Die Arbeiten aus dem vorhergehenden Zeitraum wurden fortgefuehrt. Wiederum erwies sich die Rollhacke mit zusaetzlichen Hackscharen wegen ihrer geringen Verstopfungsneigung und hohen Flaechenleistung auch fuer Rueben als gut geeignet. Der Vorauflaufeinsatz von Striegeln brachte gute Ergebnisse. Der Einsatz einer modifizierten Hacke brachte selbst bei Getreide (12 cm Reihenabstand) in Marokko so gute Erfolge, dass mechanische Verfahren auch kostenmaessig gut mit chemischen Verfahren konkurrieren koennen. Die Technikwirkungsanalyse einer in Entwicklung befindlichen selektiven, sensorgesteuerten Reihenhackmaschine erwies sich beim Maiseinsatz pflanzenbaulich-oekonomisch der Feldspritze ebenbuertig, oekologische jedoch deutlich ueberlegen.
Boden und Vegetation endemischer Arganbestände in Marokko werden durch Expansion und Intensivierung der Agrarwirtschaft sowie Überweidung zunehmend degradiert. Überschirmte Flächen nehmen ab, unbedeckte Flächenanteile zwischen den Arganien nehmen zu. Infolge verminderter Infiltration steigen Oberflächenabfluss- und Bodenabtragsraten stark an. Auf den degradierten Böden kann sich nur lückenhafter Unterwuchs (Krautige und Gras) und kein Jungwuchs mehr ausbilden. Durch Untersuchungen verschieden stark degradierter Arganbestände werden in diesem Vorhaben Grenzwerte herausgearbeitet, ab denen bodenerodierende Prozesse initiiert werden, sowie solche, ab denen von einer Dynamisierung der Prozesse, insbesondere Rinnen- und Gully-Erosion, auszugehen ist. Dazu werden in drei Testgebieten im Hohen und Anti-Atlas eingezäunte Aufforstungsflächen mit ungeschützten Flächen auf verschiedenen Hangneigungen verglichen. Die Entwicklung der Bestandsdichten wird mit hochauflösenden CORONA-Satellitenbildern aus dem Jahr 1968 und großmaßstäbigen Luftbildern von 2017/18 quantifiziert, welche mit unbemannten Fluggeräten (UAVs) aufgenommen werden. Die Wuchsform der Bäume wird mit Structure from Motion (SfM)-Verfahren (3D-Modelle aus Multikopter-Aufnahmen) dokumentiert und klassifiziert. Untersuchungen zur Korngrößenverteilung, Aggregatstabilität, organischen Bodensubstanz und Bodennährstoffen sollen hypothesengeleitet den - mit steigendem Abstand der Bäume - sinkenden Einfluss der baumüberschirmten Fläche auf die erweiterten Zwischenbaumflächen aufzeigen. Mit Beregnungsversuchen und Infiltrationsmessungen werden Erodibilität und Infiltrationsvermögen der Zwischenbaumflächen in verschiedenen Degradationsstadien untersucht. Der Sedimentaustrag aus linearen Erosionsformen wird durch ein SfM-Monitoring mittels 3D-Modellen quantifiziert. Steinbedeckung und Viehwege lassen sich aus den selbst erstellten Luftbildern ermitteln. Viehzählungen und Interviews mit Schlüsselinformanten ergänzen die Kenntnisse über den Beweidungsdruck durch Schafe und Ziegen auf die Arganbestände. Anhand der Untersuchungen zur Degradation von Bestandsdichten, Zwischenbaum- und baumüberschirmten Flächen können die Arganbestände in mit Werten unterfütterte Stabilitätsklassen unterteilt werden. Die durch das Multi-Methoden-Konzept erarbeiteten Grenzwerte zeigen die Dynamisierung der Bodenerosionsprozesse unter Arganbeständen und belegen, dass bestimmte Erosionsprozesse verschiedenen Degradationszuständen der Fläche sowie unterschiedlichen Bestandsdichten zugeordnet werden können. Dies ist eine notwendige Voraussetzung für die nachhaltige Bewirtschaftung der Arganbestandsflächen.
Das Projekt A02 befasst sich mit der Frage, wie baumbasierte Landnutzungsdiversifizierung Konflikte zwischen Bodenfunktionen in rurbanen sozial-ökologischen Systemen abschwächen kann. Rurbane Transformationsprozesse sind eng mit Veränderungen in der Landnutzung verbunden und beeinflussen das Niveau und die Stabilität der Bodenfunktionen. Die In- und Extensivierung der Landwirtschaft sowie die Homogenisierung und Diversifizierung der Landnutzung treten in rurbanen „Assemblages“ nebeneinander auf und wirken sich unter anderem auf die Primärproduktivität, den Wasser- und Kohlenstoffkreislauf aus. Eine entscheidende Herausforderung besteht darin, Kompromisse zwischen Bodenfunktionen, die von privatem oder eher öffentlichem Interesse sind, zu finden (z. B. Ertrag für Landwirte gegenüber Kohlenstoffbindung und Nährstoffretention für öffentliche Empfänger). Diese Kompromisse zwischen Bodenfunktionen sollten auch robust gegenüber klimatischen und sozioökonomischen Störungen sein. Baumbasierte Systeme könnten bei der Bewältigung dieser Zielkonflikte eine zentrale Rolle spielen, wie für gemäßigte und semiaride Regionen gezeigt wurde. Es gibt jedoch nur wenige empirische Belege dafür, wie solche Systeme die Zielkonflikte beeinflussen, insbesondere unter den unterschiedlichen sozial-ökologischen Bedingungen rurbaner Landnutzung. Die zentrale Hypothese dieses Projekts ist, dass die Heterogenität, die mit Rurbanität einhergeht, die Multifunktionalität des Bodens fördert. Durch die Kombination empirischer Bodendaten und eines verbesserten Prozessverständnisses mit einem risikosensitiven ökologisch-ökonomischen Betriebs- und Landschaftsmodell wollen wir das Zusammenspiel zwischen baumbasierten Systemen, der Bereitstellung von Bodenfunktionen und der Widerstandsfähigkeit von Betrieben in rurbanen Transformationsprozessen besser verstehen. Unsere empirische Arbeit startet in Phase 1 in Marokko, während das Betriebs- und Landschaftsmodell auch auf verfügbare Daten für Indien angewendet wird. Wir konzentrieren uns auf die Wirkung der organischen Bodensubstanz (OBS) auf Bodenfunktionen. Hierfür führen wir räumliche Analysen von Bodenqualitätsindikatoren durch, die durch die Bewirtschaftung und baumbasierte Landwirtschaft beeinflusst werden. So werden wir beispielsweise die Auswirkungen der OBS auf das Wasserrückhaltepotenzial des Bodens und ihren Beitrag zu einer widerstandsfähigeren Landwirtschaft analysieren. Durch die Integration von Bodenfunktionen und sozioökonomischen Betriebsfunktionen im robusten, multikriteriellen Landnutzungsallokationsmodell optimLanduse werden wir untersuchen, wie sich die Heterogenität der Betriebsausstattung, Lebensstile und Wahrnehmungen in rurbanen Gebieten auf die Eignung baumgestützter Systeme auswirkt, Multifunktionalität und Resilienz von Betrieben und Landschaften zu erreichen. Diese virtuellen, rurbanen Landschaften kombiniert mit Co-learning verbessern unser Verständnis für nachhaltige Rurbanität
Die menschliche Gesellschaft zeichnet sich durch komplexe soziale Organisationsformen aus, die im Laufe der Zeit weltweit vielfältige Siedlungsmuster hervorgebracht haben. Stadtgrenzen markieren eine willkürliche Trennung zwischen einem (urbanen) Innenraum unter starker menschlicher Kontrolle und einem (ruralen) Äußeren, das stärker natürlichen, biophysikalischen Prozessen ausgesetzt ist. Tatsächlich sind aber beide Räume seit jeher eng miteinander verknüpft, und werden mit immer intensiverer Nutzung natürlicher Ressourcen zunehmend durch rural-urbane Transformationsprozesse geprägt. Im Anthropozän haben Urbanisierung und die damit verbundenen sozialen und ökologischen Veränderungen globale Dimensionen erreicht. 'Rurales' und 'Urbanes' gehen dabei auf verschiedenen Skalenebenen immer wieder neue Beziehungen ein und werden zu einer sich oft selbst organisierenden Einheit von großer wissenschaftlicher, gesellschaftlicher und politischer Bedeutung. Der vorliegende Antrag zur Einrichtung der Forschungsgruppe 'Nachhaltige Rurbanität' befasst sich mit diesem Phänomen und begreift es als einen sich ständig neu erfindenden Zustand des Seins und Werdens. Geleitet von drei übergeordneten Hypothesen nutzen die 10 natur- und sozialwissenschaftlichen Projekte Fallstudien in rurbanen Ballungsgebieten Indiens, Westafrikas und Marokkos, um Wirkmechanismen, Folgen und Steuerungsprozesse von Rurbanität beispielhaft zu untersuchen. Ein interdisziplinärer, sozial-ökologischer Forschungsansatz erlaubt die Schaffung von Synergien zwischen den Fachkulturen und verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen, unter Einbeziehung von Perspektiven des Globalen Südens. Dieser gemeinsame Rahmen ist Voraussetzung dafür, kontextuelle empirische Forschung mit theoriegeleiteten analytischen Vergleichen zu verbinden, sowie innovative Methoden für die Systemanalyse und die Synthese der Ergebnisse zu nutzen. Dadurch lassen sich rural-urbane Transformation und das daraus abgeleitete Phänomen der Rurbanität in seiner skalen- und regionsübergreifenden Komplexität verstehen und dessen zentrale Implikationen für eine nachhaltige Landnutzungs- und Gesellschaftsentwicklung bewerten.
Das Projekt A01 zielt darauf ab, das Potenzial der baumbasierten Landwirtschaft zur Förderung einer nachhaltigen Rurbanität in einer Region in Marokko zu untersuchen, die als sozial-ökologisches Modellsystem dient. Durch die Kombination biophysikalischer und soziokultureller Daten auf verschiedenen Ebenen soll das Projekt ein neues Verständnis der Auswirkungen baumbasierter landwirtschaftlicher Entwicklung auf das Angebot, die Verteilung und den Zugang zu Ökosystemdienstleistungen und ihren Beitrag zur Entstehung von Rurbanität vermitteln. Darüber hinaus soll mit Hilfe von Fernerkundungs- und Felddaten untersucht werden, wie die baumbasierte Landwirtschaft rurbane Landschaften verändert hat. Durch die Analyse des sozial-ökologischen Kontextes und der räumlich-zeitlichen Dynamik soll ein umfassenderes Konzept für multifunktionale Agrarlandschaften in rurbanen Gebieten entwickelt werden. Das Projekt beginnt mit der Identifizierung und Kartierung der sozial-ökologischen Systeme der sich rasch verändernden baumbasierten Landwirtschaft in rurbanen Kontexten. Anschließend wird das Projekt die Veränderungen der rurbanen Landnutzung und der Bodenbedeckung von 2005 bis heute nachverfolgen und die Zusammenhänge zwischen dieser räumlich-zeitlichen Dynamik und den sozial-ökologischen Faktoren untersuchen. Schließlich wird das Projekt eine Reihe von Ökosystemleistungen quantifizieren, die von verschiedenen Arrangements baumbasierter Landwirtschaft für lokale Akteurinnen und Akteure erbracht werden, wobei sowohl einfach strukturierte als auch vielfältige Agroforstsysteme berücksichtigt werden und Faktoren wie Geschlecht, wirtschaftlicher Status und andere übergreifende Aspekte des Managements von Ökosystemleistungen einbezogen werden.
Das Projekt A03 untersucht, wie sich Rurbanität auf die Bodengesundheit auswirkt und Ökosystemleistungen des Bodens beeinflusst. Die Untersuchungen werden an zwei Studienstandorten, Accra (Ghana) und Bengaluru (Indien), durchgeführt, wobei Stoffflüsse und Bodenkontamination durch die neuartigen Schadstoffe PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanzen) und Mikroplastik im Fokus stehen. Wir gehen von der Hypothese aus, dass urbane Böden ein uneinheitliches Verschmutzungsverhalten aufweisen, das von der Geschichte der Landnutzung abhängt. Die Einträge der ausgewählten Schadstoffe, die mit Kompost und Abwasser auf landwirtschaftliche Flächen gelangen, und der aktuelle Stand der Bodenkontamination werden durch Felduntersuchungen und Laboranalysen ermittelt. Mit Hilfe von drohnengestützter multispektraler Bildgebung soll eine Methode zur räumlich verteilten Identifizierung von Mikroplastik im Feld entwickelt werden. Auf Grundlage von Referenzmessungen zur Bodenkontamination, drohnengestützten Bildern, Messungen der elektrischen Leitfähigkeit des Bodens im Feld, Landnutzungskarten und der strukturellen Merkmale bebauter Gebiete werden Risikokarten der potenziellen Bodenverschmutzung erstellt. Darüber hinaus wird der Verbleib der ausgewählten Schadstoffe durch Bodensäulenexperimente im Labor (PFAS) und, in Zusammenarbeit mit dem Projekt A04, in Feldexperimenten mit Kompost und Abwasserausbringung untersucht. Zwei numerische PFAS-Auswaschungsmodelle mit unterschiedlichen Ansätzen zur Simulation des PFAS-Verhaltens werden an den experimentellen Daten kalibriert und für eine Bewertung des PFAS-Verhaltens im Boden bis zum Ende des Jahrhunderts verwendet. Szenarien für das künftige Verhalten der Verbraucher und Regularien werden Informationen über die Verschmutzung des Bodens durch PFAS unter dem Einfluss der Menschen in städtischen Gebieten liefern. Die beiden Studienstandorte in Ghana (Accra) und Indien (Bengaluru) unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Urbanisierungshistorie und physiogeographischer Randbedingungen. Die Ergebnisse werden miteinander verglichen und die Unterschiede zwischen den Studienstandorten werden analysiert. In Phase 2 werden wir die entwickelten Methoden auf den Studienstandort in Marokko anwenden, unseren Ansatz auf andere neu auftretende Schadstoffe ausweiten und die gewonnenen Daten und die in Phase 1 entwickelten Methoden für einen Upscaling-Ansatz nutzen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 214 |
| Europa | 9 |
| Land | 5 |
| Weitere | 6 |
| Wissenschaft | 78 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 7 |
| Förderprogramm | 185 |
| Taxon | 3 |
| Text | 20 |
| unbekannt | 10 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 23 |
| Offen | 192 |
| Unbekannt | 10 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 211 |
| Englisch | 34 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 17 |
| Bild | 3 |
| Datei | 19 |
| Dokument | 20 |
| Keine | 154 |
| Webseite | 55 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 153 |
| Lebewesen und Lebensräume | 225 |
| Luft | 91 |
| Mensch und Umwelt | 223 |
| Wasser | 123 |
| Weitere | 207 |