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Forage availability and quality directly impact animal performance, ultimately affecting productivity and health. This study aimed to understand the interaction between qualitative and quantitative vegetation availability and feed intake of goats on alpine pastures in the Chinese Altai Mountains. The daily grazing routes of three goats from a local herding family were monitored with GPS devices set at a logging rate of 64 s during spring and the early and late summer season in 2013 and 2014. The quantity and quality of vegetation along their grazing routes was determined, and the amount of feces excreted was measured in a total of five goats per season for the indirect determination of the animals’ feed intake. The grazing routes were longer in spring than in summer, leading to larger grazing areas visited in spring. Vegetation on offer ranged from 980 to 2400 kg dry mass per hectare and was similar in the spring and summer seasons but higher in 2013 than in 2014. Feed consumption of forage and nutrients did not significantly differ between seasons and years, respectively, suggesting that the goats’ nutrient intake was not restricted by interannual variability of forage on offer. Regular monitoring of animal numbers and of vegetation quantity and quality on the mountain rangelands can help responsible government agencies to estimate forage offtake of small ruminants in order to timely adjust grazing pressure in the study region.

The combination of "ancestral knowledge" and modern agricultural techniques are increasingly used by Andes farmers, demonstrating its great importance as an ideal alternative to achieve international standards of productivity and sustainability. Pasture management has demonstrated its relevance in terms of milk volume and quality in farms located in the Ecuadorian highlands, showing a wide range of types of forage resource use, in its constant search for better animal yields from the occupancy rate. However, while inclination of land has a clear impact on energy expenditure of grazing animals, there are no reports on the influence of the diversity in management practices and their consequences on animal performance, considering the slope of pastures animals are grazing. The objective of the present investigation was to document management practices in dairy systems in the tropical highlands of central Ecuador and to understand the influence of the slope of pastures on those practices. A survey was carried out in the rural area of the province of Pichincha in 42 dairy farms using a questionnaire to identify the productive and management activities in the herds and to evaluate the average slope of the pastures of the farms based on GIS data. Results showed that farms had an average acreage of 40 ha, the herds were composed of 60 ± 63 cows in milk, predominantly Holstein (65%), and the daily production of individual milking cows reached 15.1 ± 3.4 kg. Highest productivity was found on farms with the highest re-population rates using rotatory grazing with high intensity of instantaneous grazing with very short occupation times (

With the central aim to reduce greenhouse gas emissions, agroforestry systems have become popular because they can provide biomass for bioenergy conversion and thus help replace fossil energy. This article compares the net energy balances of three biomass conversion techniques for an agroforestry system consisting of willows and two types of grassland biomass as well as separate stands of grassland and willow. The period of investigation was the second willow rotation (4–6 years after establishment). The biomass conversion techniques included combustion of hay (CH), integrated generation of solid fuel and biogas from biomass (IFBB), and anaerobic whole crop digestion (WCD). Compared to the first rotation (years 1–3), the net energy yield of the willow stands significantly increased. Nevertheless, the separate stand of willow had higher net energy yield than the agroforestry system. The IFBB technique led to an improvement in solid fuel quality through demineralization. CH and IFBB provided higher net energy yields than WCD.

The sustainable use of rangelands in pastoral areas requires the inclusion of all stakeholders to develop sound management strategies. However, the role of these actors in the sustainable management of natural resources is still poorly understood. The present study aims to (i) assess the perception of farmers and herders of the risks and opportunities of transhumance on rangeland resource use and management, and to (ii) generate useful knowledge for the design and implementation of policies that favor the coexistence of these actors and reduce competition over rangeland resources use in Benin. To this end, interviews were conducted with 240 crop farmers and herders using a semi-structured questionnaire in two contrasting agroecological zones in the northern (Kandi) and the southern (Kétou) part of the country. Among the respondents, 64% of farmers in the North were agro-pastoralists (owning 10.6 ha of land and 10.7 cattle) and 36% were herders (keeping 45.8 cattle and cultivating about 3.7 ha of land). They perceived that communal rangelands were entirely degraded. In the South, 36% of respondents were agro-pastoralists (with 0.3 cattle and farming 4 ha of land) and 64% cattle herders (raising 45.3 cattle and farming 0.9 ha of land only). Of the herders, 50% kept cattle for more than 20 years, while agro-pastoralists had no previous experience in cattle herding. Cultivation practices among crop farmers, such as high use of mineral fertilization (23.8%) and bush fires for land clearing (22.5%), were reported in Kandi (North) and Kétou (South) as factors that might contribute to land degradation. However, these farmers perceived transhumance as a threat to the sustainable use of natural resources. In contrast, herders perceived transhumance as an opportunity to valorize unused land and increase the availability of manure to cropland. The prevalent negative attitude of crop farmers regarding transhumant herders increases the vulnerability of cattle herding in both regions. There is an urgent need of raising awareness concerning the mutual benefits provided by the coexistence of crop farmers with herders to promote participative rangeland management strategies. This may contribute towards coping with the current challenges of food insecurity and increasing climate variability as well as to reducing recurrent conflicts in the region.

Agroforestry systems (AFSs) are promoted as environmentally friendly and climate-change-resilient cultivation systems with the potential of increasing ecosystem services. Especially under temperate climatic conditions, the implementation in agricultural practice is low so far, inter alia due to the lack of knowledge regarding longer-term effects of such systems. This study investigated biomass yields and crop development during the second rotation of an alley cropping system with willows (clone &ldquo, Tordis&rdquo, ((Salix schwerinii x S. viminalis) x S. vim.)) and grassland that was established in March 2011, as reported in a former study of the authors. Two grassland swards (white clover grass (Lolium perenne L. and Trifolium repens L.) (CG) and a diversity mixture with 32 plant species (DIV)) were proven in an intensive (3/4 cuts per year) and extensive management system (two cuts per year). Total yield (sum of three years) of AFS increased substantially in the second rotation (year four to six after establishment of the AFS). This was particularly due to a fivefold increase in woody biomass. At the same time, yields of grassland biomass decreased slightly. Biomass of CG outperformed DIV, especially in the intensive managed systems with a dry matter (DM) yield of 18 t ha&minus, 1, compared to 12.6 t ha&minus, 1. However, AFS grassland yields were always lower than yields of reference areas with grassland in pure stand. Nevertheless, lower yields are probably caused by competition effects between woody crops and grassland. Grassland yields along transects across the grassland alleyways showed a strong decrease in the border areas in all treatments. Higher grassland yields in the alley center did not compensate yield reductions in border areas. Furthermore, the botanical composition of grassland was modified in border areas with reduced legume DM contribution and increases of both grasses and forbs. Thus, the width of grassland alleys with 9 m caused strong competition effects by the willows.

In many parts of the world, the utilization of rangelands is based on the targeted movement of herds within and across often vast territories. Crucial for the success of these livestock operations are decisions on how to flexibly allocate animals to the existing vegetation, both in terms of numbers and concentrations, and in space and time. Research from large scale ranching in the prairies of the Americas, and nomadic or transhumant livestock systems in Africa, the Middle East, and Central Asia, suggests that the more precisely specific patches of vegetation at a specific development stage can be targeted, the more beneficial will be the outcome in terms of animal nutrition and productivity. This also holds for the provision of environmental services such as aboveground net primary production, biodiversity preservation, and soil fertility. However, herding requires year-round labor investment, and in rural areas where seasonal migration is an important livelihood strategy, herding may suffer from absence of skilled workforce. Additional obstacles are political neglect and land use competition, insecurity, reduced self-ownership rates of herds, partial social isolation of herders, and hardship of the work. These make herding an increasingly unpopular occupation, especially for the young generation, but there are also factors that drive (young) people to take up or continue this profession. Reduced herding efforts, reflected in the reluctance to utilize remote grazing areas, may lead to overstocking of favorable pastures. This increases the risk of pasture degradation, long-term reduced herd productivity, social conflict, and public criticism of pastoralism as an anachronistic lifestyle and detrimental land stewardship, thereby further fueling the erosion of herding. By reviewing studies from Africa, the Middle East, and southern and eastern Asia, and including some insights from Europe and southern America, we discuss the ecosystem services produced by herding and herd mobility, and reflect on the ecological and social consequences of the loss of herding labor. Highlighting aspects that speak for this occupation at the individual level, we conclude by suggesting interventions that may sustain the herding profession, such as facilitation of labor sharing, labor contracts, improved herder security, and societal payments for ecological and cultural services.

Every four years, the National Poplar Commissions report on the progress of the International Poplar Commission IPC, one of the oldest, firmly established organizations of the FAO (Organization for Food and Agriculture of the United Nations). The reports will be collected and published for the 26th session of the International Poplar Commission in Rome in October 2020. For Germany, the Thünen Institute for Forest Genetics is compiling the report on behalf of the Federal Ministry of Food and Agriculture. With the reform of the poplar commission, the range of tree species was expanded to include fast-growing tree species in the reporting period. In addition to poplars and willows, Germany has decided to add hybrid larch and black locust for the time being. Based on the numbers from the Federal Forest Inventory (2012), the area with fast growing trees can be estimated as follows: poplars 147,000 ha (approx. 17,000 ha natural regenerated and 130,000 ha planted), willows 75,000 ha (natural regenerated), hybrid larch 3,000 ha (planted), and black locust 42,000 ha (planted). The current cultivation of poplars and willows is largely limited to short rotation coppice plantations (SRC). Several factors are responsible for this: attractive alternative crops, in particular maize cultivation for biogas, combined with the extensive ban on the conversion of grassland as well as a lack of impetus from the Greening Regulation passed at EU level in 2014. The total SRC surface in Germany is currently stagnating at 7,000 hectares. During the reporting period, two poplar clones were approved in the category "tested". 13 further poplar clones were proposed for preliminary approval for the use of biomass production in short rotation due to their significant superiority in the biomass characteristic. Furthermore, the recommendation was made to approve of family parents for the production of forest reproductive material from 2 Populus tremula combinations was made. A total of 13 research projects and ten joint research projects (with together 33 projects), carried out at 22 institutions on genetics and breeding, cultivation, physiology, resistance of poplars and willows as well as wood utilisation were funded by third parties and have been included in the report. Also, 90 publications are listed in the report. Alle vier Jahre berichten die Nationalen Pappelkommissionen über den Fortschritt der Internationalen Pappelkommission IPC, ist eine der ältesten, festverankerten Organisationen der FAO (Organisation für Ernährung und Landwirtschaft der Vereinten Nationen). Die Berichte werden gesammelt und zur 26. Tagung der Internationalen Pappelkommission in Rom im Oktober 2020 veröffentlicht. Für Deutschland stellt das Thünen-Institut für Forstgenetik im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft den Bericht zusammen. Mit der Reform der Pappelkommission wurde in der Berichtsperiode das Baumartenspektrum auf schnellwachsende Baumarten erweitert. Deutschland hat sich entschieden neben Pappeln und Weiden vorerst die Hybridlärche und die Robinie neu aufzunehmen. Anhand der Zahlen aus der Bundeswaldinventur (2012) lässt sich die Fläche mit schnellwachsenden Baumarten wie folgt schätzen: Pappeln 147.000 ha (ca. 17.000 ha natürlich verjüngt und 130.000 ha gepflanzt), Weiden 75.000 ha (natürlich verjüngt), Hybridlärche 3.000 ha (gepflanzt) und Robinie 42.000 ha (gepflanzt). Der aktuelle Anbau von Pappeln und Weiden beschränkt sich weitgehend auf Kurzumtriebsplantagen. Dafür verantwortliche Faktoren sind attraktive Alternativkulturen, insbesondere Maisanbau für Biogas, verbunden mit dem weitgehenden Verbot der Umwandlung von Grünland sowie mangelnde Impulse aus der auf EU-Ebene 2014 beschlossenen Greening-Verordnung. Die gesamte Kurzumtriebsplantagenfläche stagniert in Deutschland derzeit bei 7.000 Hektar. Im Berichtszeitraum wurden 2 Pappelklone in der Kategorie 'Geprüft' zugelassen.13 weitere Pappelklone wurden auf Grund ihrer signifikanten Überlegenheit bei dem Merkmal Biomasse zur vorläufigen Zulassung für den Verwendungszweck Biomasseproduktion im Kurzumtrieb vorgeschlagen. Weiterhin erfolgte die Empfehlung zur Zulassung von Familieneltern für die Erzeugung von forstlichem Vermehrungsgut von 2 Populus tremula-Kombinationen. Dreizehn Forschungsprojekte und zehn Verbundprojekte (mit zusammen 33 Einzelvorhaben) wurden durch Drittmittel an 22 Institutionen in Deutschland zur Genetik und Züchtung, Anbau, Physiologie, Resistenzen von Pappeln, Weiden sowie Ernte und Verwertung ihres Holzes gefördert. 90 Veröffentlichungen sind im Bericht erfasst.

Alle vier Jahre berichten die Nationalen Pappelkommissionen über den Fortschritt der Internationalen Pappelkommission IPC, ist eine der ältesten, festverankerten Organisationen der FAO (Organisation für Ernährung und Landwirtschaft der Vereinten Nationen). Die Berichte werden gesammelt und zur 26. Tagung der Internationalen Pappelkommission in Rom im Oktober 2020 veröffentlicht. Für Deutschland stellt das Thünen-Institut für Forstgenetik im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft den Bericht zusammen. Mt der Reform der Pappelkommission wurde in der Berichtsperiode das Baumartenspektrum auf schnellwachsende Baumarten erweitert. Deutschland hat sich entschieden neben Pappeln und Weiden vorerst die Hybridlärche und die Robinie neu aufzunehmen. nhand der Zahlen aus der Bundeswaldinventur (2012) lässt sich die Fläche mit schnellwachsenden Baumarten wie folgt schätzen: Pappeln 147.000 ha (ca. 17.000 ha natürlich verjüngt und 130.000 ha gepflanzt), Weiden 75.000 ha (natürlich verjüngt), Hybridlärche 3.000 ha (gepflanzt) und Robinie 42.000 ha (gepflanzt). er aktuelle Anbau von Pappeln und Weiden beschränkt sich weitgehend auf Kurzumtriebsplantagen. Dafür verantwortliche Faktoren sind attraktive Alternativkulturen, insbesondere Maisanbau für Biogas, verbunden mit dem weitgehenden Verbot der Umwandlung von Grünland sowie mangelnde Impulse aus der auf EU-Ebene 2014 beschlossenen Greening-Verordnung. Die gesamte Kurzumtriebsplantagenfläche stagniert in Deutschland derzeit bei 7.000 Hektar. m Berichtszeitraum wurden 2 Pappelklone in der Kategorie 'Geprüft' zugelassen.13 weitere Pappelklone wurden auf Grund ihrer signifikanten Überlegenheit bei dem Merkmal Biomasse zur vorläufigen Zulassung für den Verwendungszweck Biomasseproduktion im Kurzumtrieb vorgeschlagen. Weiterhin erfolgte die Empfehlung zur Zulassung von Familieneltern für die Erzeugung von forstlichem Vermehrungsgut von 2 Populus tremula-Kombinationen. reizehn Forschungsprojekte und zehn Verbundprojekte (mit zusammen 33 Einzelvorhaben) wurden durch Drittmittel an 22 Institutionen in Deutschland zur Genetik und Züchtung, Anbau, Physiologie, Resistenzen von Pappeln, Weiden sowie Ernte und Verwertung ihres Holzes gefördert. 90 Veröffentlichungen sind im Bericht erfasst. Every four years, the National Poplar Commissions report on the progress of the International Poplar Commission IPC, one of the oldest, firmly established organizations of the FAO (Organization for Food and Agriculture of the United Nations). The reports will be collected and published for the 26th session of the International Poplar Commission in Rome in October 2020. For Germany, the Thünen Institute for Forest Genetics is compiling the report on behalf of the Federal Ministry of Food and Agriculture. With the reform of the poplar commission, the range of tree species was expanded to include fast-growing tree species in the reporting period. In addition to poplars and willows, Germany has decided to add hybrid larch and black locust for the time being. ased on the numbers from the Federal Forest Inventory (2012), the area with fast growing trees can be estimated as follows: poplars 147,000 ha (approx. 17,000 ha natural regenerated and 130,000 ha planted), willows 75,000 ha (natural regenerated), hybrid larch 3,000 ha (planted), and black locust 42,000 ha (planted). The current cultivation of poplars and willows is largely limited to short rotation coppice plantations (SRC). Several factors are responsible for this: attractive alternative crops, in particular maize cultivation for biogas, combined with the extensive ban on the conversion of grassland as well as a lack of impetus from the Greening Regulation passed at EU level in 2014. The total SRC surface in Germany is currently stagnating at 7,000 hectares. During the reporting period, two poplar clones were approved in the category "tested". 13 further poplar clones were proposed for preliminary approval for the use of biomass production in short rotation due to their significant superiority in the biomass characteristic. Furthermore, the recommendation was made to approve of family parents for the production of forest reproductive material from 2 Populus tremula combinations was made. A total of 13 research projects and ten joint research projects (with together 33 projects), carried out at 22 institutions on genetics and breeding, cultivation, physiology, resistance of poplars and willows as well as wood utilisation were funded by third parties and have been included in the report. Also, 90 publications are listed in the report.

In the lowlands of Ethiopia, the traditionally pastoralist Afar and Somali Regions, multifaceted transformations and commodification processes have taken place. This thesis focuses on these transformations by addressing their fundamental societal, economic, and environmental developments. Three papers were written to clearly demonstrate how such environmental, political, social and economic processes have shaped and continue to alter and impact Afar and Somali communities in Eastern Ethiopia. The first paper, Pastoral livelihoods under pressure: Ecological, political and socioeconomic transitions in Afar (Ethiopia) by Matthias Schmidt (lead author) and Olivia Pearson (2016) and published by the Journal of Arid Environments 124, 22-30, will be referred to as “Pastoral livelihoods under pressure” from this point forward. It addresses the various ecological, political and socio-economic changes currently transforming the rangelands and natural resources of the Afar pastoralists’ ancestral domain, changes which are driven by factors such as recurrent droughts, overgrazing, erosion processes, alien plant invasion and governmental land policies. To assess how these inter-related changes are impacting the Afar and their livelihoods, empirical research was conducted in four villages in western Afar, with the results showing that environmental, institutional and cultural changes have weakened the position of the pure pastoralist and strengthened the move away from pure pastoralism towards agro-pastoralism. As introduced natural resource management strategies driven by land privatization alter common property resources, traditional practices and institutions lose power. While research clearly shows that the influence and control of indigenous institutions and cultural practices have diminished, the subsequent impact on future generations and Afar identity remains unclear. The second paper, by Olivia Pearson (lead author) and Matthias Schmidt (2017) Repercussions of Governance Institutional Changes on Communication Practices in Afar, Ethiopia has been accepted by the Singapore Journal of Tropical Geography and will be referred to as “Governance Institutional Changes” from this point forward. By examining local communication practices, this paper investigates the transition from informal and traditional Afar institutions to formal institutions occurring in the Afar Region of Ethiopia. As the role and importance of traditional institutions diminishes and the strength of introduced formal federal and regional governmental institutions increases, pastoralist and agro-pastoralists in western Afar have altered how and with whom they communicate. The decrease in traditional ecological, political and socio-economic settings has led to the Afar adapting their communication practices in order to navigate these new environments. An analysis conducted from empirical research conducted in four Afar villages illustrates changes in resident preferences when reporting concerns. Concerns are now primarily reported to local formal institutional representatives or government agents; however, residents still find it beneficial to report certain problems and concerns to traditional institutions. This transition has had a positive impact on females, who now report concerns directly to government officials. Conversely, the transition has spatial disadvantages due to the typical location of government officials in village and town centers; as Afar is a vast and lowly populated region, those residing further from their government representative are at a disadvantage. The final paper, by Olivia Pearson (lead author) and Matthias Schmidt (2017) Commodity Individuation of Milk in the Somali Region, Ethiopia has been accepted by Area and will be referred to as “Milk Commodity Individuation” from this point forward. This paper analyses one of the changes to livestock commodification in the Somali region of Ethiopia – the extent and implications of altering the social and cultural role of milk. Traditionally, livestock is a central Somali commodity, with herds specifically chosen for their ability to reside within the arid to semi-arid region and sustain pastoralist livelihoods. Somalis sell livestock and consume their meat and milk, which is a fundamental requirement for a healthy life; milk provides sustenance in an environment where resources are scarce and is also a traditional medicine. The commodity individuation of milk means that it is now sold by Somalis as an income generating tool, defying cultural traditions that declared the sale of milk to be taboo. Milk has been separated from its traditional function and context and is no longer solely food for livestock and Somalis but now also a source of income that is primarily managed by females. Traditional milk boundaries have been stretched and altered, with the commodity now managed through the informal relationships between buyers and sellers. To investigate the correlations between the three papers, each of which has its own unique theoretical framework, this booklet uses the results of the conducted research as indicators to identify the prevalent transformations and commodification processes present in the lowlands of Ethiopia. Castree’s (2003) six distinct and inter-related elements of capitalist commodification – Privatisation, Individuation, Alienability, Abstraction, Valuation, and Displacement – are used for the data analysis. The discussion is divided into three categories, the first being the transformation and commodification of clan structures to highlight the juxtaposed valuation and devaluation of these structures. As the clan as an institution is replaced by formal institutions, its control over environmental, societal, and cultural management weakens. This devaluation occurs in parallel with the valuation assimilation of clan leaders and elders into formal institutions and as the clan as a commodity faces displacement, in particular the clan leader. The transformation and commodification of gender highlights the shift in gendered roles for both sexes and the increase in female mobility, with the sale of milk and other income generating activities fundamental to this transition. A shift in control over household management from male to female has occurred and has been supported by perceived female altruism. The final section deals with natural resources and their management and focuses on the key related transition and commodification practice – the privatisation of land and its resulting environmental and societal consequences. In conclusion, it is important to note that while these areas have become increasingly integrated into global systems, leaving behind many traditional institutions, the mentioned transformations and commodification processes will continue to evolve. Findings suggest that the Somali and Afar Regions will become increasingly influenced by outside forces and institutions, which will drive further change in the lives and livelihood practices of the lowland residents of Ethiopia’s arid and semi-arid regions.

Phosphorus (P) is next to nitrogen (N) an essential nutrient for all living organisms. In contrast to N from volatile species are known, P cannot be replenished from the atmosphere. Phosphorus is primarily derived from mineral deposits, which will be depleted in the future. Therefore, a better management of P cycle is mandatory. Soil microbial biomass not only immobilizes P, but itself is an important source of nutrients because of its fast turnover. The importance of organic P (Po) is well-known, but still the quantitative significance of soil microbial P (Pmic) in the P cycle is rather unclear. Thus, the objectives were to elucidate whether the abiotic and biotic variables controlling Pmic concentrations in soil are the same for forests and grasslands. Moreover, to assess the effect of region and land-use management on Pmic concentrations in forest and grassland soils as mediated by the controlling variables. In three regions of Germany, Schwäbische Alb (ALB), Hanich-Dün (HAI) and Schorfheide-Chorin (SCH), forest and grassland plots (each n = 150) were studied differing in plant diversity and land-use management. Using structural equation models, organic carbon is the profound driver of plant diversity effects on Pmic in grasslands. For both forest and grassland, regional differences in Pmic attributable to differing environmental conditions (pH, soil moisture) were found. Analysing the three regions separately, neither tree species identity nor management (managed vs. near-natural) had significant effects on Pmic concentrations in forest soils. Although, for 2014 differences in cutting (HAI) and land-use (SCH) were found, in grassland soil, generally, Pmic seems to be insensitive to management (fertilization or harvesting). Also, there are no differences between soil type, excepted Histotols in SCH. Consequently, variables controlling Pmic in soil tend to show variance and regional alterations in controlling variables are more important for Pmic in soil than those induced by management. From plants and microbes in natural environments the preferred source of P is inorganic ortho-phosphate. Organic P contributes to 30 – 50 % of total P concentrations. In order to overcome the deficiency of P limitation, plants and microorganisms developed strategies to contribute to the transformation of Po to Pi by synthesizing enzymes capable of hydrolysing Po. During the enzymatic hydrolysis of Po and of pyrophosphate, oxygen (O) atoms from ambient water are incorporated into the released Pi. Incubating one soil sample of the ALB with waters differing in the O isotope composition (δ18OSW) in laboratory and using a linear regression of released Pi (δ18OPi) values on δ18OSW values in soil water the total biological O incorporation into Pi during the incubation could be quantified. Enzymatic hydrolysis associated with equilibrium fractionation dominated (> 90 % of the total biological O incorporation) in contrast to kinetic isotopic fractionation. Hence, this allowed to perform measurements of actual enzyme activity in contrast to conventional potential enzyme activity., Für alle Lebensformen stellt Phosphor (P) neben Stickstoff (N) einen essentiellen Nährstoff dar. Im Gegensatz zu N kann P allerdings nicht über die Atmosphäre zurückgewonnen werden. In Hinblick auf vorhergesagte Erschöpfung der P‐Ressourcen, sind die Kenntnisse der P‐Transformationsprozesse im Boden daher von entscheidender Bedeutung. Die Bedeutung von organisch-gebundenem P (Po) ist sehr gut erforscht, aber immer noch ist die quantitative Stellung von mikrobiell gebundenem P (Pmic) im Boden innerhalb des P-Kreislaufs unklar. Mikrobielle Biomasse im Boden immobilisiert P zwar, ist aber gleichzeitig eine wichtige Nährstoffquelle durch die hohe Umsatzrate. Daher war das Ziele dieser Studie, herauszufinden, ob die abiotischen und biotischen Variablen im Boden, welche Pmic kontrollieren, im Grünland und Wald gleich sind. Außerdem sollte der Effekt von Region (Standort) und Landnutzung (Grünland: Düngung, Mahd, Beweidung; Wald: Baumbestand, Forstmanagement) untersucht werden. Dafür wurden in drei Regionen in Deutschland, in der Schwäbischen Alb (ALB), im Hainich-Dün (HAI) und in der Schorfheide-Chorin (SCH), jeweils 150 Wald- und 150 Grünlandflächen, die sich in Pflanzendiversität und Landnutzung unterscheiden, beprobt. Mittels Structural Equation Modellierung konnte organisch-gebundener Kohlenstoff als fundierter Treiber für Pmic im Grünland herauskristallisiert werden. Regionale Unterschiede für Pmic bedingt durch unterschiedliche Umweltbedingungen (u. a. pH, Bodenfeuchte) konnten sowohl für Wald- als auch für Grünlandflächen gemessen werden. Analysiert man die drei Regionen jedoch separat, haben auf den Waldflächen weder Baumbestand noch Forstmanagement (bewirtschaftet vs. naturbelassen) einen signifikanten Einfluss auf Pmic im Boden. Obwohl 2014 bei einer wiederholten Messung von Pmic Unterschiede in der Grünlandnutzung bei Mahdanzahl (im HAI) und Landnutzung (in SCH) berechnet wurden, scheint Pmic im Grünland eher unempfindlich gegenüber der Landnutzung (Düngung, Beweidung, Mahd). Auch in Abhängigkeit des Bodentyps wurden mit Ausnahme des Histosols keine Unterschiede gefunden. Demzufolge neigen zwar die Einflussvariablen auf Pmic Varianzen aufzuzeigen, regionale Unterschiede der Einflussvariablen scheinen aber einen größeren Einfluss auf Pmic im Boden zu haben als jene, die aufgrund von Landnutzungsmanagement entstehen. Die wichtigste Form des P ist das ortho-Phosphat (Pi), da es direkt von Mikroorganismen und Pflanzen aufgenommen werden kann. Im Boden aber liegt Po anteilig von 30 – 50 % des Gesamt-P vor. Um Defizite der P-Limitierung zu kompensieren haben Pflanzen und Mikroorganismen Strategien entwickelt. Eine Möglichkeit ist Pi-Freisetzung via Gleichgewichtsfraktionierung. Hierbei erfolgt in Abhängigkeit der Temperatur ein intra‐zellulärer Austausch aller vier Sauerstoff-(O)‐Atome zwischen Phosphat und Wasser – die Pyrophosphatase. Die zweite Möglichkeit ist eine kinetische Fraktionierung. Hierbei erfolgt der Austausch extra‐zellulär. Speziellen Enzyme, sogenannte Phosphatasen, spalten durch Hydrolyse von Phosphorsäureestern pflanzenverfügbares Pi ab. Während dieser enzymatischen Hydrolyse von Po und Pyrophosphat werden O-Atome des Umgebungswassers in das freigesetzte Pi eingebaut. In einem Laborversuch konnte dieser Austausch an naturnahem Boden (ohne Zusatz von Substraten) nachgewiesen werden. Hierfür wurde ein Boden aus der ALB mit Wasser unterschiedlicher O-Isotopie (δ18OSW) inkubiert und mittels einer Regression zwischen der O-Isotopie des gewonnenen Pi (δ18OPi) und der δ18OSW der biologische Einbau von O zu δ18OPi während der Inkubation quantifiziert. Dabei dominierte die enzymatische Hydrolyse mit der Gleichgewichtsfraktionierung (> 90 % des gesamten biologischen Einbaus) gegenüber der kinetischen Fraktionierung. Der Einbau von O‐Atomen aus dem Umgebungswasser in das Pi ist enzymgesteuert und somit von der Enzymaktivität abhängig. Normalerweise ist über Substratapplikationen nur die potentielle Enzymaktivität messbar. Durch den Einsatz von markiertem Wasser mit 18O lassen sich durch Messung aber auch Rückschlusse auf die aktuelle Enzymaktivität ziehen.

Von 1996 bis 2006 wurde im Auftrage des Bundesamtes für Naturschutz das E+E-Vorhaben „Osterfeiner Moor“ durchgeführt. Auf einer 180 ha umfassenden Vorhabensfläche war die langfristige, großflächige Realisierung von Naturschutzzielen durch ökologisch angepasste, die nachhaltige Entwicklung fördernde Gebietsbewirtschaftung in einem bisher landwirtschaftlich intensiv genutzten Niedermoorgebiet zu erproben und zu entwickeln. Im Rahmen der wissenschaftlichen Nachuntersuchung 2016 – 2018 galt es, die Zielerreichung zu überprüfen und die damaligen Ansätze bezüglich ihrer nachhaltigen Wirksamkeit zu evaluieren. Hierzu bedurfte es der Analyse der wesentlichen abiotischen und biotischen Ressourcen (Boden, Hydrologie und Arteninventar). Untersuchungsbedarf bestand in der Erfassung der sozio-ökonomischen Situation der Flächennutzer. Deren landschaftspflegerische Potentiale und Nutzungsanreize waren infolge der zwischenzeitlich veränderten agrarpolitischen Rahmenbedingungen (EEG, GAP, Strukturwandel, Milchkrise) ebenfalls starken Änderungen unterworfen. Hierbei war auch zu untersuchen, inwieweit sich solch ein Moorstandort bei extensiver landwirtschaftlicher Nutzung dauerhaft erhalten lässt und wie die Klimarelevanz dieser Flächen zu bewerten ist. Im Rahmen der moorkundlichen und hydrologischen Untersuchungen wurden von Dezember 2016 bis November 2018 Messungen durchgeführt. Mit einem Strömungsmodell konnten monatliche Grundwasserstände der Flächen für die Zeit von Dezember 2000 bis Juni 2018 für den zentralen Bereich berechnet werden Die Grundwasserstände stiegen durch die Staueinrichtungen leicht an. Die Höhenverluste der Moorflächen konnten bisher noch nicht verhindert werden, sie betragen weiterhin ca. 1 cm/Jahr. Ausgehend von den Grundwasserständen in Meter unter Gelände errechnen sich Freisetzungsraten von Kohlendioxid im Schwankungsbereich von 10,5 bis 17,7 t CO2-Äquivalente [t*ha-1*a-1]. Eine Freisetzung von z.B. 14 t CO2-Äquivalente [t*ha-1*a-1] entspricht dabei einem Höhenverlust in den oberen Torfschichten von 0,23 bis 0,36 cm/Jahr. Die Differenzen zu den gesamten Höhenverlusten von 1 cm/Jahr werden auf die Schrumpfungen der Mudden zurückgeführt. Seit 1898 erfolgten Höhenverluste von ca. 1 m, wobei die stärksten Höhenverluste vermutlich ab vollendeter Eindeichung des Dümmers (1953) mit rund 2 cm pro Jahr auftraten, ab Wirksamkeit der Vernässung im E+E-Vorhaben waren sie deutlich geringer. Die Flächen werden weiterhin Höhen- und Torfverluste aufweisen. Innerhalb der nächsten 2 bis 3 Jahrzehnte ist mit einer deutlichen Vernässung der Flächen zu rechnen, verbunden mit einer dann eingeschränkten Nutzungsmöglichkeit als Weide. Aufgrund der Höhenunterschiede in jeder Fläche wird sich ein Mosaik aus noch beweidbaren und nicht mehr beweidbaren Flächen einstellen und die Anzahl der im Sommer für die Beweidung verfügbaren Monate wird kontinuierlich abnehmen. Erst bei mittleren Wasserständen von 0,1 m unter Gelände werden keine Torfverluste mehr erwartet. Die Auswirkungen der Maßnahmen auf den Pflanzenbestand wurden auf vegetationskundlichen Dauerquadraten und flächendeckend über die Biotoptypen 2017 und 2018 erfasst. Die Veränderungen fanden – bei nur geringen Veränderungen des Artenspektrums – vor allem bezüglich räumlicher Verteilung, der Flächenanteile von Vegetationstypen und ihrer kleinräumigen Ausdifferenzierung statt. Die Ergebnisse zeigen eine stetige aber langsame Zunahme des Auftretens feuchteliebender Arten und eine fortgesetzte Aushagerung. Auffällig war die Ausbreitung von Störzeigern (v.a. Binsen, Rasenschmiele) und von überwiegend konkurrenzstarken Arten. Das entsprechend den Zielvorstellungen erwünschte Einwandern von Arten der Sumpfdotterblumenwiesen wurde – mit wenigen Ausnahmen - nach wie vor nicht festgestellt. Im Rahmen des E+E-Vorhabens wurde auf das Einbringen von Diasporen erwünschter Pflanzenarten verzichtet. Auf Flächen, deren Bewirtschaftung bereits heute schwierig ist, könnte dies künftig eine sinnvolle Option darstellen. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Entwicklung auch weit über das Ende des E+E-Vorhaben „Osterfeiner Moor“ hinaus andauert. Entscheidend ist – neben der Rückhaltung des Oberflächenwassers im Winterhalbjahr – der Verzicht auf Düngung und intensive Nutzung. Im Rahmen der avifaunistischen Untersuchungen (Brutvögel) wurden neben Daten des E+E-Vorhabens (1998 – 2005) Erfassungen des Naturschutzringes Dümmer e.V. (1994 – 2011, 2013 – 2017) sowie weitere publizierte Daten ausgewertet. Für Kiebitz und Großen Brachvogel zeigte sich eine positive Entwicklung, für Uferschnepfe und Bekassine eine negative. Trotzdem war der Bruterfolg bei der Uferschnepfe ausreichend für den Populationserhalt. Vergleichend wurden auch die Entwicklungen im angrenzenden Gesamtgebiet des Osterfeiner Moores, Niedersachsen und Deutschland betrachtet. Die positive Entwicklung der Brutbestände von Kiebitz und Großem Brachvogel war vom (negativen) Trend in Deutschland bzw. Niedersachsen abgekoppelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die teilweise positive Entwicklung auch weit über das Ende des E+E-Vor-haben „Osterfeiner Moor“ hinaus andauert. Im Rahmen der landwirtschaftlichen Untersuchungen erfolgte eine Reihe von Erhebungen in den einzelnen Aufgabenbereichen. Hierzu zählten die Aufnahme und Analyse der naturschutzorientierten Flächennutzung, die Feststellung und Bewertung des Trophiestatus des Gebietes, die Bemessung der Aufwuchsleistung der Grünlandnarben sowie deren Verwertbarkeit in den extensiven Verfahren der Tierhaltung. Letztere war Voraussetzung für weitergehende Betrachtungen zur Wirtschaftlichkeit der praktizierten Flächennutzung als einem wichtigen sozioökonomischen Kriterium in der Gebietskulisse. Außerdem wurden 2016 Bodenproben auf Nährstoffe und Graskonservate (Heu und Ballensilagen) auf futterwertbestimmende Inhaltsstoffe hin untersucht. Für den Pflanzenbestand erfolgte eine funktionelle Bestandsbewertung im Sinne der agrarischen Nutzung. Im Bereich der Sozioökonomie erfolgten Befragungen der Pächter und der Einsatz eines schematisierten Erhebungsbogens. Die räumliche Verteilung der drei Nutzungsarten (Weide, Mähweide und Wiese) zeigt ein mosaikartiges, heterogenes Flächennutzungsmuster, wie es für den Wiesenvogelschutz als vorteilhaft angesehen wird. Dies ist auch das Ergebnis der Verpachtungsstrategie des E+E-Vorhabens zur Einbeziehung regionaler Familienbetriebe (statt z.B. ein großes Landschaftspflegeunternehmens). Positiv hervorzuheben ist ebenfalls, dass es bis dato noch zu keiner Nutzungsaufgabe/Flächenbrache kam. Die Aushagerung führte zu einem deutlichen Rückgang der Phosphorversorgung, zwei Drittel des Vorhabensgebietes wiesen 2017 nur noch eine niedrige bzw. sehr niedrige P-Versorgung (Nährstoffgehaltsklassen A und B) auf. Die Kaliumversorgung zeigte nur bei 8 % des Vorhabensgebietes Unterversorgung (Gehaltsklassen A und B). Stickstoff steht nach wie vor ausreichend zur Verfügung. In der Vegetationsphase werden im Osterfeiner Moor ca. 42 kg N/ha durch den Aufwuchs gebunden und bei Schnittnutzung entzogen; dies entspricht dem oberen Bereich der in vergleichbaren Studien auf extensiv genutztem Niedermoorgrünland festgestellten Entzügen. Die Nettoschnittleistung 2017 hat sich gegenüber 2003 leicht verringert, während sich die Nettoweide-leistung nicht signifikant verändert hat. Grundsätzlich zeigen die Ergebnisse, dass die Aufwüchse die tierische Verwertung energetisch limitieren. Der Futterwert liegt mit lediglich 4,31 NEL MJ kg TM-1 in einem Bereich, der den Energiebedarf für trockenstehende Mutterkühe nur knapp deckt. Aus diesem Grund wird von den Heuproduzenten im E+E-Gebiet auch vorrangig eine Vermarktung im Bereich der Pferdehaltung angestrebt, da dort die Anforderungen an den Energiegehalt vergleichsweise gering sind. Das trifft allerdings nicht auf die hygienische Qualität des Grobfutters zu, was die Vermarktung in diesem Segment nach Auskunft der Flächennutzer zunehmend erschwert. Für den Heuverkauf ergeben sich für die Jahre 2016 und 2017 negative Deckungsbeiträge. Erst durch die auf die Flächen umgeschlagene Betriebsprämie wird der Deckungsbeitrag positiv (2016: 277,10 € ha-1, 2017: 197,74 € ha-1). Aus dem Deckungsbeitrag ohne Betriebsprämie würde sich für den Landwirt eine Entlohnung von -5,96 € Akh-1 (2016), bzw. -32,42 € Akh-1 (2017) ergeben. Auch bei der Mutterkuhhaltung fallen die Deckungsbeiträge ohne Prämie nahezu ausnahmslos negativ aus. Den größten Einfluss auf die Deckungsbeitrags-Wahrscheinlichkeiten haben die Markterlöse durch den Tierverkauf. Da diese eine starke Qualitätsabhängigkeit aufweisen, unterstreicht dieser Aspekt die Notwendigkeit der Realisierung hoher Einzeltierleistungen auch unter den Bedingungen der Extensivweide. Es zeigt sich, dass das Produktionsverfahren der Mutterkuhhaltung selbst mit Erhalt der Prämienzahlungen nicht bei jeder Preis- und Erlöskonstellation wirtschaftlich zu gestalten ist. Die Wissenschaftliche Nachuntersuchung zum E+E-Vorhaben „Osterfeiner Moor“ hat als Instrument der Erfolgskontrolle und Langzeitbeobachtung viele wertvolle Ergebnisse gebracht. Es ist es gelungen, auch nach Ende der Hauptuntersuchung auf der Basis der erzielen Ergebnisse die weitere Bewirtschaftung bzw. Pflege zu organisieren. Nach Abschluss der Hauptuntersuchung wurden mit vielen Pächtern neue Pachtverträge abgeschlossen, wobei Erkenntnisse aus den erzielten Ergebnissen eingeflossen sind. Die meisten Pächter waren schon Teilnehmer der Hauptuntersuchung. Dem Landkreis Vechta als Eigentümer und Verpächter steht die Naturschutzstation Dümmer des NLWKN zur weiteren fachlichen Beratung zu Verfügung. Die sozioökonomischen Rahmenbedingungen werden von der europäischen und nationalen Agrarpolitik wesentlich beeinflusst. Die Strategie der Auswahl lokaler Familienbetriebe war im Vorhabensgebiet bisher erfolgreich. Erkennbar ist, dass der bisher vorherrschende bäuerliche Familienbetrieb zugunsten deutlich größerer Betriebe zurückgedrängt wird. Dabei wird das wirtschaftliche Ergebnis der Bewirtschaftung von Naturschutzflächen weiter in den Vordergrund rücken. Die Ergebnisse zeigen, dass die Regelung der Grundwasserstände zwar die Sackung der Böden reduziert, aber nicht zum Stillstand bringen kann, solange eine Bewirtschaftung der Flächen angestrebt wird. Die Nutzung wird zunehmend schwieriger werden und in der jetzigen Form nicht dauerhaft möglich sein. Eine im strengen Sinne nachhaltige Grünlandbewirtschaftung ist auf Niedermooren praktisch nicht umsetzbar. Die Klimarelevanz der Maßnahmen im Vorhabensgebiet ist grundsätzlich positiv zu werten, wenn man sie mit den Effekten intensiver Nutzung vergleicht. Die Flächen emittieren aber weiterhin Kohlendioxid. Bei einer Kohlendioxidabgabe von 10 € je Tonne würden Kosten von 105 bis 177 € je Hektar und Jahr zu entrichten und bei 35 € je Tonne Kohlendioxid 367,50 bis 619,50 € je Hektar und Jahr. Für weitere Naturschutzmaßnahmen ist zu berücksichtigen, dass Naturschutzziele durchaus höher zu bewerten sind als Klimaschutzziele. Wenn keine Bewirtschaftung der Flächen mehr erfolgt, kann die Klimarelevanz noch besser ausfallen, da dann auch eine Vernässung der Oberböden im Sommer möglich ist. Optimal wäre die Akkumulation von Kohlenstoff durch eine torfbildende niedermoortypische Vegetation. Dies ist mittelfristig allerdings ein unrealistisches Szenario. Zur Optimierung der Wasserstände ist eine weitere Arrondierung durch Flächenerwerb sinnvoll. Zurzeit muss noch Wasser von Oberliegern dem Vorfluter Hunte zugeleitet werden, was die Vorhaltung entsprechender Grabenquerschnitte und Sohltiefen bedingt. Die Entwicklung der Wiesenbrüterpopulationen ist artspezifisch unterschiedlich zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen für Kiebitz und Großem Brachvogel weiter eine positive Entwicklung, die auch nach Abschluss der Hauptuntersuchung andauert. Für die Uferschnepfe wurde eine negative Entwicklung festgestellt, für die Bekassine eine indifferente. Problematisch ist weiterhin der durchgehend zu geringe Bruterfolg. Bei Betrachtung des gesamten Osterfeiner Moores und der Dümmerregion befindet sich in diesem Raum einer der bedeutendsten Wiesenvogellebensräume in Niedersachsen und Deutschland. Die Verknüpfung des Naturschutzzieles „Wiesenvogelschutz“ mit dem Instrument „ökologisch angepasste Landwirtschaft“ im E+E-Vorhaben „Osterfeiner Moor“ hat gezeigt, dass dieser Ansatz einen sinnvollen und machbaren Weg darstellt, dem Ziel näher zu kommen. Die Betonung liegt hierbei auf „Weg“ - ein Weg, auf den von außen zahlreiche Faktoren einwirken und auf dem es immer wieder gilt, geeignete Maßnahmen zu erproben und weiter zu entwickeln., research

Seit der Unabhängigkeit der zentralasiatischen Republik Kirgisistan haben Politik, Verwaltung und Ökonomie verschiedene Formen von Dezentralisierung erfahren. Diese Dissertation umfasst fünf Essays, die die Dezentralisierung im landwirtschafltichen Sektor aus institutionenökonomischer Sicht untersuchen. Die ersten zwei Essays geben detaillierte Einblicke in die institutionellen Rahmenbedingungen von Dezentralisierung und beurteilen ihrer Wirkung in Hinblick auf Serviceverfügbarkeit und -qualität in dörflichen Gemeinden. Die folgenden drei Essays untersuchen, anhand einzelner und multipler Fallstudien, ein spezifisches Beispiel der Dezentralisierung landwirtschaftlicher Services: die Einführung von gemeindebasiertem Weidemanagement. Es lassen sich drei Ergebnisse ableiten: Erstens, internationale Nichtregierungsorganisationen (NROs) steuern das ländliche Dienstleistungsangebot und fördern die Bildung gemeindebasierter Nutzergruppen für ausgewählte Services. Zweitens, Institutionen zur Implementierung der Servicebereitstellung werden von NROs entwickelt; drittens, die Servicebereitsstellung ist nicht befriedigend und das Potential zur Berücksichtigung lokaler Servicebedürfnisse und lokalen Wissens wird nur teilweise ausgeschöpft, da die Implementierung keine umfassende Servicenutzerbeteiligung sicherstellt. Die Wirkungen gemeindebasierter Dezentralisierungsprozesse sind als Ergebnis rationaler Handlungsentscheidungen von lokalen Mitarbeitern der NRO und Verantwortlichen in der dörflichen Verwaltung zu verstehen. Diese Entscheidungen sind vielfach durch extern entwickelte, und teilweise unpassende, Institutionen bestimmt. Verbesserte Implementierungsstrategien sind daher notwendig. Diese sind auf Basis detaillierter qualitativer Studien des lokalen Umsetzungskontexts zu entwickeln. Since the Central Asian Kyrgyz Republic gained independence from the Soviet Union, policy making, administration and economy have seen some form of decentralization. This dissertation contains five essays which study decentralization in the Kyrgyz agricultural sector from an institutional economics perspective. The first two essays provide in-depth information on the institutional setting of decentralization and its effects on service availability and quality at municipality level. The subsequent three essays explore, based on single and multiple case studies, one specific field of decentralized agricultural services: a community-based natural resource management reform in the pasture sector. The three key findings are: first, international NGOs govern rural service provision and support the creation of community-based service user groups for selected services; second, the NGOs design institutions for implementation and provide financial resources; third, service provision is unadequate and, because implementation does not provide for broader service user involvement in decision making, service user needs and local knowledge impact service decisions only to a very limited degree. The overall result of the dissertation is that the municipality-level processes of decentralization must be understood as outcomes of rational decision making of lowest-level NGO staff and municipality level policy administrators. These decisions are impacted by partly inappropriate, externally designed implementation institutions. Improved implementation rule design is therefore needed. The recommendation from this research is therefore to use detailed qualitative studies of implementation contexts as a basis for developing better tailored implementation strategies.

In der jüngsten Bundeswaldinventur (Thünen-Institut für Waldökosysteme, Bundeswaldinventur) werden die Flächenanteile ohne Kurzumtriebsplantagen (KUP) im Jahr 2012 wie folgt angegeben: Aspe 81000 ha, Schwarz-Pappel + Hybriden 38500 ha, Graupappel 5500 ha, Silberpappel 2600 ha, Balsampappel 19200 ha, insgesamt 147000 ha. Der aktuelle Anbau von Pappeln und Weiden beschränkt sich weitgehend auf KUP, deren Anbaufläche sich im Berichtszeitraum kaum ausgedehnt hat. Dafür verantwortliche Faktoren sind attraktive Alternativkulturen, insbesondere Maisanbau für Biogas, verbunden mit dem weitgehenden Verbot der Umwandlung von Grünland sowie mangelnde Impulse aus der auf EU-Ebene 2014 beschlossenen Greening-Verordnung. In ihr wird geregelt, dass Pappeln und Weiden in Form von KUP oder Agroforstsysteme (AFS) als Ökologische Vorrangflächen, maximal mit dem Faktor 0,3 angerechnet werden können. Die Gesamtfläche mit KUP ist in Deutschland deshalb nur auf ca. 7.000 ha angestiegen und nimmt derzeit kaum zu. Die in KUP jährlich erzeugte Holzmenge von ca. 50.000 t atro ist vergleichsweise unbedeutend im Verhältnis zum Brennholzverbrauch in privaten Haushalten von 34 Mio. m3 und den Importmengen an Holzpellets, die mehrere Mio. t ausmachen. Anstrengungen wurden fortgesetzt, die in Relikten mit überalterten Bäumen verbliebenen Schwarz-Pappel-Vorkommen durch in situ und ex situ Maßnahmen zu sichern und Ausgangsbestände zur Gewinnung von Vermehrungsgut für den Zweck der Generhaltung nach dem Forstvermehrungsgutgesetz (FoVG) zuzulassen. Mit molekulargenetischen Methoden wird sichergestellt, dass nur artreines Vermehrungsgut zur Verfügung gestellt wird. Zur Artbestimmung sind artspezifische Single Nucleotid Polymorphism (SNP)s/InDels im Chloroplastengenom für 11 der 14 Pappelarten, und zur Identifizierung von Pappelkultivaren umfangreiche Sets molekularer Marker entwickelt worden. Zur Identifizierung von Kultivaren der Gattung Populus sind 24 nukleare Simple Sequence Repeats (nSSR) und für die Gattung Salix 12 nSSR-Marker etabliert, die laufend ergänzt werden. Die Marker ermöglichen auch die Identifizierung von Mehrfachhybriden und die Auflösung der Genealogie von Hybriden bis zur Elterngeneration. Nach Vorgaben des Gesetzes über forstliches Vermehrungsgut (FoVG) wurden in der Kategorie 'Geprüft' drei Pappelklone, Matrix 11, 24 und 49 aus der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt sowie vier Hybridaspen-Kultivare und zwei Hybridaspen-Familien (jeweils P. tremula × P. tremuloides) seitens des Thünen-Instituts für Forstgenetik, Großhansdorf, zur Zulassung gebracht. Über 50 verschiedene Forschungsprojekte wurden durch Drittmittel an 26 Institutionen in Deutschland zur Genetik und Züchtung, Anbau, Physiologie, Resistenzen von Pappeln, Weiden sowie Ernte und Verwertung ihres Holzes gefördert. Über 180 wissenschaftliche Veröffentlichung und sieben Bücher sind im Bericht erfasst. The most recent National Forest Inventory (Thünen Institute of Forest Ecosystems, National Forest Inventory) subdivides the areas not devoted to short rotation coppice (SRC) as follows: Aspen 81,000 ha, black poplar & hybrid varieties 38,500 ha, grey poplar 5,500 ha, white poplar 2,600 ha, balsam poplar 19,200 ha, in total 147,000 ha. During the period under review, the area cultivated by poplars and willows as SRC has hardly extended. Several factors are responsible for this: attractive alternative crops, in particular maize production for biogas, combined with the far-reaching ban on converting grassland and a lack of incentives from the Regulation on Greening decided at EU level in 2014. With regard to the cultivation of poplars and willows greening stipulates that their cultivation as SRC or agro-forestry-system may be counted as ecological focus area, yet only with a factor of 0.3. The total SRC surface in Germany has hence only increased to some 7,000 hectares and is currently almost stagnating. The woody biomass of approx. 50,000 t that is annually produced in SRCs is insignificant as compared to the quantities of fuel wood used in private households of 34 million m3 and the imported wood pellets, which amount to several million tonnes. Efforts have been continued to preserve the remaining pure black poplar occurrences, consisting mostly of relict stands with over-mature trees through in situ and ex situ measures and to approve black poplar stands for harvesting reproductive material for conservation purposes in accordance with the Act on Forest Reproductive Material (Forstvermehrungsgutgesetz - FoVG). Using molecular-genetic methods the species purity of the reproductive material is safeguarded. For 11 of the 14 poplar species, species-specific SNPs/InDels in the chloroplast genome and for identification of poplar cultivars sets of genetic markers have also been developed. For the identification of cultivars of the Section Populus 24 nuclear SSRs and for the identification of willow cultivars 12 nuclear SSRs were established, which are developed further continually. These markers also facilitate the unequivocal identification of multiple hybrid varieties and the resolution of the genealogy of hybrids up to the parental generation. Under the provisions of the Act on Forest Reproductive Material three poplar clones, Matrix 11, 24, and 49 from the Northwest German Forest Research Station (NW-FVA) and four hybrid aspen cultivars and two hybrid aspen families (in each case P. tremula × P. tremuloides) by the Thünen Institute for Forest Genetics, Grosshansdorf, were approved for the production of forest reproductive material in the category "Tested". Over 50 research projects, carried out at 26 institutions on genetics and breeding, cultivation, physiology, resistance of poplar and willows as well as wood utilisation were funded by third parties and have been included in the report. Also, over 180 scientific publications and seven book titles are listed in the report.

The most recent National Forest Inventory (Thünen Institute of Forest Ecosystems, National Forest Inventory) subdivides the areas not devoted to short rotation coppice (SRC) as follows: Aspen 81,000 ha, black poplar & hybrid varieties 38,500 ha, grey poplar 5,500 ha, white poplar 2,600 ha, balsam poplar 19,200 ha, in total 147,000 ha. During the period under review, the area cultivated by poplars and willows as SRC has hardly extended. Several factors are responsible for this: attractive alternative crops, in particular maize production for biogas, combined with the far-reaching ban on converting grassland and a lack of incentives from the Regulation on Greening decided at EU level in 2014. With regard to the cultivation of poplars and willows greening stipulates that their cultivation as SRC or agro-forestry-system may be counted as ecological focus area, yet only with a factor of 0.3. The total SRC surface in Germany has hence only increased to some 7,000 hectares and is currently almost stagnating. The woody biomass of approx. 50,000 t that is annually produced in SRCs is insignificant as compared to the quantities of fuel wood used in private households of 34 million m3 and the imported wood pellets, which amount to several million tonnes. Efforts have been continued to preserve the remaining pure black poplar occurrences, consisting mostly of relict stands with over-mature trees through in situ and ex situ measures and to approve black poplar stands for harvesting reproductive material for conservation purposes in accordance with the Act on Forest Reproductive Material (Forstvermehrungsgutgesetz - FoVG). Using molecular-genetic methods the species purity of the reproductive material is safeguarded. For 11 of the 14 poplar species, species-specific SNPs/InDels in the chloroplast genome and for identification of poplar cultivars sets of genetic markers have also been developed. For the identification of cultivars of the Section Populus 24 nuclear SSRs and for the identification of willow cultivars 12 nuclear SSRs were established, which are developed further continually. These markers also facilitate the unequivocal identification of multiple hybrid varieties and the resolution of the genealogy of hybrids up to the parental generation. Under the provisions of the Act on Forest Reproductive Material three poplar clones, Matrix 11, 24, and 49 from the Northwest German Forest Research Station (NW-FVA) and four hybrid aspen cultivars and two hybrid aspen families (in each case P. tremula × P. tremuloides) by the Thünen Institute for Forest Genetics, Grosshansdorf, were approved for the production of forest reproductive material in the category "Tested". Over 50 research projects, carried out at 26 institutions on genetics and breeding, cultivation, physiology, resistance of poplar and willows as well as wood utilisation were funded by third parties and have been included in the report. Also, over 180 scientific publications and seven book titles are listed in the report. In der jüngsten Bundeswaldinventur (Thünen-Institut für Waldökosysteme, Bundeswaldinventur) werden die Flächenanteile ohne Kurzumtriebsplantagen (KUP) im Jahr 2012 wie folgt angegeben: Aspe 81000 ha, Schwarz-Pappel + Hybriden 38500 ha, Graupappel 5500 ha, Silberpappel 2600 ha, Balsampappel 19200 ha, insgesamt 147000 ha. Der aktuelle Anbau von Pappeln und Weiden beschränkt sich weitgehend auf KUP, deren Anbaufläche sich im Berichtszeitraum kaum ausgedehnt hat. Dafür verantwortliche Faktoren sind attraktive Alternativkulturen, insbesondere Maisanbau für Biogas, verbunden mit dem weitgehenden Verbot der Umwandlung von Grünland sowie mangelnde Impulse aus der auf EU-Ebene 2014 beschlossenen Greening-Verordnung. In ihr wird geregelt, dass Pappeln und Weiden in Form von KUP oder Agroforstsysteme (AFS) als Ökologische Vorrangflächen, maximal mit dem Faktor 0,3 angerechnet werden können. Die Gesamtfläche mit KUP ist in Deutschland deshalb nur auf ca. 7.000 ha angestiegen und nimmt derzeit kaum zu. Die in KUP jährlich erzeugte Holzmenge von ca. 50.000 t atro ist vergleichsweise unbedeutend im Verhältnis zum Brennholzverbrauch in privaten Haushalten von 34 Mio. m3 und den Importmengen an Holzpellets, die mehrere Mio. t ausmachen. Anstrengungen wurden fortgesetzt, die in Relikten mit überalterten Bäumen verbliebenen Schwarz-Pappel-Vorkommen durch in situ und ex situ Maßnahmen zu sichern und Ausgangsbestände zur Gewinnung von Vermehrungsgut für den Zweck der Generhaltung nach dem Forstvermehrungsgutgesetz (FoVG) zuzulassen. Mit molekulargenetischen Methoden wird sichergestellt, dass nur artreines Vermehrungsgut zur Verfügung gestellt wird. Zur Artbestimmung sind artspezifische Single Nucleotid Polymorphism (SNP)s/InDels im Chloroplastengenom für 11 der 14 Pappelarten, und zur Identifizierung von Pappelkultivaren umfangreiche Sets molekularer Marker entwickelt worden. Zur Identifizierung von Kultivaren der Gattung Populus sind 24 nukleare Simple Sequence Repeats (nSSR) und für die Gattung Salix 12 nSSR-Marker etabliert, die laufend ergänzt werden. Die Marker ermöglichen auch die Identifizierung von Mehrfachhybriden und die Auflösung der Genealogie von Hybriden bis zur Elterngeneration. Nach Vorgaben des Gesetzes über forstliches Vermehrungsgut (FoVG) wurden in der Kategorie 'Geprüft' drei Pappelklone, Matrix 11, 24 und 49 aus der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt sowie vier Hybridaspen-Kultivare und zwei Hybridaspen-Familien (jeweils P. tremula × P. tremuloides) seitens des Thünen-Instituts für Forstgenetik, Großhansdorf, zur Zulassung gebracht. Über 50 verschiedene Forschungsprojekte wurden durch Drittmittel an 26 Institutionen in Deutschland zur Genetik und Züchtung, Anbau, Physiologie, Resistenzen von Pappeln, Weiden sowie Ernte und Verwertung ihres Holzes gefördert. Über 180 wissenschaftliche Veröffentlichung und sieben Bücher sind im Bericht erfasst.

In den 1980er und 1990er Jahren förderte das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) den Bereich der Energieholzproduktion auf landwirtschaftlich genutzten Flächen mit der Finanzierung von Forschungs- und Entwicklungs-Vorhaben. Mit Gründung der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) im Jahr 1993 ging die Projektträgerschaft auf diese über. Die Ergebnisse des Modellvorhabens "Schnellwachsende Baumarten", die u.a. Fragen des Anbaus und Abstandsversuche beinhalteten, wurden in der Schriftenreihe "Nachwachsende Rohstoffe", Band 13 (1999) veröffentlicht. Ab dem Jahr 2006 wurde die Förderung wieder intensiviert und die züchterische Verbesserung der relevanten Baumarten für den Kurzumtrieb als wichtige Forschungsaufgabe benannt. Im Oktober 2008 startete das Verbundvorhaben FastWOOD mit Beteiligung von 8 Partnern, staatliche und private Forschungseinrichtungen sowie Universitäten, das den Neubeginn der Pappelzüchtung in Deutschland darstellt. Gegenstand des Verbundvorhabens FastWOOD "Züchtung schnellwachsender Baumarten für die Produktion nachwachsender Rohstoffe im Kurzumtrieb" ist die Entwicklung und Bereitstellung von Vermehrungsgut der Kategorie "Geprüft" als Voraussetzungen für einen großflächigen und wirtschaftlichen Anbau von Pappeln, Weiden und Robinien zur Produktion von Biomasse. Dazu gehören die Erzeugung und Prüfung von in ihrer Leistungsfähigkeit und Widerstandskraft verbesserten Klone, Klonmischungen und Nachkommenschaften. Forstpflanzenzüchtung ist eine langfristige Aufgabe. Erste Neuzulassungen beruhen auf der Auswertung von Versuchen, die vor der Förderung von FastWOOD angelegt wurden. Mit Neuzulassungen aus FastWOOD ist erst in etwa 5 Jahren zu rechnen. Die Ergebnisse der ersten Projektperiode (2008-2011) wurden in Hann. Münden vorgestellt (Beiträge aus der NW-FVA, Band 8, 2012). Das Abschluss-Symposium der zweiten Förderperiode (2011-2014) wurde vom Thünen-Institut für Forstgenetik in Berlin ausgerichtet und endete mit einer Exkursion zu Versuchsflächen, die während des FastWOOD-Projekts in Müncheberg und Buckow/Märkische Schweiz angelegt wurden. Im vorliegenden Band werden die Vorträge des Abschluss-Symposiums 2014 der Öffentlichkeit bekannt gemacht. Dem BMEL ist für die Förderung über die FNR gedankt. In the 1980s and 1990s the German Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL) supported research and development projects to produce energy wood on agricultural sites. In 1993 the Agency for Renewable Resources e.V. (FNR) was established to coordinate research, development and demonstration projects in the field of renewable raw materials. The results of the demonstration project "Fast growing tree species" (eg. testing the suitability of species, clones and spacing) were published in the series "Nachwachsende Rohstoffe" (No. 13, 1999). Since 2006, the funding was intensified and the improvement of fast growing tree species for short rotation coppice plantations was identified as relevant research topic. In October 2008 the joint project FastWOOD (8 partners: state owned and private research intitutes and universities) was launched, and with the project a new phase of poplar breeding within Germany. The aim of the joint project 'Breeding of fast growing varieties of the genus Populus, Robinia and Salix for the production of renewable resources in short rotation intensive cultures' (FastWOOD) is the improvement and development of forest reproductive material in the category "Tested" to establish productive short rotation coppice plantations. These include the improvement and testing of progenies, clones and clone mixtures with regard to yield and pest and disease resistant. Forest tree breeding is a long process, therefore, new varieties and forest reproductive material of the category "Tested" are based on trials established before FastWOOD. The first approvals from the FastWOOD project will take approximately another five years. The results of the first funding period (2008-2011) were presented at a meeting in Hannoversch Münden and the presentations published in the 'Beiträge aus der NW-FVA' (No. 8, 2012). The final meeting of the second funding period (2011-2014) was organised by the Thünen Institute of Forest Genetics in Berlin, on September 2.-3., 2014, and included an excursion to project sites near Müncheberg and Buckow / Märkische Schweiz (Brandenburg). This Thünen Report presents twentyfour symposium papers. Although most of the papers are written in the German language, two are in English. The BMEL and the FNR are thanked for their financial support of the project.

A model has been developed for the ecological risk assessment of cadmium accumulation in meadow ecosystems. Foodweb structure is based on functional groups, which implies that variability within the group exists with respect to both physiological and toxicokinetic parameters. A probabilistic treatment of model outputs, e.g. concentrations is used, to account for inherent biological variability and model uncertainty, and to assess ecotoxicological risks. The Maximum Permissible Concentration (MPC) in soil, with regard to protecting 95% of the species, is exceeded at all cadmium load reduction scenarios in 2015 and 2050. Because of the high accumulation of earthworms, environmental standards for cadmium in food of moles and meadowbirds are exceeded at all loading scenarios. The probability that more than 5% of herbivorous species are unprotected against sublethal effects of cadmium, is predicted to be 45% in 2015 and 85% in 2050 at the present cadmium load. This example shows that with CATS models, a broad range of environmental quality standards can be compared in an integrated modelling effort.

In den vergangenen Jahren hat das Interesse an nachwachsenden Rohstoffen zur Energiegewinnung stetig zugenommen. Dabei erlebt der Rohstoff Holz eine Renaissance als Energieträger. Mit der vorliegenden Studie sollen die Auswirkungen des Anbaus von Pappel (Populus nigra ssp.) und Weide (Salix viminalis ssp.) im Kurz­umtrieb auf ökologisch relevante physikalische, chemische und biologische Bodenparameter einer Schwarz­erde im Mitteldeutschen Trockengebiet mitgeteilt werden. Grundlage der Untersuchungen bildet ein Langzeitversuch, der im Jahr 2000 am Standort Bad Lauchstädt angelegt wurde. Als Vergleichsbasis dient eine repräsentative Ackerfläche. Bereits nach vier Versuchsjahren lassen die bodenphysikalischen Untersuchungen erste nutzungsbedingte Differenzierungen erkennen. Durch die unterlassene Bodenbearbeitung steigt bei den Dauerkulturen die Trockenrohdichte in der Oberkrume an, die Wasserleitfähigkeit nimmt dagegen ab. In Unterkrume und Krumenbasis treten meist nur geringe Differen­zierungen zwischen den Varianten auf. Die Oberkrume weist unter Weide signifikant höhere organische und heißwasserlösliche Kohlenstoffgehalte auf. Im Vergleich zur Ackernutzung sind bei der Pappel noch keine Veränderungen sichtbar. Mikrobielle Biomasse und Enzymaktivitäten (ß-Glucosidase, Arginin-Ammonifikation) zeigen einen deutlich ausgeprägten Tiefengradienten und weisen in 0–5 cm Bodentiefe für die Gehölze signifikant erhöhte Werte auf. Auch bei den Lumbriciden werden bereits wesentliche Unterschiede deutlich. Pappel und Korbweide sind durch eine große Artenvielfalt und Individuendichte gekennzeichnet. Insgesamt belegt die Untersuchung eine günstige Beeinflussung wichtiger ökologisch relevanter Bodenparameter durch den Anbau schnellwachsender Hölzer am Standort Bad Lauchstädt., Journal für Kulturpflanzen, Vol. 62 No. 6 (2010): Biannual issue crop science

Projectcode: LR46 en LR49

Projectcode: LR46 en LR49

vorgelegt von Gerlinde Wieshammer Zsfassung in dt. Sprache Wien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2007 OeBB

This dissertation is about the use of carbon (C) and nitrogen (N) stable isotope composition of cattle hair as a recorder and integrator of C and N cycling components in organisms, agroecosystems, and at the regional scale. The first aim was to develop and assess a method for the extraction of a temporal record of the isotopic history of an animal’s diet. Cattle tail switch hair was collected from different animals and hairs were washed, sectioned, and 10-mm-long sections analysed for C and N isotope composition (d13C and d15N). Isotope signatures along paired hairs were similar (r2 about 0.8), indicating that a single hair constituted a representative sample and hair growth rate was the same for paired hairs. Comparison of isotopic profiles from hair collected at different times identified the segment produced during the respective interval and allowed calculation of average individual hair growth rates (mostly 0.60 to 0.92, mean 0.79 mm d-1). The method was then used to explore the factors that affect the stable isotope composition on the organism and ecosystem level. Isotope signatures of cows from the same New Zealand dairy farm were similar in mean and pattern, while there were clear differences between farms, indicating that feeding practices and farm system characteristics had strong effects on hair isotope signatures. The d13C signal of hair samples collected from a range of cattle operations in Upper Bavaria was primarily determined by the proportion of maize in the diet (r2=0.96). Thus, for this region, d13C of hair provided an indicator of the land use system (arable maize-based forage crop versus grassland farming) on which the cattle production system was based. The d15N in the same study was a complex parameter, but the long-term overall signal of adult animals in farms was correlated with stocking rate (r2=0.55) and N input surplus (farm gate) (r2=0.78), indicating that farm system d15N was dominated by volatile N losses. Hence, cattle hair 15N signature appears to indicate the ‘leakiness’ of cattle production systems for N. The 13C signature of cattle grazing humid temperate grassland (in which C4 plants are absent) was related to the hydrological conditions of the pastures that they grazed. In a 5-year study, hair analysis revealed that community-scale, season-mean 13C discrimination (D13C) only varied between 19.8‰ and 21.4‰. In conclusion, this work demonstrates that hair C and N isotope analysis is a powerful tool to study the nutritional ecology and physiology of cattle, and the ecology of grasslands, agroecosystems, and regions. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Zusammensetzung der stabilen Isotope des Kohlenstoffs (C) und des Stickstoffs (N) in Rinderhaaren und ihrer Funktion als Archive und Integratoren der C- und N-Kreisläufe in Organismen, Agrarökosystemen und Regionen. Das erste Ziel war die Entwicklung und Bewertung einer Methode, die es ermöglicht, den zeitlichen Verlauf der isotopischen Zusammensetzung der Nahrung eines Tieres zu erfassen. Zu diesem Zweck wurden Schwanzquastenhaare von verschiedenen Rindern gesammelt. Die Haare wurden gewaschen und in 10 mm lange Stücke unterteilt, welche dann auf ihre C und N Isotopenzusammensetzung (d13C und d15N) hin untersucht wurden. Die Isotopensignaturen von paarweise analysierten Haaren eines Tieres zeigten dabei eine hohe Übereinstimmung (r2 etwa 0.8), was darauf hindeutet, dass bereits ein einzelnes Haar als repräsentative Probe betrachtet werden kann und die Wachstumsraten benachbarter Haare vergleichbar sind. Der Vergleich der Isotopensignaturen entlang von Haaren verschiedener Beprobungszeitpunkte ermöglichte die Berechnung der mittleren, individuellen Haarwachstumsrate (meist 0.60 bis 0.92, im Mittel 0.79 mm d-1). Diese Methode wurde anschließend zur Erforschung der Einflussgrößen verwendet, welche die Isotopenzusammensetzung auf der Ebene des Organismus bzw. des Ökosystems beeinflussen. Die Mittelwerte und Muster der Isotopensignaturen von Kühen innerhalb einzelner neuseeländischer Milchviehbetriebe zeigten eine hohe Übereinstimmung, während zwischen Betrieben deutliche Unterschiede erkennbar waren. Dies deutete darauf hin, dass Fütterung und Bewirtschaftungssystem einen großen Einfluss auf die Isotopensignaturen in Haaren hatten. Das d13C Signal von Haarproben eines breiten Spektrums rinderhaltender Betriebe in Oberbayern wurde in hohem Maße vom Maisanteil in der Futterration bestimmt. Für die untersuchte Region kann die 13C Signatur somit als Indikator des Landnutzungssystems (Mais-basierter Ackerfutterbau gegenüber Grünlandwirtschaft) herangezogen werden, auf dem die Rinderproduktion basiert. In derselben Studie erwies sich die 15N Signatur als komplexer Parameter, wobei das Langzeitsignal ausgewachsener Tiere auf Betriebsebene mit dem Viehbesatz (r2=0.55) und dem N Import-Überschuss (Hoftor) (r2=0.78) korrelierte. Dies deutet darauf hin, dass die 15N Signaturen auf Betriebsebene von gasförmigen Verlusten bestimmt wurden. Die 15N Signatur in Rinderhaaren lässt also offenbar Rückschlüsse auf die N-Verluste der Produktionssysteme zu. Die 13C Signaturen von Weiderindern im feucht-gemäßigten Klima (Fehlen von C4 Pflanzen) waren von den hydrologischen Verhältnissen der Weiden abhängig. In einer fünf-jährigen Studie konnte anhand von Haaranalysen gezeigt werden, dass auf der Ebene der Pflanzengesellschaft die 13C Diskriminierung (D13C) im Mittel der Vegetationsperiode nur zwischen 19.8‰ und 21.4‰ variierte. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass die Analyse der Isotopenverhältnisse von C und N in Haaren ein aussagekräftiges Instrument für das Studium der Ernährungsökologie und Physiologie von Rindern sowie der Ökologie von Grünland, Agrarökosystemen und Regionen darstellt.