Biodiversität

Einfluss der Landwirtschaft auf Artenvielfalt (Biodiversität) und
Klima (CO2-Bilanz, Methan- und Lachgasemissionen) - Vergleich
ökologische / konventionelle Landbewirtschaftung
1
| Gunther Schwarze
Unterteilung
❙
Artenvielfalt (Biodiversität)
❙
Klimaverträglichkeit
2 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Gliederung Biodiversität
❙
Begriffsbestimmungen
❙
Ökologie
❙
Biodiversität
❙
Wie treten Verluste an Biodiversität auf?
❙
Wie kann man Verlusten bei der Biodiversität entgegen wirken?
❙
Vergleich ökologische und konventionelle Bewirtschaftung
3 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Begriffsbestimmungen
❙
Ökologie
❙
Biodiversität
4 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Ökologie
❙
Die Lehre von den Wechselbeziehungen der Organismen zu ihrer unbelebten
und lebenden Umwelt
Quelle: Schlag nach Natur 1952
5 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Ökologie
❙
Jedes Lebewesen ist nur innerhalb bestimmter Toleranzbereiche der
jeweiligen Umweltfaktoren lebensfähig.
❙
Diese spezifischen Anpassungen einer Art werden mit dem Konzept der
ökologischen Nische zusammengefasst.
Quelle: Wikipedia
6 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Biodiversität (Biologische Vielfalt)
Ebenen:
1.
genetische Diversität – einerseits die genetische Vielfalt aller Gene
innerhalb einer Art (= Genetische Variabilität), andererseits die gesamte
genetische Vielfalt einer Biozönose oder eines Ökosystems
2.
Artendiversität – die Vielzahl an Arten in einem Ökosystem
3.
Ökosystem-Diversität – die Vielfalt an Lebensräumen und
Ökosystemen
4.
Funktionale Biodiversität – die Vielfalt realisierter ökologischer
Funktionen und Prozesse im Ökosystem (zum Beispiel abgeschätzt
anhand der Anzahl verschiedener Lebensformtypen oder ökologischer
Gilden).
Quelle: Wikipedia
7 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Beziehungen im Ökosystem
❙
Produzent – Konsument – Destruent
❙
Räuber – Beute
❙
Wirt – Parasit
❙
Symbiose
❙
Konkurrenz (Nahrung, Platz ….)
❙
…
8 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Phasen einer Gradation (zeitlich
begrenzte Massenvermehrung)
9 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Eichenwickler
10 | Februar 2016| Gunther Schwarze
wissenschaftlich beschriebene Arten
weltweit
Taxonomische
Gruppe
Artenzahl
Algen
40.000 – 60.000
Weichtiere
70.000
Pilze
75.000 – 100.000
Spinnenartige
75.000 – 100.000
Blüten- und
Farnpflanzen
250.000 – 300.000
Sonstige (ein/mehrzellige
Organismen)
250.000 – 400.000
Insekten
über 1 Million
Quelle: Bundeszentrale für politische Bildung
11 | Februar 2016| Gunther Schwarze
❙ Aber dies ist nur
ein Teil!
❙
die tatsächliche Zahl wird
auf 10 Mio. Arten
geschätzt
❙
Die heutige Aussterberate
liegt nach Schätzungen
weit über dem 100-fachen
der natürlichen
Aussterberate
❙
jährliche
Neuentdeckungen 12000
bis 25000
Artenvielfalt während der letzten
542 Millionen Jahre
Auch ohne den Einfluss
des Menschen gibt es
ständige Veränderungen
der Artenvielfalt!
Aussterben der Dinosaurier
Von SVG version by Albert Mestre Phanerozoic_Biodiversity.png, CC BY-SA 3.0, $3
12 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Wo wird die Artenvielfalt gezählt?
❙
In der Biosphäre:
Sie reicht ungefähr von 60 km über bis 5 km unter die Erdoberfläche, vom
unteren Saum der Mesosphäre bis in die obere Lithosphäre. Dabei werden
ihre Außengrenzen ausschließlich von Mikroorganismen bewohnt.
Quelle: Wikipedia
13 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Messung der Biodiversität
❙
Es müssten alle Lebensformen in einem definierten Gebiet bewertet
werden!
❙
Gegenwärtig gibt es keine allgemein anerkannte wissenschaftliche
Methode die diesen Anspruch erfüllt.
❙
Es werden wichtige Indikatoren (Arten) untersucht um Aussagen zu
ermöglichen.
❙
Die Wahl der Indikatoren kann das Ergebnis vorbestimmen.
❙
Die Messung darf nicht auf die LN beschränkt sein!
14 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Regeln und Ausnahmen
❙
„Es gibt eine Regel in der Ökologie, die besagt, dass sich die Artenvielfalt
verringert, wenn man sich vom Äquator entfernt.
❙
Gemäß dieser Studie trifft das im Allgemeinen auch zu, aber für viele
Pilze eben nicht. Zum Beispiel ist in höheren Breiten wie der Arktis oder
den Regionen des borealen Nadelwaldes die Pflanzenvielfalt gering.
Aber es gibt noch immer sehr viele Pilzarten.“
Quelle: David Wardle Uni Upsala / Deutschlandfunk
15 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Regeln
❙
Je größer das Areal desto größer die Artenvielfalt!
Quelle: Landesbildungsserver Baden- Württemberg
16 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Nutzen der Biodiversität für die „Natur“
❙
ökologischen Versicherungshypothese:
❙
Eine Erhöhung der Artenzahl hat eine stabilisierende Wirkung auf ökologische Systeme.
❙
Mit Erhöhung der Artenzahl steigt die Wahrscheinlichkeit, dass mehrere Arten vorkommen, die eine
sehr ähnliche ökologische Funktion ausüben können, sich jedoch in ihren Umwelttoleranzen
unterscheiden.
❙
Damit sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass bei Veränderungen der Umweltbedingungen alle Arten lokal
aussterben, die die fragliche Funktion erfüllen können.
❙
Eine hohe Artenzahl ist auch eine Bedingung dafür, dass in einem Ökosystem eine große Anzahl
verschiedener ökologischer Funktionen übernommen werden kann.
❙
Verändern sich die Umweltbedingungen, so kann eine zuvor wenig bedeutsame Funktion relevant
werden.
❙
In einem artenreichen Ökosystem ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass bereits Arten vorhanden
sind, die diese Funktion ausüben können.
❙
Ebenso wird bei artenreichen Ökosystemen angenommen, dass die Nahrungsnetzbeziehungen
stabiler sind.
Quelle: sinngemäß Artikel Biodiversität bei Wikipedia
17 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Nutzen der Biodiversität für den
Menschen
❙
Biotope mit hoher Artenvielfalt sind ein Reservat für Nützlinge und
Gegenspieler von Krankheiten und Schädlingen auch an den Kulturpflanzen.
❙
sichert Bestäubung der Kulturpflanzen durch Wildbienen, Hummeln,
Schwebefliegen etc.
❙
genetische Ressourcen von Kulturpflanzensorten, Nutztierrassen
(einschließlich Fische) sowie nicht domestizierte (wilde) Ressourcen innerhalb
von Acker-, Wald-, Weide- und aquatischen Ökosystemen
Quelle: BfN
18 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Wert für den Menschen
❙
Weltweit gibt es ca. 75.000 genießbare Pflanzen,
❙
7.000 dienen der Ernährung,
❙
20 werden intensiv genutzt,
❙
5 haben in den vergangenen Jahrhunderten die Welt verändert (Chinarinde,
Zucker, Tee, Baumwolle, Kartoffel)
❙
Die 5 wichtigsten Nutzpflanzen: Weizen, Mais, Soja, Reis und Raps.
Quelle: Denkanstöße – Stiftung Natur und Umwelt Rheinland- Pfalz
19 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Wie treten Verluste an
Biodiversität auf?


Veränderung in der Landnutzung:

Abholzungen von Wäldern

die Umgestaltung natürlicher Ökosysteme zu landwirtschaftlich genutzten Flächen

nicht bei Wikipedia: Errichtung von Barrieren und Zerschneidung von
Lebensräumen z. B. durch Straßenbau und andere Bebauungszonen!!!
die Erhöhung der Konzentration von CO2 in der Atmosphäre

Klimaveränderungen, inklusive Niederschlag und Temperatur

Stickstoffbelastung von Gewässern (Einträge über Mineraldünger, Fäkalien und
Autoabgase)

Einführung von Neophyten
Quelle: Wikipedia
21 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Landwirtschaft und Biodiversität
1.
Die ldw. Nutzung hat einen starken Einfluss auf die bestehenden Ökosysteme aber es
entstehen neue Lebensräume mit anderen Bedingungen.
These:
Ein fast flächendeckender von Buchen dominierter Mischwald als „potentielle natürliche
Vegetation“ hätte keine höhere Biodiversität als die heute in weiten Teilen von Deutschland
anzutreffenden Kulturlandschaften!
2.
Je nach Standort kann die ldw. Nutzung sowohl einschränkend als auch fördernd auf
die Biodiversität wirken.
3.
artenreichere Lebensräume sind stabiler (neue Gegenspieler) auch im Hinblick auf die
ldw. Nutzung
4.
Jede landwirtschaftliche Nutzung ist ein Eingriff in die potenziell natürliche Biodiversität
- auch der ökologische Landbau!
22 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Die Landwirtschaft ist nicht an allem
schuld!
❙
2/3 der Erdoberfläche Wasser
❙
Nur 1/3 der Landoberfläche wird landwirtschaftlich genutzt
❙
27% der Landoberfläche ist Waldfläche
Gesamtfläche
der Erde
510.000.000 km2
100 %
Wasserfläche
360.570.000 km2
70,7
%
Landfläche
149.430.000 km2
29,3
%
Landwirtschaftlich
genutzte Fläche 2009
48.827.330 km2
9,6 %
Waldfläche 2010
40.204.320 km2
7,9 %
Quelle: Wikipedia
23 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Gebiete mit mehr als 30% kultivierter
Fläche
Millennium Ecosystem Assessment
24 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Wie kann man Verlusten bei der
Biodiversität entgegen wirken?
25 | Februar 2016| Gunther Schwarze
§ 21 (6) BNatSchG
❙
Auf regionaler Ebene sind insbesondere in von der Landwirtschaft geprägten
Landschaften zur Vernetzung von Biotopen erforderliche
❙
lineare und punktförmige Elemente,
❙
insbesondere Hecken und Feldraine sowie Trittsteinbiotope, zu erhalten
❙
und dort, wo sie nicht in ausreichendem Maße vorhanden sind,
zu schaffen (Biotopvernetzung).
26 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Vernetzungselemente
❙
Saumstrukturen, insbesondere Hecken, lebende Zäune
❙
Feldgehölze
❙
Feldgebüsche
❙
Feldraine
❙
Randstreifen
❙
Tümpel
❙
Gräben
❙
Gewässerrandstreifen, Uferzonen
Durch die Verinselung der Biotope ist deren „Vernetzung“ von Bedeutung, um den
Bedürfnissen wandernder Tierarten zu genügen oder um den erforderlichen genetischen
Austausch oder die Ausbreitung von Pflanzen- und Tierarten zu ermöglichen.
Quelle: BNatSchG
28 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Welche Wirkung haben Förderprogramme
Naturschutz?
❙
❙
wenig nachhaltig wirken:
❙
zeitlich begrenzte Umwandlung von AL in GL
❙
sehr kleine Schutzgebiete
❙
zeitlich eng begrenzte Maßnahmen zur Förderung der Artenvielfalt ohne
Einbeziehung der örtlichen Bedingungen
nachhaltiger wirken:
❙
dauerhaft angelegte Vernetzungen von Biotopen
❙
Förderung von abwechslungsreichen Fruchtfolgen in größeren Arealen
29 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Vergleich Öko / Konventionell in Bezug
auf die Artenvielfalt
❙
❙
Vorteil Öko:
❙
keine Beeinflussung durch chemische PSM und Mineraldünger
❙
evtl. abwechslungsreichere Fruchtfolgen ???
bei beiden Bewirtschaftungsformen anzutreffen:
(Dies ist weniger abhängig von öko oder konventionell, eher von den einzelbetrieblichen
Bedingungen!)
❙
Einsatz von Pflege- und Erntegeräten auf AL und GL mit hoher Arbeitsbreite
und hoher Arbeitsgeschwindigkeit
stark eingeschränkte Fluchtmöglichkeiten für Insekten, Vögel und
Kleinsäuger
❙
sehr große Schläge ohne Feldraine, Hecken etc.
30 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Einfluss der Landwirtschaft auf das
Klima - Vergleich ökologische /
konventionelle Landbewirtschaftung
31 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Gliederung Klimawirkung
❙
durch den Menschen verursachter Klimawandel
❙
Entwicklung der CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre
❙
klimaschädigende Gase
❙
CO2-Fussabdruck
❙
Möglichkeiten der Landwirtschaft zum verbesserten Klimaschutz
❙
Vergleich ökologischer Landbau und konventionelle Erzeugung
32 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Klimawandel
❙
Allgemein umfasst eine Klimaänderung die langfristigen
Veränderungen des Klimas, unabhängig davon, ob dies auf natürliche
oder anthropogene Ursachen zurückzuführen ist.
❙
Der Begriff des Klimawandels bzw. der anthropogenen
Klimaänderung bezieht sich in erster Linie auf die aktuelle vom
Menschen verursachte Veränderung des globalen und regionalen
Klimas.
Quelle: Umweltbundesamt
33 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Natürliche Gründe für Klimaänderungen
❙
Schwankungen der Sonnenstrahlung
❙
Verschiebungen des Verhältnisses von Wasser, Land und Vereisung
zueinander
❙
Vulkanausbrüche, die die Strahlungsbilanz der Erde beeinflussen,
❙
Hypothese von Milankowitsch: die Erdbahn ist nicht konstant
(Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Erde um eineinhalb bis
drei Stunden seit dem geologischen Altertum)
Quelle: COPYRIGHT: ZEIT ONLINE
: http://www.zeit.de/1961/43/leben-wir-am-ende-der-eiszeit
34 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Durch den Menschen gemachter
Klimawandel
❙
Die Sonnenenergie, die vor allem in der Steinkohlezeit und auch in
den folgenden geologischen Perioden durch die Assimilation der
grünen Pflanzen in Hunderten von Millionen Jahren zu fossiler Kohle
gebunden wurde, wird jetzt in einigen Jahrhunderten oder vielleicht
nur Jahrzehnten wieder der Lufthülle zurückgegeben.
Quelle: COPYRIGHT: ZEIT ONLINE
ADRESSE: http://www.zeit.de/1961/43/leben-wir-am-ende-der-eiszeit
❙
seit Ende des Karbon-Zeitalters (vor ca. 300 Mio. Jahren)
erstmals Weißfäulepilze – damit konnte die Kohlebildung nur
noch unter Luftabschluss erfolgen
❙
Weißfäulepilze waren erstmals in der Lage Lignin abzubauen
35 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Quelle: sinngemäß Wikipedia
Die Erde bei Nacht
❙
ca. 85 % der
Energie die wir
nutzen stammt
aus der
Verbrennung
fossiler
Energieträger
(Durchschnitts
wert für die
gesamte Erde)
Quelle:
Energiestudie BGR
2015
„Earthlights dmsp 1994–1995“ von Data courtesy Marc Imhoff of NASA GSFC and Christopher Elvidge of NOAA NGDC.Image by Craig Mayhew and Robert Simmon, NASA GSFC. http://eoimages.gsfc.nasa.gov/ve//1438/land_lights_16384.tif. Lizenziert unter Gemeinfrei über Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earthlights_dmsp_1994%E2%80%931995.jpg#/media/File:Earthlights_dmsp_1994%E2%80%931995.jpg
36 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Der Treibhauseffekt
❙
Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre die mittlere Temperatur auf der Erde nur bei
lebensfeindlichen - 18° C anstelle der weltweiten mittleren Temperatur von +15°C
❙
Die Treibhausgase lassen das kurzwellige Sonnenlicht ungehemmt auf die Erde
einstrahlen.
❙
Diese Strahlung wird von der Erdoberfläche teilweise absorbiert und in Form von
Wärme wieder an die Atmosphäre abgegeben.
❙
Die Treibhausgase hindern die langwellige Wärmestrahlung daran, ins All zu
entweichen.
❙
So absorbieren sie diese teilweise und geben sie in alle Richtungen wieder ab - auch
Richtung Erde.
❙
Dies heizt die Erdoberfläche und die untere Luftschicht auf.
Quelle: sinngemäß Wikipedia
37 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Der anthropogene Treibhauseffekt
auch bei Wasserdampf
© Illustration: Nicolas d'Aujourd'hui
38 | Februar 2016| Gunther Schwarze
klimaschädigende Gase
39 | Februar 2016| Gunther Schwarze
klimaschädigende Gase
❙
CO2
❙
CH4
❙
N 2O
❙
Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW)
❙
Andere …
40 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Entwicklung der CO2-Konzentration in der
Erdatmosphäre
41 | Februar 2016| Gunther Schwarze
CO2- und O2-Gehalt der Atmosphäre seit
4,5 bzw. 3,5 Milliarden Jahren
42 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Quelle: Wiki. Bildungsserver
Quelle : Hamburger Bildungsserver
Verändert nach Hansen, J. et al. (2008): Target Atmospheric CO2:
Where Should Humanity Aim?
43 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Quelle : Hamburger Bildungsserver
Abb. neu gezeichnet nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working
Group I: The Science of Climate Change, Figure 2.3 und FAQ 2.1, Figure 1
44 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Einordnung
❙
in der Erdgeschichte nur 3 Vereisungen
❙
95 % der Erdgeschichte höhere Temperaturen als jetzt
❙
Aber!
ohne menschliche Einfluss würde das Abschmelzen der noch
vorhandenen Eismassen noch
20 000 bis 30 000 Jahre länger dauern
❙
Einleitung des Erwärmungsprozesse um 1850
(Beginn der Industrialisierung)
Quelle: COPYRIGHT: ZEIT ONLINE
ADRESSE: http://www.zeit.de/1961/43/leben-wir-am-ende-der-eiszeit
45 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Prognostizierte Folgen des Klimawandels
❙
erhöhte Durchschnittstemperaturen
❙
steigende Meeresspiegel
❙
schmelzende Gletscher
❙
starke Wetterextreme (Trockenheit, Starkniederschläge, Stürme)
❙
Verschiebung von Klimazonen, Vegetationszonen und Lebensräumen
❙
Ausbreitung von Parasiten und tropischen Krankheiten
❙
Migrationsbewegungen
Quelle: Wikipedia- Folgen der globalen Erwärmung
46 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Agrarökosysteme im Klima der Zukunft
Thünen Report 25, Ute Petersen, Hansjoachim Weigel
47 | Februar 2016| Gunther Schwarze
CO2 – Kohlendioxid
❙ CO2 ist das schwerwiegendste Treibhausgas und
Hauptgrund für die globale Klimaveränderung.
❙
Seit Beginn der Industrialisierung hat der Verbrauch der fossilen
Energieträger um das Sechzigfache zugenommen.
Quelle: http://www.wwf.ch/de/hintergrundwissen/klima/klimawandel/treibhauseffekt/kyotogase.cfm
48 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Darstellung des Kohlenstoffkreislaufs
❙
Die schwarzen
Zahlen zeigen wie
viele Milliarden
Tonnen
Kohlenstoff (Gt C)
in den
verschiedenen
Reservoiren
vorhanden sind.
❙
Die blauen Zahlen
zeigen an, wie viel
Kohlenstoff
zwischen den
einzelnen
Speichern pro
Jahr ausgetauscht
wird.
Quelle: Wikipedia
6CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
49 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Zusätzliche Gefahr aus den Weltmeeren
❙
vermehrte CO2-Aufnahme durch die Ozeane senkt den pH- Wert
❙
❙
Dies ist ein Problem für Calcit- bildendes Plankton, der
Nahrungsgrundlage für viele Organismen
(Der Meeresspiegel erhöht sich nicht nur durch das Abschmelzen der
Landeismassen sondern auch durch eine Volumenausdehnung bei
der Erwärmung)
51 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Wichtige Daten zu Klimagasen
Verweildauer in
der Atmosphäre, in
Jahren
Treibhauswirksamkeit
(Global Warming
Potential GWP;
CO2=1)
Konzentration in
der Atmosphäre
1994
Zunahme der
Konzentration seit
Beginn der
Industrialisierung
Kohlendioxyd CO2
50-200
1
358 ppm
28 %
Methan CH4
9 - 15
21
1720 ppb
146 %
Lachgas N2O
120
310
312 ppb
13 %
Fluorkohlenwasserstoffe
CHF3 u.a
264
11 700
k.A.
k.A.
perfluorierte Fluorkohlenwasserstoffe CF4 u.a.
50 000
6 500
72 ppt
von 0 ppt
auf 72 ppt
Schwefelhexafluorid SF6
3 200
23 900
3-4 ppt
von 0 ppt
auf 3-4 ppt
ppm: parts per Million = 1 Teil pro 1 Million Teile
ppb: parts per billion = 1 Teil pro 1 Milliarde Teile
ppt: parts per trillion = 1 Teil pro 1 Billion Teile
Angabe der Wirksamkeit der Klimagase in CO2 Äquivalenten
Quelle: http://www.agenda21-treffpunkt.de/archiv/03/daten/g7215treibhausgase.htm
53 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Anteil der Klimagase
am Treibhauseffekt
CO2
64%
CH4
20%
FCKW
10%
N 2O
6%
Treibhausgase= THG
54 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Quelle:www.agenda21-treffpunkt.de/lexikon/treibhaus.htm
CH4 – Methan
❙
Nach CO2 ist CH4 das zweitwichtigste Treibhausgas
❙
Hauptursachen dieser Emission sind unter anderem die zunehmende
Nutztierhaltung, bewässerte Reisfelder, die Öl-, Gas- und
Kohleförderung sowie Mülldeponien.
55 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Methanausstoß der Milchkuh
•
Milchkühe produzieren täglich ca. 200 bis 400 g Methan im Pansen
•
❙
entspricht dem Ausstoß von klimaschädigenden Gasen eines
Kleinwagens mit 18000 km Jahresfahrleistung (WWF).
Die Freisetzung ist zu ca. 70 % „Erhaltungsumsatz“, das heißt das
Methan wird zum großen Teil unabhängig von der Futteraufnahme und
der Leistung produziert.
❙
Die Folge ist: Bei einer Tagesleistung von 10 l Milch je Kuh beträgt die
Methanemission bis zu 40 g/l; bei einer Milchleistung von 30 l/Tag werden nur 15
g Methan /l Milch freigesetzt.
Quelle: FAL
56 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Gefährliche unkalkulierbare
Methanquellen in der Zukunft
❙ Permafrostböden die auftauen
❙ Ablagerungen von Methanhydrat auf dem Meeresgrund
57 | Februar 2016| Gunther Schwarze
N2O – Lachgas
❙
❙
entsteht hauptsächlich durch die intensive landwirtschaftliche
Bearbeitung der Böden.
❙
Düngung mit mineralischen Stickstoffdüngern und Wirtschaftsdüngern
❙
Bewirtschaftung organischer Böden
❙
aus der biologischen Stickstofffixierung durch Leguminosen (wie Klee oder Hülsenfrüchte)
❙
Pflanzenrückstände im Boden
Nebenprodukt bei der Verbrennung fossiler Energieträger (Erdöl,
Erdgas, Kohle) und bei der Verbrennung von Biomasse (Brandrodung
in den Tropen).
58 | Februar 2016| Gunther Schwarze
CO2-Bilanz / Fußabdruck
❙
Ist ein Maß für den Gesamtbetrag von CO₂-Emissionen
(+ andere THG), der direkt und indirekt, durch eine Aktivität verursacht wird
oder über die Lebensstadien eines Produkts entsteht.
❙
Der Produktlebenszyklus soll die gesamte Wertschöpfungskette
umfassen:
❙
Herstellung, Gewinnung und Transport der Rohstoffe und Vorprodukte
❙
Produktion und Distribution
❙
Nutzung, Nachnutzung
❙
Entsorgung/Recycling
Quelle: Wikipedia
61 | Februar 2016| Gunther Schwarze
CO2 -Fußabdruck
Produktbezogene Klimaschutzstrategie : Broschüre BDI BMU
62 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Möglichkeiten der Landwirtschaft
zum verbesserten Klimaschutz
63 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Anteile (in Prozent) von Verursachergruppen an der
Gesamtemission (gerundete Zahlen, typisch für EULänder um das Jahr 2000)
SO2 Staub CO2 NO VOC CO N2O NH3 CH4
Industrie
90
70
65
30
30
-
20
5
10
Verkehr
5
10
25
60
50
70
5
-
-
Landwirtschaft
-
10
-
-
-
-
70
95
50
Haushalte
-
-
10
10
5
20
-
-
-
(VOC – flüchtige organische Verbindungen, ohne CH4). '–' bedeutet "vernachlässigbar"
Quelle: Bundeszentrale für politische Bildung
64 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Entwicklung der Stoffkreisläufe in der
Landwirtschaft
❙
Die Landwirtschaft war bis zur ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts im
Wesentlichen durch die verfügbare Fläche begrenzt und belastete die Luft in
keiner Weise zusätzlich, da sie innerhalb der natürlichen Stoffkreisläufe ablief.
❙
Erst als die Düngung eingeführt wurde, entstand ein zusätzlicher
Stoffkreislauf, da nur ein Teil der Nährstoffe in die Biomasse eingebaut wird,
ein Teil dagegen geht in Atmosphäre und Hydrosphäre über.
Quelle: Bundeszentrale für politische Bildung
65 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Anteile an den Treibhausgasemissionen der
deutschen Landwirtschaft im
Jahr 2006 [in % und Mio. t CO2-Äquivalenten]
Quelle: Wegener, J. et al. (2006) und Deutscher Bundestag (2006), Grafik: IÖW
66 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Kalkulation von Kohlenstoff und Treibhausgasen in
der Landwirtschaft
67 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Darstellung des Kohlenstoffkreislaufs
❙
Die schwarzen
Zahlen zeigen wie
viele Milliarden
Tonnen
Kohlenstoff (Gt C)
in den
verschiedenen
Reservoiren
vorhanden sind.
❙
Die blauen Zahlen
zeigen an, wie viel
Kohlenstoff
zwischen den
einzelnen
Speichern pro
Jahr ausgetauscht
wird.
Quelle: Wikipedia
68 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Humus
❙
besteht zu 60% aus Kohlenstoff
❙
Corg–Gehalt × 1,724 (Schwankungsbreite: 1,4 – 3,3) = Humusgehalt
(gemessen in % der TM des Bodens)
❙
Humus ist eine CO2 – Senke!
❙
„So ist die Kohlenstoffmenge im Humus der Böden mit ca. 1.580 Gt C weltweit
doppelt so groß wie in der Atmosphäre (790 Gt C) und dreimal so groß wie in
der Vegetation.
❙
Darüber hinaus wird bis zu 80 % der weltweit aktiv am Kohlenstoffumsatz
beteiligten Kohlenstoffmenge in den Böden in Form von Humus gespeichert.
❙
Daher kann dem Boden sowohl als Kohlenstoff-Senke als auch als –Quelle
eine Bedeutung in Hinsicht auf den Klimawandel zukommen.“
Quelle: Leitfaden zur Humusversorgung LfULG 2015
69 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Moorböden
70 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Moorkarte Deutschland (c) BGR Hannover 2012
71 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Treibhausgasbilanzen Moornutzung
Nutzung
Treibhausgasbilanz
Niedermoor
Wasserstand
Hochmoor
(t CO2-Äq. / Jahr)
(cm unter GOF)
Acker
33,8
-70 (-29 bis 102)
Grünland intensiv
30,9
28,3
-49 (-39 bis -98)
Grünland extensiv
22,5
20,1
-29 (-14 bis -39)
Grünland
extensiv, nass
10,3
2,2
-11 (6 bis -25)
naturnah /
renaturiert
3,3
0,1
-10 (-7 bis -14)
Quelle: Drösler, Freibauer et al. 2011
Verringerung der Emissionen nur durch Anhebung des Wasserspiegels
72 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Landwirtschaftliche Produktion in
Deutschland heute
❙
60 % Futtermittel
❙
20 % Nahrungsmittel
❙
20 % nachwachsende Rohstoffe
Quelle: UBA
73 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Wertung des Anbaus von
NawaRo
❙
Der Einsatz nachwachsender Rohstoffe und die Energieerzeugung in
Biogasanlagen sind wichtige Beiträge der Landwirtschaft um den
Verbrauch fossiler Energieträger zu verringern
❙
Der Anteil der LN, der für nachwachsende Rohstoffe genutzt wird, sollte
in den jeweiligen Regionen an den Flächenbedarf, der für die Nahrungsund Futtermittelerzeugung benötigt wird, angepasst werden.
❙
❙
Es sollten keine Impulse aus dem NawaRo- Bereich kommen,
zusätzliche Flächen in die landwirtschaftliche Nutzung zu nehmen!
Mit gegenwärtig 20 % NawaRo in D ist die Versorgung im Bereich
Nahrung und Futter gesichert!
75 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Kalkulation der CO2 – Bindung durch
verschiedene Kulturen
76 | Februar 2016| Gunther Schwarze
CO2-Bindung durch Biomasse
❙
1kg pflanzliche Biomasse (TM) entspricht einer
Aufnahme von 2 kg CO2 und
einer Abgabe von 1,5 kg O2
LAP Forchheim Paul Schweiger 24.11.2004
77 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Mittlere potentielle CO2- Bindung und O2-Freisetzung von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen
unter mitteleuropäischen Wachstumsbedingungen ( t / ha und Jahr )
Waldwissen.de: CO2 Bindung Wald = 10 t/ha und Jahr
78 | Februar 2016| Gunther Schwarze
LAP Forchheim Paul Schweiger 24.11.2004
Wertung CO2 – Bindungsfähigkeit der
Kulturen
❙
höchste Bindung:
Mais, Zuckerrüben, Chinaschilf
❙
mittlere Bindung:
Getreide, Grünland, Kartoffeln
❙
niedrigere Bindung:
Energiehölzer, Faserhanf, Raps, Wald
79 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Sind mineralische N- Dünger
„Klimakiller“?
❙ Klärung der Fragen:
❙
Wie viel CO2 wird bei Produktion, Transport und Umsetzung im
Boden nach der Ausbringung zusätzlich frei?
❙
Wie viel CO2 kann durch den Mehrertrag gebunden werden?
80 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Wie viel CO2 wird bei Produktion, Transport und
Umsetzung im Boden nach der Ausbringung
zusätzlich frei?
❙
Summe: 8,8 kg CO2 / kg N (in Kalkammonsalpeter)
❙
davon für:
❙
Produktion = 3,6 kg
❙
Transport = 0,1 kg
❙
Landwirtschaft (Umsetzung im Boden): 5,1 kg
Quelle: Yara, PURE NUTRIENT INFO NR. 1 CO2 Fußabdruck
81 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Wie viel CO2 kann durch den
Mehrertrag gebunden werden?
❙
Beispielrechnung:
Getreideertrag
❙
ohne mineralische N- Düngung: 45 dt/ha
❙
mit N- Düngung (bei 150 kg N aus KAS /ha): 80 dt/ha
❙
Verhältnis Korn/Stroh bei WW: 1:1,1
❙
Mehrertrag: 35 dt Korn/ha (86%TM) + 38,5 dt Stroh (80% TM)
= 73,5 dt (60,9 dt TM)
❙
Mehrertrag je 1 kg N (= 6090 kg TM Mehrertrag/ 150kg N)
= 40,6 kg TM Mehrertrag / kg N
❙
Je 1 kg TM Getreide werden 2 kg CO2 gebunden (Quelle: LAP Forchheim Paul Schweiger
24.11.2004)
❙
40,6 kg TM Mehrertrag binden 81,2 kg CO2
❙
die 150 kg N /ha binden zusätzlich 12180 kg CO2
82 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Bilanz
❙
Mehranfall von CO2 durch den Einsatz des Mineraldüngers (Herstellung,
Transport, Anwendung)
= 150 kg N mal 8,8 kg CO2 / kg N
= 1320 kg CO2/ ha
❙
zusätzlich gebundenes CO2 durch den Einsatz von Mineraldünger
= 6090 kg TM Mehrertrag mal 2 kg CO2 / kg TM
= 12180 kg CO2 / ha
❙
Saldo: 12180 – 1320 = 10860 kg CO2 /ha zusätzlich
❙
Wertung:
❙
Bei normalen Mehrerträgen durch Mineraldünger ist die CO2- Bilanz positiv!
❙
CO2 wird allerdings nur kurzfristig gebunden!
83 | Februar 2016| Gunther Schwarze
BLW 23 I 7. 6. 2013
Dr. Franz Heinzlmaier
Landesarbeitskreis Düngung Bayern
84 | Februar 2016| Gunther Schwarze
CO2-Fussabdruck verschiedener N-Dünger
Yara = 8,8
Quelle: Faktencheck Harnstoff 03 SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH
85 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Kann Land- und Forstwirtschaft CO2 binden?
❙
Unterscheidung:
❙
❙
weitestgehend CO2 -neutral
❙
Bewirtschaftung von AL und GL mit hohen Erträgen bei geringen
Nährstoffverlusten
❙
Biogasnutzung und NawaRo (Biokraftstoffe…) ersetzen die Verbrennung
aus den alten CO2-Speichern (Öl, Kohle, Gas)
❙
Renaturierung Moore (verhindert den Abbau eines C - Speichers)
CO2 - Senke (Langzeitspeicher)
❙
Erhöhung des Humusgehaltes im Boden
❙
dauerhafte Aufforstung – Wälder ohne Nutzung (sonst ähnlich wie
Landwirtschaft - neutral)
86 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Vergleich ökologischer Landbau und
konventionelle Erzeugung
87 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Bis zum Jahr 2050 wird sich der
Nahrungsbedarf weltweit verdoppeln
und der Anteil an tierischen Produkten
stark zunehmen.
Quelle: Studie des Potsdam-Institut für Klimaforschung
Agrarzeitung 05.11.2015
88 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Erträge Öko / Konventionell
89 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Ertragsniveau und Produktionsleistung von
ökologisch und konventionell bewirtschafteten
Betrieben des deutschen Testbetriebsnetzes
Quelle: Eigene Berechnungen auf der Grundlage des dt. Testbetriebsnetzes, gemittelte Werte der Wirtschaftsjahre 2007
bis 2010;
Vergleichsmethodik siehe Nieberg et al. (2007).
Thünen Institut: Studie zur Vorbereitung einer effizienten und gut abgestimmten Klimaschutzpolitik für den Agrarsektor
90 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Durchschnittliche Treibhausgasemissionen pro
Hektar unter konventioneller und ökologischer
Bewirtschaftung
konventionell
ökologisch
93 | Februar 2016| Gunther Schwarze
❙
Öko 175% weniger
❙
andere Studien 20 bis 80%
weniger
Vergleich der Klimawirkung ökologische
und konventionelle Bewirtschaftung
❙
Ökologische Bewirtschaftung:
❙
keine mineralischen N- Dünger u. andere Mineraldünger
❙
❙
weniger Input (CO2-Äquivalente) über Mineraldünger aus dem
Herstellungsprozess und weniger freiwerdendes Lachgas (NO2) nach der
Ausbringung
Vergleich zur konventionellen Bewirtschaftung
❙
Bei Öko geringerer Ausstoß von Treibhausgasen auf die Fläche bezogen aber
weniger CO2 Bindung durch geringere Biomassebildung bezogen auf die
produzierte Erntemenge
❙
Dieser Vorteil der konventionellen Bewirtschaftung kann durch eine überhöhte Düngung, die
mit hohen Nährstoffverlusten verbunden ist, verspielt werden!
❙
Dabei freiwerdendes NO2 hat eine 310 mal höhere Treibhauswirkung wie CO2!
97 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Vergleich der Klimawirkung ökologische
und konventionelle Bewirtschaftung
❙
❙
Basis des Vergleichs:
❙
steigender Bedarf an landwirtschaftlichen Produkten
❙
keine Änderung der Verzehrgewohnheiten (global sogar weitere
Zunahme des Fleischkonsums)
❙
begrenzte landwirtschaftlich nutzbare Fläche
globale Wirkung geringerer Erträge:
❙
steigender Druck zur Ausdehnung der Ackerfläche auf Kosten von
Grünland, Wald und Bracheflächen (Kohlenstoffsenken)
98 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Produktionsmaßnahmen mit generell
positiver Wirkung auf den PCF (CO2
Fußabdruch) landwirtschaftlicher Produkte
Bereich
Maßnahme
Pflanzenbau
Verzicht auf die Bewirtschaftung von Moorstandorten, Erhaltung
bzw. Erhöhung des Humusgehalts im Boden
Produktionstechnik
in Tiefe, Häufigkeit und Intensität reduzierte Bodenbearbeitung,
Verzicht auf Pflügen, kombinierte Verfahren
Düngung
sparsamer Einsatz von Mineraldünger, aber auch
Wirtschaftsdünger
Tierhaltung
Stallhaltung, Güllewirtschaft
Futtergewinnung
natürliche Trocknung von Grünfutter
Fütterung
wirtschaftseigene Futtermittel (Transport, Regenwaldrodung)
Fleischproduktion
aus Altkühen (Doppelnutzung)
Wirtschaftsdünger
Verwertung in Biogasanlage
Energieeinsatz
Verwenden von Biokraftstoffen und -schmiermitteln
Rudolf Rippel, Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Agrarökologie, November 2012
99 | Februar 2016| Gunther Schwarze
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
100 | Februar 2016| Gunther Schwarze