Institut für Landwirtschaftliche Betriebslehre

Permanent URI for this collectionhttps://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/16

Browse

Now showing 1 - 4 of 4

Beitragspotential silvoarabler Agroforstsysteme in Baden-Württemberg zur kosteneffizienten Erreichung der EU-Klimaneutralität
(2026) Geier, Cecilia Roxanne; Bahrs, Enno
Kohlenstoffdioxid (CO2) stellt eines der bedeutendsten anthropogenen Treibhausgase (THG) und damit einen wesentlichen Treiber der Erderwärmung dar. Zur Minderung daraus resul-tierender, schwerwiegender Folgen für das menschliche Wohlergehen ist u.a. die Reduktion der CO2-Konzentration aus der Atmosphäre unerlässlich. Dafür sieht die Europäische Union (EU) vor, bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen, indem auch die Fähigkeit zur Kohlen-stoffentnahme natürlicher Senken des LULUCF-Sektors (Land Use, Land Use Change and Fo-restry) ausgebaut wird. Begleitend zur Verabschiedung des Europäischen Klimaschutzgeset-zes 2021 und damit Rechtsverbindlichkeit der Erreichung dieser Klimaneutralität wurden di-verse Ansätze initiiert, die dies in kosteneffizienter Weise u.a. durch die Implementierung sogenannter C-Sequestrierungsmaßnahmen ermöglichen sollen. Vorliegende Arbeit be-schäftigt sich daher mit der Evaluierung des Beitragspotentials der ausgewählten C-Sequestrierungsmaßnahme Agroforst und dessen Einflussfaktoren zur kosteneffizienten Er-höhung der Senkenwirkung des LULUCF-Sektors zur Erreichung der Klimaneutralität in der EU. Anhand eines mehrstufigen, qualitativen und quantitativen Forschungsprozesses wird untersucht, inwiefern diese Maßnahme (1) kriterienkonform, (2) effektiv und (3) effizient ist, um durch die Generierung einer Kohlenstoffentnahme einen Beitrag zur Erhöhung der Sen-kenwirkung leisten zu können. Dabei spielt insbesondere die Untersuchung von Wechsel-wirkungen zwischen diesen drei Bewertungsindikatoren und deren Beeinflussung durch die Erfüllung ausgewählter Kriterien, standortspezifische Gegebenheiten und ökonomische Rahmenbedingungen eine Rolle. Da die Ausgestaltung der finanziellen Förderung bezüglich der Kosteneffizienz einen hohen Stellenwert einnimmt, werden diese Aspekte sowohl unter einer maßnahmenbasierten, als auch ergebnisbasierten Förderung untersucht. Ziele dieser Arbeit sind es, Erkenntnisse über das Zusammenwirken dieser Einflussfaktoren und der Bewertungsindikatoren zu gewinnen und das daraus resultierende Beitragspotenti-al zu quantifizieren, sowie dieses hinsichtlich seiner Bedeutung in der kosteneffizienten Er-höhung der Senkenwirkung des LULUCF-Sektors zu evaluieren. Diese Untersuchung erfolgt anhand einer dreiteiligen qualitativen und quantitativen Analyse. Beginnend mit der Identi-fizierung landnutzungsspezifischer Standards bzw. Kriterien wie Permanenz, Zusätzlichkeit oder die Vermeidung von Leakage-Effekten zur Untersuchung der Kriterienkonformität einer C-Sequestrierungsmaßnahme, folgt die Überprüfung, ob und wie diese durch Agroforst auch vor dem Hintergrund seiner praktischen Implementierung erfüllt werden können. Die Zu-sammenstellung der Kriterien basiert auf einer umfassenden Literaturrecherche von insge-samt vier Standards zur Zertifizierung von THGE-Kompensationsmaßnahmen und ergänzen-den Quellen. Anhand einer weiteren Literaturrecherche wird die diesbezügliche Kriterien-konformität von Agroforst untersucht. Eine anschließende Recherche identifiziert Konzepte aus 26 globalen Carbon Farming Projekten zur praktischen Umsetzung dieser Anforderungen und Sicherstellung der Kriterienkonformität. Diese werden in ihrer Eignung einer Bewertung durch eine Befragung mit zehn Teilnehmer:innen und einem Gruppeninterview mit sechs Expert:innen unterzogen. Daran schließt sich die Quantifizierung der Kohlenstoffentnahme eines kriterienkonformen Agroforstsystems zur Feststellung seiner Effektivität an, wobei ein besonderer Fokus auf die Bedeutung standortspezifischer Gegebenheiten gelegt wird. Diese wird mit der Erhebung daraus resultierender Vermeidungskosten verknüpft, um die Effizienz eines kriterienkon-formen und effektiven Agroforstsystems zu messen. Die zugrundeliegende Analyse wird mit-tels des im Rahmen dieser Arbeit entwickelten ökonomisch-ökologischen Landnutzungsmo-dells PALUDAF und einer angegliederten Lebenszyklusanalyse (LCA) in der Untersuchungsre-gion Baden-Württemberg (BW) durchgeführt. Aufgrund der unterschiedlichen Ansätze zur Ausgestaltung der finanziellen Förderung erfolgt die Untersuchung von Effektivität und Effi-zienz in zwei getrennten Durchläufen. Aspekte der maßnahmenbasierten Förderung werden am Beispiel von Flächenprämien für Kurzumtriebsplantagen im Rahmen der Öko-Regelung der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) 2023 evaluiert. Eine anschließende Untersuchung der ergebnisbasierten Förderung erfolgt am Beispiel eines hypothetischen Agroforstsystems zur Wertholzproduktion und eines fiktiven CO2-Preises in Anlehnung an den Zertifizierungsrah-men von Kohlenstoffentnahmen der EU (CRCF-Verordnung). Die in Kapitel 2 durchgeführte Literaturrecherche, ergänzt um eine Befragung mit zehn Teil-nehmer:innen und einem Gruppeninterview mit sechs Expert:innen zeigt, dass Agroforst ei-ne hohe Kriterienkonformität aufweist, was eine Grundvoraussetzung für die kosteneffizien-te Erhöhung der Senkenwirkung darstellt. Dies liegt darin begründet, dass weniger kriterien-konforme Agroforstsysteme zwar kosteneffizienter erscheinen können, aber nicht zu einer reellen Erhöhung der Senkenwirkung führen, wenn durch Leakage-Effekte letztlich ein nega-tiver Klimaschutznutzen entsteht. Hierbei erreicht Agroforst mit 70 % Kriterienkonformität den höchsten Wert gegenüber drei anderen C-Sequestrierungsmaßnahmen „Etablierung vielfältiger Fruchtfolgen“, „Integration von Zwischenfrüchten“ und „Umwandlung von Acker- und Dauergrünland“ (50-57 %). Besonders durch die Erfüllung der Zusätzlichkeit und der Generierung positiver Nebeneffekte weist Agroforst eine höhere Kriterienkonformität auf. Allerdings führen Aspekte wie die potentielle Reemission gebundenen Kohlenstoffs und die mögliche Verursachung von Leakage-Effekten zu einer Insuffizienz in der Kriterienkonformi-tät, da diese somit nicht vollständig erreicht werden kann. Auch die praktische Umsetzung dieser Kriterien im Rahmen der Implementierung dieser C-Sequestrierungsmaßnahme ist mit Schwierigkeiten verbunden, wie etwa die zuverlässige Quantifizierung der Kohlen-stoffentnahme. Auch wenn Agroforst somit eine vergleichsweise hohe Kriterienkonformität aufweist, müssen Limitationen in der Erfüllung zugrundeliegender Kriterien anerkannt wer-den, die dessen Beitragspotential begrenzen. Darüber hinaus weisen exemplarische Ergebnisse des Landnutzungsmodells PALUDAF auf ein signifikantes THGE-Minderungspotential und somit auf eine diesbezüglich gegebene Effekti-vität von Agroforst hin. Das Minderungspotential für Kurzumtriebsplantagen in BW wird in Kapitel 3 auf bis zu 336 kt CO2eq geschätzt, dasjenige von Agroforstsystemen zur Wert-holzproduktion in Kapitel 4 auf bis zu 350 kt CO2eq. Dabei bieten Letztere zusätzlich ein hö-heres Potential zur langfristigen Kohlenstoffentnahme und erhöhen damit deren Validität. Stand heute könnte die hier geschätzte THGE-Minderungsleistung derzeitige Emissionen aus der Bodennutzung (Stand 2023) in Höhe von 1,6 Mt CO2eq um bis zu 22 % senken, bzw. die THGE des Landwirtschaftssektors in BW in Höhe von 4,4 Mt CO2eq um bis zu 8 % reduzieren. Obwohl dieses Minderungspotential einen bedeutenden Stellenwert hinsichtlich des Klima-schutzes einnehmen könnte, muss eine Limitation dieses Beitrags aufgrund des insgesamt eher geringen Anteils an THGE anerkannt werden. Darüber hinaus ist die Effektivität eines daraus resultierenden Beitrags von Agroforst zur tatsächlichen Erreichung der Klimaneutrali-tät noch geringer. Ergebnisse aus Kapitel 4 zeigen, dass das reine Potential zur Kohlen-stoffentnahme, welches letztendlich zur effektiven Erhöhung der Senkenwirkung beitragen könnte, nur noch bei maximal 205 kt CO2eq liegt. Diese Beobachtung resultiert aus der Tat-sache, dass die Reduktion von THGE im Zuge des Agroforstanbaus einerseits nicht immer dem LULUCF-Sektor zugerechnet und andererseits auch nicht zum Ausgleich unvermeidba-rer THGE verwendet werden kann, was jedoch vor dem Hintergrund der zu erreichenden Klimaneutralität essentiell ist. Damit entspräche das tatsächliche Beitragspotential einem Anteil von 60 % des eigentlichen THGE-Minderungspotentials und könnte die derzeitige Senkenwirkung des LULUCF-Sektors in BW von 5,9 Mt CO2eq (Stand 2022) um maximal 3,5 % erhöhen. Diese limitierte Effektivität geht überdies mit einer hohen Variabilität in der Kosteneffizienz einher, wie aus modellbasierten Berechnungen von Vermeidungskosten in den Kapiteln 3 und 4 deutlich wird. Je nach alternativer Landnutzungsmöglichkeit und Standorteigenschaf-ten könnten durchschnittliche Vermeidungskosten für maßnahmenbasiert geförderte Kurz-umtriebsplantagen zwischen 70 und 454 € t CO2eq−1 liegen. Analysen aus einer Vorstudie (Geier et al. 2022) deuten sogar eine Schwankungsbreite zwischen 1.535 und -30 € t CO2eq−1 an und stützen damit die Aussage der Variabilität. Für eine ergebnisbasierte Förderung der Kohlenstoffentnahme durch Wertholzproduktion in Kapitel 4 können diese zwischen 44 und 244 € t CO2eq-1 schwanken. Verglichen mit anderen THGE-Minderungsmaßnahmen im LULUCF-Sektor wie Moorwiedervernässung weist Agroforst damit eine eher mittelmäßige Kosteneffizienz auf. Es zeigt sich aber auch, dass die Effizienz von standortspezifischen Ge-gebenheiten abhängig ist und Vermeidungskosten für Wertholzproduktion in einzelnen Landkreisen und unter sonst gleichen Bedingungen zwischen 75 und 102 € t CO2eq-1 variie-ren können. Dies legt nahe, dass Agroforst in einem regionalen Kontext durchaus kosteneffi-zient sein könnte, aber diese Kosteneffizienz sehr stark an regionsspezifische Gegebenhei-ten gebunden ist, was deren Übertragbarkeit auf einen überregionalen Kontext limitiert. Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wird dieses grundsätzliche Beitragspotential weiter evalu-iert und kritisch reflektiert. Hierbei bildet die Interaktion zwischen Bewertungsindikatoren und Einflussfaktoren wie der Erfüllung von Kriterien, standortspezifischer Gegebenheiten und ökonomischer Rahmenbedingungen einen zentralen Aspekt der Analyse. Ergebnisse zeigen hierbei eine komplexe Interaktion zwischen Bewertungsindikatoren und Einflussfak-toren, was die Erzielung eines Beitrags zur kosteneffizienten Erhöhung der Senkenwirkung erschwert. Eine teilweise diametrale Korrelation zwischen den Indikatoren bedingt, dass de-ren Optimierung zumindest z. T. mit einem Trade-off verbunden ist. Dennoch ist zumindest eine moderate Förderung von Agroforst empfehlenswert, da dieser neben der alleinigen Kohlenstoffentnahme als Beitrag zur Klimawandelminderung auch durch weitere positive Nebeneffekte in der Klimawandelanpassung relevant sein könnte, sowie generell dem Er-halt der Senkenwirkung dienen kann und sich als gegenüber anderen Maßnahmen zur Er-höhung der Senkenwirkung effektiver erweist. In diesem Zusammenhang sollte eine EU-weite, angepasste Förderung etabliert werden, um räumliche Disparitäten vor dem Hinter-grund der regionalen Effizienzunterschiede von Agroforst ausnutzen zu können: Investitio-nen in Agroforst werden dann möglicherweise vorrangig dort getätigt, wo die regionalen Gegebenheiten die höchste Effizienz versprechen. Somit könnte eine flächendeckende und gegebenenfalls differenzierte Förderung die unterschiedlichen regionalen Potenziale nut-zen, um eine effizientere Gesamtallokation der Fördermittel zu erreichen. Dies könnte etwa im Rahmen der GAP durch die Anpassung nationaler Strategiepläne und die Aufnahme der Öko-Regelung zur EU-weit harmonisierten Förderung von Agroforst erfolgen. Wo sich Agro-forst kosteneffizient zur Generierung einer Kohlenstoffentnahme umsetzen lässt, könnte in wenigen Fällen auch eine ergebnisbasierte Förderung gerechtfertigt sein. Dies setzt jedoch voraus, dass sowohl die Generierung der Kohlenstoffentnahme selbst als auch zugrundelie-gende, administrative Rahmenbedingungen im Zuge der ergebnisbasierten Förderung mög-lichst kosteneffizient sind. Dies ist der Fall, wenn ein Anbaustandort beispielsweise aufgrund geringer ökonomischer Vorzüglichkeit alternativer Kulturen niedrige Opportunitätskosten bei Erzielung vergleichsweise hoher C-Bindungsleistung und möglichst moderaten Leakage-Effekten aufweist, wie etwa bei extensivem Getreideanbau auf Böden mittlerer Güte. Die Etablierung einer zentralen Zertifizierungsinstanz mit standardisierten Quantifizierungs- und Verifizierungsprozessen kann die Transaktionskosten dieser Förderart minimieren. Zusammenfassend kann aus der vorliegenden Arbeit geschlossen werden, dass Agroforst un-ter den passenden Rahmenbedingungen einen signifikanten Beitrag zur kosteneffizienten Erhöhung der Senkenwirkung leisten könnte. Allerdings ist der Beitrag sowohl gering als auch räumlich variabel, was die gezielte Ausnutzung dieses Potentials erschwert. Eine finan-zielle Förderung kann hierin dienlich sein, ist aber ebenso in ihrer Lenkungswirkung be-grenzt. Es sollte daher von einer großflächigen Fokussierung auf die Kohlenstoffentnahme durch Agroforst Abstand genommen und dieser stattdessen als ganzheitliche Strategie ne-ben vielen anderen Maßnahmen zur Klimawandelanpassung und Restauration des LULUCF-Sektors erachtet werden. Diese Arbeit liefert damit wichtige Erkenntnisse für die Bedeutung von Agroforst im Rahmen einer ganzheitlichen Klimaschutzpolitik. Aufgrund der Vielfältig-keit und Aussagekraft der adressierten Aspekte sind die Ergebnisse sowohl für Politi-ker:innen, als auch Praktiker:innen und Forscher:innen im Bereich der Förderung, Umset-zung und Evaluation von Agroforstsystemen und deren Auswirkungen auf die THGE-Mitigation relevant.
Climate on the edge: impacts and adaptation in Ethiopia’s agriculture
(2025) Feleke, Hirut Getachew; Amdie, Tesfaye Abebe; Rasche, Frank; Mersha, Sintayehu Yigrem; Brandt, Christian; Younos, Tamim; Lee, Juneseok; Parece, Tammy E.
Climate change poses a significant threat to Ethiopian agriculture, impacting both cereal and livestock production through rising temperatures, erratic rainfall, prolonged droughts, and increased pest and disease outbreaks. These challenges intensify food insecurity, particularly for smallholder farmers and pastoralists who rely on climate-sensitive agricultural systems. This systematic review aims to synthesize the impacts of climate change on Ethiopian agriculture, with a specific focus on cereal production and livestock feed quality, while exploring effective adaptation strategies that can support resilience in the sector. The review synthesizes 50 peer-reviewed publications (2020–2024) from the Climate Change Effects on Food Security project, which supports young African academics and Higher Education Institutions (HEIs) in addressing Sustainable Development Goals (SDGs). Using PRISMA guidelines, the review assesses climate change impacts on major cereal crops and livestock feed in Ethiopia and explores adaptation strategies. Over the past 30 years, Ethiopia has experienced rising temperatures (0.3–0.66 °C), with future projections indicating increases of 0.6–0.8 °C per decade resulting in more frequent and severe droughts, floods, and landslides. These shifts have led to declining yields of wheat, maize, and barley, shrinking arable land, and deteriorating feed quality and water availability, severely affecting livestock health and productivity. The study identifies key on-the-ground adaptation strategies, including adjusted planting dates, crop diversification, drought-tolerant varieties, soil and water conservation, agroforestry, supplemental irrigation, and integrated fertilizer use. Livestock adaptations include improved breeding practices, fodder enhancement using legumes and local browse species, and seasonal climate forecasting. These results have significant practical implications: they offer a robust evidence base for policymakers, extension agents, and development practitioners to design and implement targeted, context-specific adaptation strategies. Moreover, the findings support the integration of climate resilience into national agricultural policies and food security planning. The Climate Change Effects on Food Security project’s role in generating scientific knowledge and fostering interdisciplinary collaboration is vital for building institutional and human capacity to confront climate challenges. Ultimately, this review contributes actionable insights for promoting sustainable, climate-resilient agriculture across Ethiopia.
Investigating the environmental Kuznets curve between economic growth and chemical fertilizer surpluses in China: a provincial panel cointegration approach
(2022) Yu, Xiaomin; Schweikert, Karsten; Doluschitz, Reiner
This study investigated the relationship between fertilizer nitrogen (N) and phosphate (P) surpluses and economic development on the regional level in China. With a balanced panel dataset covering 30 provinces of mainland China from 1988 to 2019, we employed panel cointegrating polynomial regression (CPR) analysis using fully modified OLS (FM-OLS) estimators. Our results suggested that all provinces exhibit a long-run cointegrated relationship between fertilizer surpluses and real per capita gross regional product (GRP). A total of 22 provinces out of 30 showed a significant inverted U-shaped environmental Kuznets curve (EKC). Among those, 14 provinces are considered to have reached the peak and 8 provinces are considered to be before the peak. The group-mean turning points on the EKC are CNY 7022, CNY 9726, CNY 4697, CNY 3749, and CNY 5588 per capita GRP (1978 = 100) for the Northeast, Northcentral, Middle, and lower reaches of the Yangtze River, Southwest and Northwest China, respectively. The overall turning point of China is CNY 6705 per capita real gross domestic product (GDP), which was reached in circa 2012. This shows a general improvement of chemical fertilizer management in China. However, six provinces still exhibit linear growth in fertilizer surpluses when the economy grows. These regions are characterized by high cash-crop ratios and are mostly located along the southeast coast. Therefore, more effort and attention should be given to these regions to promote further fertilizer reduction. At the same time, nutrient use efficiencies should be improved, especially for cash crops such as fruit and vegetables.
Setting life cycle assessment (LCA) in a future-oriented context: the combination of qualitative scenarios and LCA in the agri-food sector
(2022) Voglhuber-Slavinsky, Ariane; Zicari, Alberto; Smetana, Sergiy; Moller, Björn; Dönitz, Ewa; Vranken, Liesbet; Zdravkovic, Milena; Aganovic, Kemal; Bahrs, Enno
By combining qualitative scenarios and life cycle assessment (LCA), we place the latter in a larger context. This study outlines the importance of the integration of future perspectives into LCA, and also the significance of taking changes in the environment of technology into account, rather than just technological development itself. Accordingly, we focused on adapting the background system of an attributional LCA in the agri-food sector. The proposed technology was assumed not have evolved in the considered time horizon. In this context, the objectives of this paper were twofold: (i) to methodologically prove the applicability of integrating qualitative scenarios into LCA and (ii) to focus on changes in the background system, which is sometimes overlooked in the context of future-oriented LCA. This allowed to evaluate the future potential of different technologies, assessing their environmental impact under uncertain future developments. Methodologically, the qualitative information from scenarios was transformed into quantitative data, which was successively fed into the life cycle inventory (LCI) of the LCA approach. This point of integration into the second phase of LCA translates into future changes in the entire environment in which a technology is used. This means that qualitatively described scenario narratives need to be converted into value estimates in order to be incorporated into the LCA model. A key conclusion is that changes in the background of an LCA—the changing framework expressed through the inventory database—can be very important for the environmental impact of emerging technologies. This approach was applied to a food processing technology to produce apple juice. The proposed methodology enables technology developers to make their products future-proof and robust against socioeconomic development. In addition, the market perspective, if spelled out in the scenarios, can be integrated, leading to a more holistic picture of LCA with its environmental focus, while simultaneously empowering actors to make the right strategic decisions today, especially when considering the long investment cycles in the agri-food sector.

Browse

Browsing Institut für Landwirtschaftliche Betriebslehre by Sustainable Development Goals "13"