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Diffusion digitaler Technologien in der Landwirtschaft

Von der Digitalisierung in der Landwirtschaft werden sich viele Vorteile für den landwirtschaftlichen Sektor versprochen. Dazu gehören unter anderem die Erhöhung der Produktivität, der Lebensmittelqualität, des Tierwohls sowie des Einkommens der landwirtschaftlichen Betriebe bei gleichzeitiger Reduzierung negativer Externalitäten der landwirtschaftlichen Produktion durch den Einsatz digitaler Technologien. Dennoch sind die Nutzungsraten in der Landwirtschaft zum Teil deutlich geringer als erwartet, was, trotz der Vorteile, auch auf Barrieren bei der Verwendung der digitalen Technologien hindeutet. Die Fragen, welche Faktoren die Einführung digitaler Technologien in der Landwirtschaft beeinflussen sowie die Kosten und nutzerfreundliche Handhabung der Technologien gehören daher zu den vorrangigsten Handlungs- und Forschungsfeldern aus Sicht der Praxis und Wissenschaft. Deshalb sollen im Rahmen des Projektes folgende Forschungsfragen beantwortet werden: Was ist der aktuelle Stand der Diffusion und Verbreitung von Anwendungen der PAT bzw. digitaler Lösungen für die Landwirtschaft in Deutschland? Wie bewerten die Landwirte*innen die Reifegrade von Anwendungen der PAT bzw. digitaler Lösungen für die Landwirtschaft anhand eines entwickelten Reifegradbewertungsrahmen? Welche latenten Faktoren beeinflussen im Rahmen eines integrierten UTAUT-TTF Modell die Nutzungsabsicht für eine Pflanzenschutz-App? Welche Faktoren beeinflussen die konkrete Zahlungsbereitschaft in Euro für eine Pflanzenschutz-App? Wie hoch ist die Zahlungsbereitschaft für eine Drohnen-Serviceleistung zur Düngemittelkartierung? Welche Faktoren beeinflussen die Zahlungsbereitschaft für einen Drohnen-Serviceleistung zur Düngemittelkartierung? Die Beantwortung der Forschungsfragen ist somit nicht nur für das finanzielle Wohlergehen der Landwirte*innen von Relevanz, sondern hat auch eine gesellschaftliche und politische Bedeutung, da sie zur Erleichterung der Diffusion digitaler Technologien und der damit einhergehenden externen Vorteile beitragen kann. Die Ergebnisse sind dementsprechend für politische Entscheidungsträger*innen sowie Berater*innen von landwirtschaftlichen Betrieben aber auch für Entwickler*innen und Anbieter*innen von digitalen Lösungen in der Landwirtschaft von Bedeutung. Durch die methodisch innovativen Ansätze sind die Ergebnisse auch für Wissenschaftler*innen von Interesse.

Entwicklung und Einsatz von Landnutzungsmodellen zur Erklärung und Bewertung tropischer Entwaldung

Es soll untersucht werden, wie man die Waldverluste in den Tropen erklären kann und welche Maßnahmen in der Vergangenheit zu einer Verminderung der Entwaldung geführt haben. Dazu sollen Faktoren identifiziert werden, die die Entwaldung beeinflussen, und anschließend soll ihr öknomischer Einfluss ermittelt werden. Um den Einfluss solcher Faktoren besser zu verstehen, sind Referenzszenarien notwendig, die zeigen, wie sich die Entwaldung entwickelt hätte, wenn diese Faktoren keine Rolle gespielt hätten (Baseline- oder Business-as-usual-Szenarien). Durch den Vergleich der beobachteten Entwaldung mit den Referenzszenarien können die Veränderungen der sozialen Kosten von durch Entwaldung verursachten Kohlenstoffemissionen und die wirtschaftlichen Auswirkungen auf die Qualität der Lebensräume ableite werden. Das Projekt schlägt vor, mithilfe moderner Landnutzungsmodelle globale Referenzszenarien für die tropische Entwaldung zu modellieren. Dazu werden Modellierungen für 26 tropische Länder einbezogen, welche in der Vergangenheit 90% der globalen Entwaldung repräsentierten. Außerdem dieser Modellierungsansatz weiterentwickelt werden, um den Einfluss bestimmter Schutzmaßnahmen auf regionaler Ebene zu analysieren, und dafür sollen Beispiele aus Ecuador verwendet werden. Zur Bewertung der wirtschaftlichen Konsequenzen der Veränderungen der Entwaldung sollen die gesparten oder zusätzlichen sozialen Kosten für Kohlenstoffemissionen sowie die notwendigen Kosten für die Wiederherstellung des Tropenwaldes herangezogen werden. Wir nehmen an, dass moderne Landnutzungsmodelle, die die verschiedenen Zukunftserwartungen der Landnutzer berücksichtigen können, unabhängige Referenzszenarien liefern und verlässliche wirtschaftliche Bewertungen ermöglichen können.

Betriebswirtschaftliche Berechnung sozialer Kosten

Entsprechend der Aufgabenstellung der Entscheidungsorientierten Betriebswirtschaftslehre, die die Unternehmung als offenes soziales System begreift, soll untersucht werden, inwieweit im betriebswirtschaftlichen Informationssystem die durch die Unternehmung verursachten Veraenderungen in der Umwelt erfasst werden. Da im traditionellen betrieblichen Rechnungswesen weder soziale Kosten noch soziale Nutzen beruecksichtigt werden, soll im Rahmen einer Analyse festgestellt werden, ob eine Internalisierung sozialer Kosten moeglich ist und welche Konsequenzen sich hieraus fuer die Gestaltung des Rechnungswesens ergeben.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1689: Climate Engineering: Risiken, Herausforderungen, Möglichkeiten?, Stratosphärischer Ozonverlust im Sommer in mittleren Breiten - ein potentielles Risiko von Climate-Engineering? (CE-O3)

In jüngster Zeit wurde ein neuer Mechanismus zum Ozonabbau über besiedelten Gebieten in der wissenschaftlichen Gemeinschaft diskutiert, der vor einer zunehmenden Gefahr von niedrigem Ozon im Sommer in mittleren Breiten in der unteren Stratosphäre warnt. Der Ozonabbau soll durch erhöhte Mengen an Wasserdampf verursacht werden, die konvektiv in die Stratosphäre injiziert werden und zu durch Chlor bedingtem katalytischen Ozonverlust führen soll durch heterogene Reaktionen an binären Sulfat-Wasser-Aerosolen (H2SO4/H2O). Diese heterogenen Reaktionen werden durch erhöhte Mengen an Wasserdampf und niedrige Temperaturen beschleunigt. Vorausgesetzt, dass die Intensität und die Frequenz des konvektiv injizierten Wasserdampfes durch den anthropogenen Klimawandel in den nächsten Jahrzehnten ansteigen, ist mit einer Erhöhung der ultravioletten Strahlung (UV) auf der Erdoberfläche über besiedelten Gebieten zu rechnen. Die Details dieses neuen Ozonverlust-Mechanismus sind jedoch noch unklar, so dass eine genaue Quantifizierung des Ozonverlustes und seiner Sensitivität auf stratosphärischen Schwefel und Wasserdampf noch nicht möglich war. Ferner wurde im Rahmen von Climate-Engineering-Methoden, die Injektion von Sulfat-Aerosol in die Stratosphäre vorgeschlagen, um die globale Erderwärmung abzuschwächen. Dies könnte zusätzlich den Ozonabbau in der unteren Stratosphäre in mittleren Breiten verstärken. Motiviert durch diese Wissenslücken in unserem gegenwärtigen Verständnis von Ozonverlustprozessen in mittleren Breiten in der unter Stratosphäre, schlagen wir im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms 'Climate Engineering' ein Projekt vor, dass unter Bedingungen mit sowohl erhöhtem Wasserdampf als auch erhöhtem Sulfat-Aerosol den Ozonverlust analysiert. Unser Projekt basiert auf verschiedenen Simulationen mit dem drei-dimensionalen Chemie-Transport-Modell CLaMS mit dem Ziel die Details dieses neuen Ozonverlust-Mechanismus zu verstehen und zu quantifizieren. Ferner soll der mögliche Ozonverlustes unter Klima-Engineering-Bedingungen zuverlässig simulieren werden. Ein Algorithmus, der die Abhängigkeit des Ozonverlustes in mittleren Breiten von erhöhtem stratosphärischem Schwefel beschreibt, wird der Klima-Engineering-Community als Basis für weitere ökonomische Analysen zur Verfügung gestellt. Unsere Ergebnisse werden helfen zukünftige Entscheidungen über Klima-Engineering zu bewerten, um mögliche Risiken und Kosten für die Gesellschaft zu minimieren.

BiodivProtect: Umweltgerechtigkeit als Treiber für Biodiversitäts- und Ökosystemschutz (BIO-JUST)

Demonstration eines adaptiven, multilateralen Lagerstättenaufschlusses für geothermische Energie zur Seismizitäts- und Kostenmitigation im Oberrheingraben, Teilvorhaben: Laborative und numerische Untersuchungen im bohrlochnahen Bereich

KI-unterstützte Elektroniksysteme für die nachhaltige Produktion, KI-unterstützte Elektroniksysteme für die nachhaltige Produktion - AIMS5.0

Überprüfung der Blattdüngung auf CO2 Basis auf einer Dauerwiese

Mineralische Pflanzenstärkungsmittel (Agrosol) sind für die Biologische Landwirtschaft zugelassen und werden in diesem Bereich beworben. Das primäre Ziel dieser Forschungsarbeit soll sein, die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes solcher Mittel gerade in der Biologischen Landwirtschaft zu überprüfen. Gerade in einer Zeit, wo Dauergrünlandbetriebe versuchen müssen, alle möglichen externen Kosten so gering wie möglich zu halten, ist eine kritische Überprüfung notwendig. Am Bio Lehr- und Forschungsbetrieb des LFZ Raumberg-Gumpenstein werden Exaktversuchsparzellen auf einer 3-schnittigen Dauerwiese angelegt. Die Fläche befindet sich auf 740 m und stellt von der Ertragslage einen guten durchschnittlichen Grünlandbestand dar. Die Bewirtschaftung der Parzellen erfolgt mit 2 Düngungsniveaus. Einmal mit 80 und einmal mit 120 kg N je ha und Jahr, wobei immer eine Variante mit keinem zusätzlichen Mittel behandelt wird und die andere mit einem mineralischen Pflanzenstärkungsmittel (Agrosol). Das Pflanzenstärkungsmittel wird 1-mal vor dem 1. Schnitt, 2-mal nach dem 1. Schnitt und 1-mal nach dem 2. Schnitt mit 3 kg/ha ausgebracht. Folgende Punkte sollen dabei überprüft werden: 1. Unterscheiden sich die Pflanzenbestände zwischen den Varianten nach der Projektlaufzeit. Die Zusammensetzung einer Schnittwiese gibt Auskunft über die Stabilität bzw. Labilität gegenüber der Bewirtschaftung und der Umwelteinflüsse. Jede Form der Bewirtschaftung hat einen großen Einfluss auf die Entwicklung des Pflanzenbestandes, weshalb die Beobachtung beim Einsatz neuer Produkte sehr wichtig ist. 2. Hat der Einsatz von mineralischen Pflanzenstärkungsmitteln einen Einfluss auf den Humusgehalt im Boden. Anhand von begleitenden Bodenanalysen soll die Situation der wichtigsten Bodenparameter überprüft werden, damit so mögliche kurzfristige Veränderungen dokumentiert werden können. 3. Kommt es zu einer Steigerung der Mengen- und Qualitätserträge bei den behandelten Varianten. Es gilt zu ermitteln, wie stark die Ertragsdifferenz zwischen den Parzellen ohne und mit Behandlung des mineralischen Pflanzenstärkungsmittels ist. Darüber hinaus werden auch Unterschiede bei den Inhaltsstoffen untersucht. 4. Ist der Einsatz solcher Mittel für den Dauergrünlandbetrieb ökonomisch sinnvoll. Da Zukaufmittel immer mit Kosten verbunden sind, ist eine ökonomische Bewertung wichtig. Gerade ein Dauergrünlandbetrieb muss bei Zukaufmittel sehr gut überlegen, da z.B. bei Betrachtung der aktuellen Milchpreise jeglicher zusätzliche Aufwand beachtet werden muss.

Umweltoekonomie: Grundlagenprobleme und Eingriffsmoeglichkeiten

Theoretische und empirische Analysen der Moeglichkeiten zur Verbesserung der Umweltqualitaet (Instrumente der Umweltpolitik): Vor- und Nachteile der Verwendung direkter Kontrolle und der Preissteuerung. Erfassung der Wertschaetzung der Umwelt.

Funktionen und Leistungen der Landwirtschaft und deren Wert für die Gesellschaft

Die Landwirtschaft erbringt verschiedenste Funktionen bzw. Leistungen, die weit über die Bewirtschaftung der landwirtschaftlichen Fläche und die Produktion von Lebensmitteln hinausgehen. Zusätzlich zur reinen Agrarproduktion bzw. Produktion marktfähiger Güter produzieren landwirtschaftliche Betriebe eine Reihe von Produkten und Dienstleistungen (sogenannte non-commodity outputs bzw. Nicht-Marktgüter), die unterschiedliche Elemente der 'Multifunktionalität' in der Landwirtschaft darstellen (OECD, 2001). Diese vielfältigen Produkte und Dienstleistungen haben oft die Eigenschaften öffentlicher Güter. Um den gesellschaftlichen Wert, der mit den unterschiedlichen Funktionen bzw. Leistungen landwirtschaftlicher Betriebe verbunden ist, einschätzen zu können, kann die Multifunktionalität im Kontext von (positiven und negativen) externen Effekten betrachtet werden. Als Nebenprodukte oder Wirkungen der landwirtschaftlichen Produktion bzw. der Tätigkeiten landwirtschaftlicher Betriebe sind diese externen Effekte gesellschaftlich relevant. Im Laufe der Reformen der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) wurde dem Umstand der non-commodity outputs bzw. positiven und negativen externen Effekten der Landwirtschaft zunehmend Rechnung getragen, insbesondere im Rahmen der Programme zur Ländlichen Entwicklung. Im Zuge dessen werden auch bestimmte überbetriebliche Leistungen und Funktionen landwirtschaftlicher Betriebe (z.B. Landschaftspflege, umweltrelevante Aktivitäten, ökologische oder infrastrukturelle Funktionen etc.) als Wert für die Gesellschaft anerkannt. Damit bei der weiteren Ausgestaltung von Instrumenten und Maßnahmen der GAP überbetriebliche Leistungen und Funktionen landwirtschaftlicher Betriebe miteinbezogen werden können, sind diese Leistungen und Funktionen zu erfassen sowie ihr gesellschaftlicher Wert zu ermitteln. Ziel des Forschungsprojektes, das von der Technischen Universität München koordiniert wird, ist eine umfassende Analyse der Funktionen und Leistungen landwirtschaftlicher Betriebe bzw. ihrer positiven und negativen externen Effekte sowie eine Quantifizierung des gesellschaftlichen Wertes von Aspekten der Landwirtschaft. Jene Leistungen der Betriebe für die Gesellschaft, die über die reine landwirtschaftliche Produktion hinausgehen, sind zu bestimmen und zu bewerten. Im Rahmen des Projektes werden Literaturstudien erarbeitet und empirische Untersuchungen durchgeführt. Laut Technischer Universität München sollen bei der empirischen Analyse die kausalen Effekte der Landwirtschaft und die gesellschaftliche Bewertung dieser Effekte in einer integrierten Weise ermittelt werden. Die Quantifizierung des gesellschaftlichen Wertes von Aspekten der Landwirtschaft soll für bestimmte Regionen erfolgen (geplant sind Bayern, Österreich, Südtirol, Norwegen). Dafür werden Befragungen in den Regionen sowie die Erarbeitung eines entsprechenden Datenpools durchgeführt. (Text gekürzt)

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