Landnutzungsänderungen und nachhaltige Intensivierung

Nachhaltige Intensivierung ist ein relativ neues landwirtschaftliches Konzept, bei dem die Ernteerträge beibehalten (oder sogar erhöht) werden, jedoch die Einträge in das System (z.B. Chemikalien oder Düngemittel) oder die negativen Umweltfolgen verringert werden. Mit diesem Projekt möchten wir für ausgewählte Produktionsgebiete herausfinden, ob eine nachhaltige Intensivierung in Österreich möglich ist. Um diese Frage zu beantworten, wird ein Modellierungskonzept (modelling framework) verwendet, das auseinem agentenbasierten Modell (ABM) bestehtund mit einem ökohydrologischen Modell gekoppelt wird. Hierüber werden nachhaltige Anbaumethoden entwickelt, die gleichzeitig die Erträge steigern und Stickstoff- und Phosphorverluste in die Umwelt reduzieren können. Veränderte klimatische Randbedingungen werden durch entsprechende Klimawandel-Simulationen ebenfalls in das Modellierungssystem integriert. Für drei intensiv genutzte Agrarlandschaften werden die Hauptfaktoren für Änderungen in der Anbau von Nutzpflanzen bestimmt. Hierzu werden Landwirte aus den drei Anbaugebieten zu ihren Motiven und primären Beweggründen bezüglich eines veränderten Anbauverhaltens auf ihren Höfen befragt. Die Treiber für die von uns untersuchte Agrarlandschaft werden in ein agentenbasiertes Modell, das am Institut für Soziale Ökologie (SEC) entwickelt wurde, übertragen, um daraus entsprechende Landnutzungsszenarien zu entwickeln Bestehende politische Rahmenbedingungen (z. B. Gemeinsame Agrarpolitik, Europäische Wasserrahmenrichtlinie) bilden dabei den Rahmen für die Agenten in Bezug auf die zukünftige Gestaltung (Zeitraum 2050) der Kulturlandschaft. Indem das ABM mit Änderungen der Randbedingungenbetraut wird, agieren Akteure im Modell (insbesondereLandwirte) entsprechende und greifen Maßnahmen auf, die die Landnutzung beeinflussen. Die Landnutzungsänderungsszenarienzusammenmit den Klimasimulationendienen anschließend als Randbedingungen für das ökohydrologisches Modell eingegeben. Aus den ergebenen ökohydrologischen Modellsimulationen werden wir einerseits die Ernteerträge, andererseits die Veränderungen der Oberflächenwasserqualität für die Zukunft quantifizieren. Ein Vergleich der simulierten Erträge mit den Nitrat- und Phosphorbelastungen zeigt, welche zukünftige Landnutzung mit Anbaumethoden zu einer nachhaltigen Intensivierung beitragen kann. Als mögliche Optionen für eine nachhaltige Intensivierung werden wir Szenarien auswählen, die die höchsten Erträge mit den geringsten Nährstoffverlusten erzielen. Die Projektergebnisse werden unser Verständnis bezüglich menschlicher Einflüsse auf die Nährstoffflüsse innerhalb und zwischen terrestrischen und aquatischen Ökosystemen deutlich verbessern. ALUCSI ist auch ein wichtiger Schritt um weitere wissenschaftliche Kapazitäten im Bereich Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf Wasserqualität in Österreich aufzubauen. Darüber hinaus schlägt das Projekt eine Brücke zwischen den Sozial- und Naturwissenschaften, was eine wichtig Voraussetzung zu den in ALUCSI aufgegriffenen Problemstellungen ist.

Im Rahmen des ALUCSI-Projekts wurde ein multidisziplinärer Modellierungsansatz entwickelt, um Fortschritte bei der Ermittlung von Optionen für eine nachhaltige Intensivierung (NI) in der Landwirtschaft zu erzielen. Das Hauptziel der NI besteht darin, die Erträge der bestehenden landwirtschaftlichen Flächen zu erhalten oder zu verbessern und gleichzeitig die negativen Auswirkungen auf die Umwelt, z. B. auf die Qualität der Oberflächengewässer, zu minimieren. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die europäische Agrarlandschaft, in der Nachhaltigkeitsziele eine große Priorität haben. Verschiedene wissenschaftliche Disziplinen wurden im Projekt miteinander verknüpft und so eine Methodik entwickelten, um das komplexe Thema der NI zu behandeln. Die Studie bezog sich auf das Einzugsgebiet der Enns, eine Region mit vielfältigen Landschaften, die von Almweiden bis hin zu Flachlandgebieten mit intensivem Ackerbau reichen. Ein Aspekt des Projekts bezog sich auf die Verbesserung eines agentenbasierten Modells (ABM) namens SECLAND. Dieses Modell berücksichtigte die Entscheidungsprozesse der Landwirte auf der Grundlage realer Bedingungen und wurde in einem partizipativen Prozess unter Einbeziehung lokaler Landwirte feinabgestimmt. Das SECLAND-Modell simulierte die jährlichen Landnutzungsänderungen der landwirtschaftlichen Flächen im Einzugsgebiet der Enns bis zum Jahr 2050 und lieferte wertvolle Erkenntnisse über die Dynamik der landwirtschaftlichen Praktiken. In einem weiteren Schritt verwendeten die Forscher:innen die von SECLAND generierten Landnutzungsdaten in Verbindung mit einem öko-hydrologischen Modell namens SWAT. Dieses Modell berücksichtigte das tägliche Pflanzenwachstum auf der Grundlage der Umweltbedingungen und die landwirtschaftlichen Bewirtschaftungsmethoden, um die Komponenten des Wasserhaushalts, den Stickstofftransport zu simulieren. Durch die Anwendung von Klimaszenarien für den Zeithorizont 2050 waren die Forscher:innen in der Lage, künftige Veränderungen der Stickstoffflüsse in der Landschaft und der Nitratkonzentration in Oberflächengewässern mithilfe von SWAT zu quantifizieren. Die Forscher:innen identifizierten potenzielle Optionen für eine nachhaltige Intensivierung der Landwirtschaft im Einzugsgebiet der Enns. Durch die Berücksichtigung von Landnutzungsänderungen, die auf Entscheidungen der Landwirte zurückzuführen sind, und der Auswirkungen des Klimawandels gewannen die Forscher:innen wertvolle Erkenntnisse über die Aufrechterhaltung oder Verbesserung künftiger Ernteerträge bei gleichzeitigem Schutz der Wasserqualität. ALUCSI leistet einen Beitrag zur Integration sozialwissenschaftlicher Perspektiven in die hydrologische Modellierung für die Umweltforschung, was ein Schritt zu einem umfassenderen Verständnis der komplizierten Beziehungen zwischen menschlichen Aktivitäten, Landnutzung und Wasserqualität ist. Das ALUCSI-Projekt liefert eine Methodik, die qualitative und quantitative Ansätze kombiniert und auf sozial-ökologische Systeme angewendet werden kann. Es stellt somit einen Schritt nach vorn in der Forschung zur nachhaltigen Intensivierung dar. Die Ergebnisse geben Anlass zur Hoffnung auf eine Zukunft, in der die Landwirtschaft gedeihen kann, indem sie ihre Produktivität beibehält und gleichzeitig ihre Umweltauswirkungen verantwortungsvoll steuert.