Strukturelle und funktionelle Biodiversität in Agroforstsystemen

Transkript

1 Strukturelle und funktionelle Biodiversität in Agroforstsystemen Dr. Jens Dauber Thünen-Institut für Biodiversität 3. Forum Agroforstsysteme Juni 2012 BTU Cottbus

2 Bäume in der Agrarlandschaft: eine traditionelle Verknüpfung Nahrung (Früchte) Futter (z.b. Eichelmast) Einstreu Dünger (Streu, Holzkohle, Asche) Bauholz Tacuinum Sanitatis, circa 1400

3 Bäume in der Agrarlandschaft: eine traditionelle Verknüpfung Nahrung (Früchte) Futter (z.b. Eichelmast) Einstreu Dünger (Streu, Holzkohle, Asche) Bauholz Schatten und Schutz für Landarbeiter und Tiere Brennholz Pieter Bruegel 1565

4 Energieholzanbau: Eine Renaissance für Agroforstsysteme? FNR 2011; *Daten für 2011 geschätzt Klimawirksamkeit Substitution fossiler Energieträger C-Speicherung im Boden Anpassung an Klimawandel Mikroklima Bodenwasserhaushalt Sicherung des Bodens Wind- und Wassererosion Biodiversität?!

5 Gehölze in Agrarlandschaften können Biodiversität fördern! Hecken Feldgehölze Windschutzstreifen

6 Biodiversität in KUP und anderen Landnutzungen im Vergleich Kurzumtriebsplantagen (KUP) Wichtige Einflussfaktoren Acker Arable Grünland Grassland Forest Wald Set Stillegung aside P Alter Age Heterogeneity Heterogenität SRC KUP Willow Birds Weiden Vögel Mammals Säuger Butterflies Schmetterlinge Soil Bodenfauna Arthropods Arthropoden Plants Pflanzen Poplar Pappeln Birds Vögel Mammals Säuger Soil Bodenfauna Arthropods Arthropoden Plants Pflanzen Positiv Negativ Vergleiche Neutral / Änderung der Gemeinschaft Dauber et al GCB Bioenergy (verändert)

7 Besonderheiten des kombinierten Nahrung- und Energieanbaus (Alley-Cropping) Beide Produktionstypen im Agroforstsystem sind auf Ertrag ausgerichtet Hohe Dynamik durch Fruchtfolge und Umtriebszyklen Starke Interaktionen (biotische und abiotische) durch hohen Grenzlinienanteil

8 Einfluss von Gehölzstreifen auf abiotische Bedingungen

9 Ökosystem Agroforst Habitatqualität Abiotische Interaktionen Ertrag Ertrag Biotische Interaktionen

10 Energieholzstreifen als Lebensraum: Externe Einflüsse Zuwanderung Pestizid; Dünger Saum? Fruchtfolge

11 Energieholzstreifen als Lebensraum: Interne Einflüsse Zusammensetzung Management Umtriebszeiten Pflanzenschutz

12 Schädlinge im Baumstreifen Phratora vulgatissima Hohe Diversität an Insekten in KUP (Arten aus > 50 Gruppen nachgewiesen)... Galerucella lineola Christer Björkmann... viele davon sind Schädlinge (z.b. Blattkäfer). Kontrolle (biologisch oder chemisch) kann notwendig werden. Malcolm Storey Sage & Tucker 1997 Asp. Appl. Biol.

13 Energieholzstreifen als Lebensraum: Interne Einflüsse Zusammensetzung Management Umtriebszeiten Pflanzenschutz Bestockung Beschattung Unterwuchs Qualität der Streu

14 Skalenübergreifende Bedeutung von Agroforstsystemen Jose 2009 Agroforest Syst 76:1 10

15 Skalenübergreifende Bedeutung von Alley-Cropping für Biodiversität 1. Strukturelle Aufwertung, neue Habitate in Agrarlandschaften! Gewinner und Verlierer!

16 Energieholzstreifen: Einflüsse auf benachbarte Kulturen Habitateigenschaften für Nützlinge bzw. Schädlinge Wiederbesiedlung Saum? Rand et al Ecol Lett

17 Windschutzeffekte auf Ausbreitung von Arthropoden Filter Mayus 1998, Thesis Wageningen University Akkumulation Erhöhte Dichten: Schwebfliegen 27x Kurzflügelkäfer 7x Blattläuse 2x Vegetation wirkt modulierend Pasek 1988 Agriculture, Ecosystems and Environment

18 Energieholzstreifen: Einflüsse auf benachbarte Kulturen Habitateigenschaften für Nützlinge bzw. Schädlinge Saum? Akkumulation im Lee Wiederbesiedlung Rand et al Ecol Lett

19 Mögliche Interaktionen/Randeffekte Duelli et al. (1990) Biol Cons

20 Skalenübergreifende Bedeutung von Alley-Cropping für Biodiversität 1. Strukturelle Aufwertung, neue Habitate in Agrarlandschaften! Gewinner und Verlierer! 2. Erhöhte Konnektivität, Korridore zwischen Habitatfragmenten 3. Reduzierte Erosion, reduzierte Degradation von Habitaten

21 Vorhaben funktionelle Biodiversität Diversität Dichte Dynamik Funktion Ökosystemare Dienstleistungen Schädlingskontrolle Mineralisierung Bodenbildung Ertrag Ertrag

22 Interaktionen zwischen Baumund Feldstreifen W.Weizen W.Raps S.Gerste A.Bohne Mais Richtungsfallen Spritzfenster W.Weizen W.Gerste Transekte

23 Ökonomische Bewertung Ökosystemaren Dienstleistungen Verschneidung von Ertrags- und Biodiversitätsdaten

24 Maßnahmen zur Förderung von Biodiversität im Agroforstsystem Habitatqualität der Baumstreifen Diversität der Baumarten erhöhen (im Rahmen des Möglichen: Beerntung, Aufwuchs, Biomasse-Qualität) Strukturelle Heterogenität erhöhen

25 Diversität geeigneter Arten im Baumstreifen steigern!

26 Maßnahmen zur Förderung von Biodiversität im Agroforstsystem Habitatqualität der Baumstreifen optimieren Diversität der Baumarten erhöhen (im Rahmen des Möglichen: Beerntung, Aufwuchs, Biomasse-Qualität) Strukturelle Heterogenität erhöhen (Wuchsformen, genetische Diversität) Mosaik von langen und kurzen Umtriebszeiten (Förderung verschiedener Sukzessionsstadien) Positive Interaktionen im System fördern Vegetationsmanagement zur Förderung von Nützlingen Möglichst geringer Pflanzenschutz im Baumstreifen (Wuchsformen, genetische Diversität) Breite der Ackerstreifen optimieren Negative Randeffekte auf Baumreihen minimieren Einbettung in existierende Landschaftsstruktur berücksichtigen

27 Maßnahmen zur Förderung von Biodiversität im Agroforstsystem Habitatqualität der Baumstreifen optimieren Diversität der Baumarten erhöhen (im Rahmen des Möglichen: Beerntung, Aufwuchs, Biomasse-Qualität) Strukturelle Heterogenität erhöhen (Wuchsformen, genetische Diversität) Mosaik von langen und kurzen Umtriebszeiten (Förderung verschiedener Sukzessionsstadien) Positive Interaktionen im System fördern Vegetationsmanagement zur Förderung von Nützlingen Möglichst geringer Pflanzenschutz im Baumstreifen (Wuchsformen, genetische Diversität) Breite der Ackerstreifen optimieren Negative Randeffekte auf Baumreihen minimieren Einbettung in existierende Landschaftsstruktur berücksichtigen

28 Maßnahmen zur Förderung von Biodiversität im Agroforstsystem Habitatqualität der Baumstreifen optimieren Diversität der Baumarten erhöhen (im Rahmen des Möglichen: Beerntung, Aufwuchs, Biomasse-Qualität) Strukturelle Heterogenität erhöhen (Wuchsformen, genetische Diversität) Mosaik von langen und kurzen Umtriebszeiten (Förderung verschiedener Sukzessionsstadien) Positive Interaktionen im System fördern Vegetationsmanagement zur Förderung von Nützlingen Möglichst geringer Pflanzenschutz im Baumstreifen (Wuchsformen, genetische Diversität) Breite der Ackerstreifen optimieren Negative Randeffekte auf Baumreihen minimieren Einbettung in existierende Landschaftsstruktur berücksichtigen

29 Vielen Dank! Thünen-Institut für Biodiversität

30 Jose (2009) Agroforest Syst 76:1 10

31 Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei Institut für Biodiversität Bedeutung, Schutz und nachhaltige Nutzung der Agrobiodiversität in landwirtschaftlich geprägten Ökosystemen Handlungsempfehlungen für eine umweltverträgliche Landwirtschaft

32 Ökosystemdienstleistungen durch Energieholzstreifen Gerste Weizen Kleegras Hasel (Corylus spp.) Weiden (Salix spp.) Erlen (Alnus rubra) Porter et al. (2009) Ambio

33 Ökosystemdienstleistungen durch Energieholzstreifen Porter et al. (2009) Ambio

34 Quinckenstein environmental s c i e n c e & p o l i c y 1 2 ( )

35 10 m Parzelle heimische Gehölze Pappel (Max 1, 3, 4) Heimische Gehölze A B C D Umtrieb I 3 5 jährig E F G Umtrieb II 8 10 jährig 12 m breiter Energieholzstreifen