipskizze zur Lage benachbarter ökologischer und konventioneller Testflächen in Vergleichsbetrieben Konventionelle Fläche a c b d a c b d Ökologische Fläche

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

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41 Scheyern ökologisch Inputs Futter, Stroh 34 Tiere 4 Jahr Innerbetrieblicher Kreislauf Naturalertrag 124 Konservierungsverluste 9 Outputs Marktprodukte 24 Konservierungsverl. 9 Pflanze Stroh-, Gründüngung 18 Futter, Stroh 138 Tier Marktprodukte 19 NH 3 -Verluste Stall 9 Rotteverluste 10 org. Dünger Saatgut 1 Immission 16 symb. N 2 -Fixi. 69 Entzug 151 Boden Δ SON 20 N-Saldo 24 organische Dünger 91 5 NH 3 -Dünger Verl. 9 Denitrifikationsverl. 4 Auswaschungsverl. 11 Jahresauswahl Stickstoff kg ha -1 a -1 LF

42 Scheyern integriert Jahr Inputs Outputs Naturalertrag 149 Marktprodukte 149 Pflanze Stroh-, Gründüngung 91 org. Dünger 33 Saatgut 5 Immission 16 Mineraldünger 145 Entzug 240 Boden Δ SON -24 N-Saldo 74 NH 3 -Dünger Verl. 8 Denitrifikationsverl. 10 Auswaschungsverl. 47 Jahresauswahl Stickstoff kg ha -1 a -1 LF

43 Bewertungsfunktion Flächenbezogener N-Saldo Leistung 1,00 0,75 0,50 0, N-Saldo (kg N ha -1 ) Bewertungsfun tionen

44 Potenzielle Stickstoffverluste im Pflanzenbau N-Saldo (kg N ha -1 a -1 ) R 2 = 0, N-Input (kg N ha -1 a -1 ) Ökolog. Marktfruchtbetriebe Ökolog. Gemischtbetriebe Konventionelle Betriebe Ergebnisse_ N Saldo

45 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 Ziele