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    Authors: Moog, Kristina;

    Aktuell stehen Landwirte in Deutschland immer neuen Herausforderungen gegenüber, deren Bewältigung eine betriebliche Anpassung und damit verbundene Entscheidungen erfordern. In Folge des Klimawandels treten immer häufiger Extremwetterereignisse auf, die die landwirtschaftliche Ernte schädigen oder gar vernichten können. Aus diesem Grund stehen Landwirte vor der Entscheidung, ob und wie sie ihre Kulturen vor auftretenden Schadereignisse schützen können und welche Instrumente hierfür am besten geeignet sind. Aber auch die immer weiter steigenden Preise auf dem landwirtschaftlichen Bodenmarkt und das damit verbundene Auftreten von außerlandwirtschaftlichen Investoren führen dazu, dass sich für Landwirte die Flächen verteuern können. Die in diesem Zusammenhang politisch diskutierte Möglichkeit zur Privilegierung von Landwirten gegenüber Investoren in Form von Vorkaufsrechten sind ein Instrument der Bodenmarktgestaltung. Damit sind die Schwerpunkte dieser Arbeit skizziert, das Entscheidungsverhalten von Landwirten in Zusammenhang mit diesen exemplarischen aktuellen Herausforderungen zu untersuchen. Und zu ermitteln, welche Zahlungs- bzw. Akzeptanzbereitschaft seitens der Landwirte für bestimmte Lösungsoptionen zur Bewältigung dieser Entscheidungsherausforderungen bestehen und welchen Nutzen diese Lösungsoptionen für Landwirte haben. Dazu werden Discrete Choice Experimente eingesetzt, bei denen die befragten Landwirte mit (fiktiven) Entscheidungssituationen konfrontiert werden, in denen aus mehreren Alternativen die bevorzugte zu wählen ist. Diese Alternativen werden von verschiedenen Attributen und Levels beschrieben, die systematisch über das gesamte Versuchsdesign variiert werden. Anschließend kann mit verschiedenen Modellen der Nutzen einzelner Attribute und die Zahlungs- bzw. Akzeptanzbereitschaft geschätzt werden. Hierzu wurde ein Discrete Choice Experiment entwickelt, um das Entscheidungsverhalten von Landwirten bei der Eintragung von Vorkaufsrechten zu untersuchen, den Nutzen einzelner Vorkaufsrechtseigenschaften und die Zahlungsbereitschaft für diese Eigenschaften zu ermitteln. Im Ergebnis zeigt sich, dass die Mehrheit der befragten Landwirte aus Vorkaufsrechten einen Nutzen zieht und eine Zahlungsbereitschaft für Vorkaufsrechte an landwirtschaftlichen Nutzflächen aufweist. Beides hängt maßgeblich von den Eigenschaften des Vorkaufsrechts, aber auch von der persönlichen und betrieblichen Situation des Befragten, ab. Aufgrund der Komplexität des Themas Vorkaufsrechte wurde noch ein weiteres Discrete Choice Experiment durchgeführt, um das Entscheidungsverhalten der Eigentümer der von Vorkaufsrechten betroffenen landwirtschaftlichen Grundstücke zu analysieren. Anhand der gewählten Stichprobe wurden nur Eigentümer landwirtschaftlicher Grundstücke befragt, die selbst Landwirte sind. Auch hier ging es darum, den Nutzen und die monetäre Akzeptanzbereitschaft von Vorkaufsrechten, diesmal auf Seiten der betroffenen Grundstückseigentümer, zu schätzen. Wider Erwarten zeigt sich hier, dass die befragten landwirtschaftlichen Grundstückseigentümer trotz der Belastung des Grundstücks im Grundbuch eine hohe Bereitschaft aufweisen, Vorkaufsrechte an ihren Grundstücken zugunsten von Landwirten eintragen zu lassen. Es wird aber auch deutlich, dass hierfür eine monetäre Akzeptanzbereitschaft besteht, d. h., dass für die Gewährung von Vorkaufsrechten eine Entschädigungszahlung erwartet wird. Wie bereits in den vorangegangenen Untersuchungen ist auch hier der Nutzen sowie die Akzeptanz-bereitschaft stark von den Eigenschaften des Vorkaufsrechts und der persönlichen und betrieblichen Situation der Befragten abhängig. Abschließend wurde ein weiteres Discrete Choice Experiment unter Obst- und Weinbauern in Baden-Württemberg durchgeführt. Gegenstand der Untersuchung war das Entscheidungsverhalten der befragten Obst- und Weinbauern bezüglich des Abschlusses von staatlich geförderten Ertragsversicherungen zur Absicherung gegen Schäden aufgrund von Extremwetterereignissen. Die Erstellung des Discrete Choice Experiments basiert auf einem 2019 eingeführten Pilotprojekt des Landes Baden-Württemberg zur Förderung von Ertragsversicherungen gegen extremwetterbedingte Schäden im Obst- und Weinbau. Auch hier entscheidet sich die Mehrheit der Befragten für den Abschluss einer geförderten Ertragsversicherung und weist eine Zahlungsbereitschaft für Ertragsversicherungen auf. Diese Entscheidung wird maßgeblich durch die Eigenschaften der Versicherung, aber auch durch das bisherige Risikomanagement der befragten Betriebe, beeinflusst. Zusammenfassend über alle durchgeführten Analysen lässt sich festhalten, dass Landwirte sich den aktuell auftretenden Herausforderungen stellen, sich mit den möglichen Lösungsoptionen auseinandersetzen und sich im Rahmen von Discrete Choice Experimenten mehrheitlich für diese Lösungsoptionen und somit gegen den Status Quo entscheiden. Farmers in Germany are currently facing new challenges, which require operational adaptation and associated decisions. As a result of climate change, extreme weather events are occurring with increasing frequency, which can damage or even destroy agricultural harvests. For this reason, farmers are faced with the decision of whether and how they can protect their crops from damaging events and which instruments are best suited for this purpose. However, the increasing prices on the farmland market and the associated appearance of non-agricultural investors on the farmland market also mean that land can become more expensive for farmers. The possibility of privileging farmers towards investors in the form of pre-emptive rights, which is being discussed politically in this context, is an instrument for shaping the farmland market. This outlines the focus of this work, which is to examine the decision-making behaviour of farmers in connection with these exemplary current challenges and to determine what willingness there is on the part of farmers to pay or accept certain solutions for overcoming these decision-making challenges and what benefits these solutions have for farmers. Discrete choice experiments are used for this purpose, in which the farmers surveyed are confronted with (fictional) decision-making situations in which the preferred alternative is to be chosen from several alternatives. These alternatives are described by different attributes and levels, which are systematically varied over the entire experimental design. Subsequently, different models can be used to estimate the benefit of individual attributes and the willingness to pay or willingness to accept. Therefore, a discrete choice experiment was developed to investigate the decision-making behaviour of farmers when registering pre-emptive rights, to determine the benefits of individual pre-emptive rights attributes and the willingness-to-pay for these attributes. The results,show, that the majority of the farmers surveyed preferred to choose one of the two pre-emptive rights over the status quo. I.e. farmers derive a benefit from pre-emptive rights and show a willingness-to-pay for pre-emptive rights to farmland, both of which depend on the characteristics of the pre-emptive right, but also on the personal and operational situation of the respondent. Due to the complexity of the issue of pre-emptive rights, another discrete choice experiment was conducted to analyse the decision-making behaviour of the owners of farmland affected by pre-emptive rights. Based on the sample chosen, only owners of farmland who are farmers themselves were interviewed. Here, too, the aim is to estimate the benefits and the monetary willingness-to-accept for pre-emptive rights, this time on the part of the affected farmland owners. However, it also becomes clear that there is a monetary willingness-to-accept this, i.e. that a compensation payment is expected from the entitled party for the granting of pre-emptive rights. As in the previous studies, the benefit as well as the willingness-to-accept strongly depends on the char¬acteristics of the pre-emptive right and the personal and farm situation of the respondents. Finally, another discrete choice experiment was conducted among orchardists and vintners in Baden-Württemberg. The subject of the study is the decision-making behaviour of the orchardists and vintners surveyed regarding the conclusion of state-subsidised crop insurance policies to protect against damage due to extreme weather events. The creation of the discrete choice experiment is based on a pilot project introduced in 2019 by the state of Baden-Württemberg to promote crop insurance against extreme weather-related damage in orcharding and viticulture. Here, too, the majority of respondents decide to take up subsidised crop insurance and show a willingness to pay for crop insurance. This decision is influenced by the characteristics of the crop insurance, but also by the previous risk management of the surveyed farms. Summing up all the analyses carried out, it can be said that farmers face up to the challenges currently arising, deal with the possible solutions and, within the framework of discrete choice experiments, decide by majority in favour of these solutions and thus against the status quo.

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    Authors: Sponagel, Christian;

    Die Flächeninanspruchnahme durch stetige Urbanisierung bedingt lokal und global erhebliche Eingriffe in den Naturhaushalt, die ihn vielen Ländern der Welt entsprechend kompensiert werden müssen. In Deutschland sind derartige Eingriffe gemäß § 13 des Bundesnaturschutzgesetzes zu kompensieren. Neben der Flächeninanspruchnahme für den Eingriff wie z. B. ein Baugebiet führt dies häufig zu einer zusätzlichen Inanspruchnahme von Flächen für die Umsetzung von Kompensationsmaßnahmen. Insbesondere in wachsenden Ballungsräumen, wo die Flächenknappheit ein Problem darstellt, kann die Kompensation Landnutzungskonflikte verschärfen. Gerade die Landwirtschaft ist in diesem Kontext ein zentraler Akteur. Einerseits bieten landwirtschaftliche Flächen, insbesondere intensiv genutzte Ackerflächen, ein erhebliches naturschutzfachliches Aufwertungspotenzial. Andererseits zeichnet sich die Landwirtschaft auch durch eine außerordentliche Raumwirksamkeit aus. Aus Sicht des Naturschutzes besteht zudem ein Verbesserungsbedarf im Kompensationsgeschehen, da teilweise Defizite bei der Pflege- und Umsetzung von Maßnahmen vorhanden sind. Bestehende Instrumente wie Ökokonten oder die sogenannte produktionsintegrierte Kompensation, eine Form der Kooperation zwischen Naturschutz und Landwirtschaft, sind bislang wenig etabliert. Im Rahmen der Arbeit wird daher das Kompensationsgeschehen mit Fokus auf die Landwirtschaft in Ballungsräumen, insbesondere am Beispiel der Region Stuttgart analysiert. Die Kapitel 2 und 3 der Arbeit legen den Schwerpunkt auf die einzelbetriebliche Analyse. Neben Tiefeninterviews mit landwirtschaftlichen Betrieben erfolgt in Kapitel 2 eine Raumanalyse bezüglich der Inanspruchnahme von landwirtschaftlichen Flächen zu Zwecken der Kompensation am Beispiel der benachbarten Städte Stuttgart und Filderstadt. Darauf aufbauend wird in Kapitel 3 ein Discrete Choice Experiment (DCE) mit Landwirtinnen und Landwirten innerhalb und außerhalb der Region Stuttgart mit Fokus auf die Analyse der Akzeptanz für Kompensationsmaßnahmen umgesetzt. In Kapitel 4 erfolgt eine Ableitung des Kompensationspotenzials am Beispiel von Ackerland in der Region Stuttgart mit Hilfe eines geodatenbasierten Landnutzungsmodells. Im Rahmen von Kapitel 5 werden unterschiedliche Kompensationsszenarien auf regionaler Ebene analysiert. U. a. werden dazu Daten zum geschätzten Kompensationsbedarf der Kommunen in der Region Stuttgart bis 2030 vom Verband Region Stuttgart bereitgestellt und es fließen Ergebnisse des DCE ein. Kapitel 6 adressiert die regionale Bündelung und Vernetzung von produktionsintegrierten Kompensationsmaßnahmen. Mit Hilfe von Geodaten erfolgt eine räumlich differenzierte Bewertung von Maßnahmen aus der landwirtschaftlichen und naturschutzfachlichen Perspektive. Dadurch sollen Flächen identifiziert werden, die ein größtmögliches Synergiepotenzial zwischen Landwirtschaft und Naturschutz hinsichtlich der Umsetzung von Kompensationsmaßnahmen bieten. Die Raumanalyse zeigt, dass die Landwirtschaft im Kontext der Eingriffsregelung im Vergleich zu anderen Raumnutzungen überproportional durch Flächenverluste betroffen ist. Zudem zeigen die Ergebnisse, dass generell seitens der Landwirtschaft eine Akzeptanz für freiwillige Kompensationsmaßnahmen besteht. Diese hängt allerdings von der Art der Maßnahme und Form der rechtlichen Sicherung ab. Zudem zeigt sich ein erhebliches Potenzial für Kompensationsmaßnahmen auf landwirtschaftlichen Nutzflächen, wobei allerdings zwischen dem Zentrum einer Ballungsregion und den Randbereichen starke räumliche Disparitäten hinsichtlich der Kosten bestehen, wie am Beispiel der Region Stuttgart gezeigt werden kann. Eine räumlich unbeschränkte Umsetzung der Kompensation kann demnach in Folge zu einer Polarisierung zwischen dem Kern der Region mit wenigen ökologisch vorteilhaften und landschaftsbildfördernden Kompensationsmaßnahmen und den Randbereichen mit vielen ökologisch vorteilhaften und landschaftsbildfördernden Kompensationsmaßnahmen führen. Die entwickelten Suchraumkarten zeigen zudem, dass es Synergien zwischen Landwirtschaft und Naturschutz in einer relevanten Größenordnung geben kann. Kompensationsmaßnahmen können damit zur ökologischen Nachhaltigkeit in der Agrarlandschaft beitragen und eine relevante betriebswirtschaftliche Option darstellen. Wesentliche Herausforderungen stellen die Kommunikation zwischen Landwirtschaft und Behörden bzw. Kommunen dar, das Verständnis und die Transparenz im Sinne des Marktes für Kompensationsmaßnahmen und die Bewertung der naturschutzfachlichen Aufwertung bei produktionsintegrierten Maßnahmen. Darüber hinaus sind verschiedene Formen der rechtlichen Sicherung im Zusammenhang mit der Festlegung des rechtlich erforderlichen Pflege- und Unterhaltungszeitraums zukünftig noch klarer zu konkretisieren und zu kommunizieren. Außerdem sollten freiwillige Maßnahmen wie Ökokontomaßnahmen stärker eingesetzt werden, um eine vorausschauende Planung zu ermöglichen. Land take due to urbanisation has a major local and global impact on the natural balance, that are to be compensated for in many countries around the world. In Germany, this kind of impacts are to be compensated for according to the Impact Mitigation Regulation pursuant to Article 13 of the German Nature Conservation Act. In addition to land take for an intervention, such as a building site, additional land is required for the implementation of offset measures. Especially in expanding urban areas, where land scarcity is a problem, offsetting can exacerbate land use conflicts. Agriculture, in particular, is one key stakeholder in the context of offsetting. On the one hand, agricultural land, especially intensively used arable land, offers considerable potential for nature conservation enhancement. On the other hand, agriculture is also characterised by its considerable spatial impact. There is also a need for improvement in the compensation process from the point of view of nature conservation, as there are often deficits in the maintenance and implementation of measures. Existing instruments such as eco-accounts or so-called production-integrated compensation, a form of cooperation between nature conservation and agriculture, have so far been poorly established. The present study, therefore, analyses offset activities with a focus on agriculture in urban areas, drawing more particularly on the example of the Stuttgart Region. Chapters 2 and 3 of the study focus on the analysis of individual farms. In addition to in-depth interviews with farms, Chapter 2 provides a spatial analysis of agricultural land take for offset purposes using the example of the neighbouring cities of Stuttgart and Filderstadt. The insights gained are applied in Chapter 3 to analyse the acceptance of offset measures using a discrete choice experiment (DCE). In Chapter 3 the DCE is conducted with farmers in and outside the Stuttgart Region. In Chapter 4, the offset potential is determined using the example of arable land in the Stuttgart Region with the help of a geodata-based land use model. Within Chapter 5 different offset scenarios at regional level are analysed. To this end, data on the estimated offset needs of the municipalities in the Stuttgart Region up to 2030 were furnished by the Verband Region Stuttgart. They are used for modelling, and the results of the DCE from Chapter 3 are incorporated. Chapter 6 addresses the regional bundling and networking of production-integrated compensation measures with the help of expert-based maps. Using geodata, a spatially differentiated assessment is carried out from an agricultural and nature conservation perspective. The aim here is to identify areas that offer the greatest possible potential for synergies between agriculture and nature conservation in conjunction with offset measures. The spatial analysis shows that agriculture is disproportionately affected by land loss in the context of the intervention regulation compared to other land uses. Furthermore, the results show that agriculture generally accepts voluntary offset measures although this very much depends on the type of measure and legal safeguard. The results also show a considerable potential for offset measures on agricultural land, although there are strong spatial disparities in terms of costs, especially between the centre of an urban area and the peripheral areas, as demonstrated by the example of the Stuttgart Region. Consequently, the spatially unrestricted implementation of compensation can lead to a polarisation between the core of the region with therefore just a few ecologically beneficial, landscape-enhancing offset measures and the peripheral areas with numerous ecologically beneficial, landscape-enhancing offset measures. Moreover, the developed expert-based maps show that synergies are possible between agriculture and nature conservation on a significant scale. Offset measures can thus contribute to ecological sustainability in agricultural landscapes and are a relevant business option for farms. There are major challenges when it comes to communication between agriculture and authorities or municipalities: ensuring understanding and transparency in terms of the market for offset measures, and assessing the nature conservation enhancement of production-integrated compensation measures. In addition, the various forms of legal safeguard in connection with the determination of the legally prescribed care and maintenance period must be more clearly specified and communicated in the future. Voluntary or eco-accounting measures, in particular, should be used more intensively, as they allow for forward planning.

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    Authors: Petig, Eckart;

    Die Endlichkeit der fossilen Ressourcen sowie der Klimawandel stellen die globale Gesellschaft vor große Herausforderungen und erfordern eine umfassende Transformation des aktuellen Wirtschaftssystems. In dieser Transformation, die auch als Bioökonomie bezeichnet wird, nimmt der Übergang von einer fossil-basierten zu einer bio-basierten Rohstoffversorgung eine wichtige Rolle ein. Die landwirtschaftliche Produktion ist in diesem Zusammenhang ein wichtiger Rohstofflieferant, die bereits durch eine starke Nutzungskonkurrenz um die knappe Fläche gekennzeichnet ist, die weitere Produktionssteigerungen für die Bioökonomie erschweren. Ökonomische Modelle können in diesem Kontext als wertvolle Methode zu Analyse der Bioökonomie agieren, mit denen einerseits die Wechselwirkungen von verschiedenen Nutzungspfaden abgebildet werden und die andererseits mit einer entsprechenden Szenarienentwicklung auch die Unsicherheit adressieren können. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Potentialabschätzung verschiedener landwirtschaftlicher Biomassen für die Bioökonomie und die Analyse der damit verbundenen Auswirkungen auf die landwirtschaftlichen Produktionsstrukturen in Baden-Württemberg. In Kapitel 2 wird das Potential von Grünland als Biogassubstrat analysiert, das in Zukunft eine bedeutende Rolle für die Bioökonomie spielen kann. Aufgrund des aufwändigeren Ernteverfahrens und teilweise ungünstiger Produktionsbedingungen hat Grünland höhere Produktionskosten gegenüber ackerbürtiger Biogassubstrate. Die Berücksichtigung der iLUC Faktoren mit hohen Preisen für THG-Emissionen kann die relative Vorzüglichkeit des Grünlandes soweit verbessern, dass es mit der Produktion von Ackerland konkurrenzfähig ist, auch wenn Silomais aus vielfacher Hinsicht oft das vorzüglichere Biogassubstrat ist, wie das Kapitel 3 anhand einer Standortmodellierung für Biogasanlagen in Baden-Württemberg zeigt. In den Kapiteln 4 und 5 wird das Potential von Stroh zur energetischen und stofflichen Verwertung analysiert . Diese Untersuchungen basieren auf der Verknüpfung von EFEM mit dem techno-ökonomischen Standortoptimierungsmodell BIOLOCATE. Die Ergebnisse zeigen anschaulich die Wechselwirkung zwischen den Skaleneffekten und den steigenden Rohstoffbereitstellungskosten. So sinken mit zunehmender Anlagengröße einerseits die durchschnittlichen Investitionskosten, andererseits steigen die Rohstoffkosten, weil die Transportentfernungen zunehmen und eine steigende Biomassenachfrage höhere Marktpreise zur Folge hat. Die Ergebnisse zeigen auch, dass Stroh grundsätzlich mit der Bereitstellung von regionaler Bioenergie und als Rohstoff für stoffliche Wertschöpfungsketten einen Beitrag zur Bioökonomie leisten kann. Allerdings hat selbst die Nutzung von Nebenprodukten Auswirkungen auf die Anbaustrukturen. In Kapitel 6 werden die Auswirkungen von gesamtwirtschaftlichen Expansionspfaden der Bioökonomie auf die landwirtschaftlichen Produktionsstrukturen in Baden-Württemberg untersucht. Hierfür werden die Ergebnisse einer iterativen Modellkopplung zwischen dem Agrarsektormodell ESIM und dem Energiesektormodell TIMES-PanEU von vier Bioökonomieszenarien mithilfe von EFEM von nationaler Ebene auf regionale und einzelbetriebliche Ebene herunterskaliert. Die Ergebnisse zeigen, dass Betriebe mit vornehmlich extensiven Produktionsverfahren wie der Mutterkuhhaltung durch ungünstige Produktionsbedingungen keinen Nutzen aus der Expansion der Bioökonomie ziehen können werden, während insbesondere große Ackerbaubetriebe in fruchtbaren Regionen überdurchschnittlich profitieren würden. Grundsätzlich legen die Ergebnisse Grenzen bei der Mobilisierung von zusätzlichem Biomassepotential offen. Dies begründet sich in der hohen Anbauintensität der landwirtschaftlichen Produktion in Deutschland, aufgrund dessen die Ausweitung einer Produktion aufgrund der Nutzungskonkurrenz andere Produktionen einschränkt. Für Grünland zeigen die Ergebnisse, dass der Rückgang der grünlandbasierten Rinderhaltung und nachteilige ökonomische Rahmenbedingungen zu einer signifikanten Menge an ungenutztem Grünland führen können. Grünland stellt sich so als vielversprechende Ressource zur Biomasseproduktion für die Bioökonomie dar, da es neben der Rohstoffbereitstellung auch wichtige Ökosystemdienstleitungen (z. B. Artenvielfalt) liefern kann. Hierfür müssten allerdings politische Rahmenbedingungen etabliert werden, die die ökologischen Leistungen entsprechend fördern. Abschließend wird in Kapitel 7 weiterer Forschungsbedarf aufgezeigt, der die Weiterentwicklung des methodischen Ansatzes beinhaltet. Diese umfassen einerseits eine Erweiterung um gesamtwirtschaftliche Modelle, um Wechselwirkungen mit der stofflichen Nutzung detaillierter abzubilden. Andererseits ist Integration von ökologischen Aspekten für die ganzheitliche Analyse im Rahmen der Bioökonomie notwendig. The finite nature of fossil resources and climate change pose major challenges to the global society and require a comprehensive transformation of the current economic system. One important aspect of this transformation, also known as bioeconomy, is the transition from a fossil-based to a bio-based supply of raw materials. In this context, agricultural production represents an important supplier of raw materials, which in Germany is already characterized by a strong competition for the scarce land. The scarce land is a major challenge of the expansion of the use of agricultural biomass for the bioeconomy. Accordingly, the derivation of the potential of agricultural biomass for bioeconomy requires consideration of the tradeoffs between various utilization paths. In this context, economic models can be valuable methods, which on one hand are able to depict the trade-offs of different value chains and can, on the other hand, incorporate the uncertainty by developing suitable scenarios. The aim of this thesis is the evaluation of the potential of different agricultural biomasses for the bioeconomy and to analyze the associated effects on agricultural production structures in Baden-Wuerttemberg. In chapter 2 the potential of grassland as a biogas substrate is evaluated, which might be important for the bioeconomy in the future. Due to the more complex harvesting process and partly unfavorable production conditions, grassland has higher production costs compared to arable biogas substrates. The consideration of iLUC Factors with high prices for GHG emissions could improve the competitiveness of grassland to such an extent that it is competitive with the production of biogas substrates on arable land. However, silage maize is often the more favorable biogas substrate in many respects, as chapter 3 shows by means of a site modeling for biogas plants in Baden-Wuerttemberg. In chapter 4 and 5 the potential of straw for energetic and material use is analyzed. These investigations are based on the combination of EFEM with the techno-economic location optimization model BIOLOCATE. The results clearly show the interaction between the economies of scale and the rising raw material supply costs. On the one hand, the average investment costs decrease with increasing plant size, but on the other hand the raw material costs increase, because the transport distances increase and an increasing demand for biomass results also in higher market prices. Additionally, the results show that straw can make a fundamental contribution to the bioeconomy by providing regional bioenergy and as feedstock for material value chains. However, even the use of by-products can have effects on cultivation structures and thus, reduce the production of agricultural biogas substrates, among other things. In Chapter 6 the effects of macroeconomic expansion paths of the bioeconomy on agricultural production structures in Baden-Wuerttemberg are investigated. For this purpose, the results of an iterative model coupling between the agricultural sector model ESIM and the energy sector model TIMES-PanEU of four bioeconomic scenarios are scaled down from national level to regional and farm level using EFEM. The results show different impacts on farm types and thus illustrate the advantages of a differentiated analysis of the expansion of the bioeconomy. Therefore, farms with mainly extensive production methods such as suckler cow husbandry do not profit from the expansion of the bioeconomy due to unfavorable production conditions, while especially large arable farms in fertile regions would benefit disproportional more than the average. Basically, the results reveal limits to the mobilization of additional biomass potential. The reason for this is the already high cultivation intensity of agricultural production in Germany, in which the expansion of one production restricts production of another due to competition for the limited agricultural land. For grassland, the results show that the decline in grassland-based cattle farming and unfavorable economic conditions can lead to a significant increase of unused grassland. Grassland thus presents itself as a promising resource for biomass production for the bioeconomy, as it can provide important ecosystem services (e.g. biodiversity) in addition to the provision of raw materials. However, a political framework has to be established that promotes ecological services accordingly. Finally, in chapter 7 additional research needs are identified, which include further development of the methodological approach. These comprise an extension of the analysis by macroeconomic models to integrate interactions with the material use in a more detailed way. Furthermore, an integration of ecological parameters is necessary for a holistic analysis in the context of bioeconomy.

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    Authors: Rygulla, Wiebke;

    Der in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegene Bedarf an Rapsöl im Food- und Non-Food-Bereich und die damit verbundene Ausweitung des Winterrapsanbaus hat in Mittel- und Nordeuropa zu einem verstärkten Auftreten des bodenbürtigen Pathogens Verticillium longisporum geführt, wodurch sich die sog. krankhafte Abreife als neue wichtige Krankheit im Rapsanbau etablieren konnte. Im Genpool von Brassica napus ist bislang keine Resistenz gegen V. longisporum bekannt. Deshalb sollten im Rahmen dieser Arbeit zunächst B. rapa- und B. oleracea-Genbankherkünfte hinsichtlich ihres Resistenzverhaltens gegenüber V. longisporum untersucht werden, um resistente Eltern für interspezifische Hybridisierungen auszuwählen. Über Kreuzungen zwischen resistenten B. rapa- und B. oleracea-Genotypen sollten anschließend die in den Ausgangsarten identifizierten Resistenzen in neuartige Rapsformen (Resyntheseraps) und somit in den B. napus-Genpool transferiert werden. Mithilfe von Resistenztests konnte bei den B. rapa-Akzessionen 13444, G454 (beides Chinakohl) und einer blütenblattlosen Rübsenlinie ein moderat-resistenter Phänotyp festgestellt werden. Zusätzlich zu einigen bereits in der Literatur beschriebenen resistenten B. oleracea-Akzessionen wurde die russische Weißkohlsorte Kashirka 202 (Akzessionsnummer 1428) als neue C-Genom-Quelle für V. longisporum-Resistenz identifiziert. Nach interspezifischen Kreuzungen dieser putativ resistenten Ausgangslinien konnten zahlreiche Resynthesen identifiziert werden, die nach künstlicher Inokulation mit V. longisporum signifikant weniger Krankheitssymptome zeigten als die tolerant eingestufte Referenzsorte "Express". Insbesondere zeichneten sich einige weitere Resyntheselinien aus der Kreuzung B. rapa 56515 (Chinakohl "He Tou Zao") x B. oleracea 8207 (syrische Wildkohlsammlung) durch eine ausgeprägte Resistenz aus. Eine sehr gute V. longisporum-Resistenz wurde ebenfalls in Resynthesen aus Kreuzungen zwischen Kashirka 202 und Ölrübsenlinien mit 00- bzw. 0+-Qualität festgestellt. Aufgrund genetischer Variation für Erucasäuregehalt in Kashirka 202 zeichneten sich einige dieser Resistenzträger auch durch weitgehend erucasäurefreies Öl, manche zusätzlich durch einen moderaten Samenglucosinolatgehalt aus. Diese Kombination von Verticillium-Resistenz mit 0+-Qualität stellt ausgesprochen wertvolles Material für Rückkreuzungen mit Elitezuchtmaterial dar. Um die genetische Basis der Resistenz zu beleuchten und einen ersten Schritt zur Entwicklung von Werkzeugen für eine markergestützte Selektion zu machen, wurde erstmals eine QTL-Analyse (quantitative trait loci) für V. longisporum-Resistenz in B. napus durchgeführt. Hierfür wurde in einer für V. longisporum-Resistenz spaltenden doppelhaploiden (DH) Population eine genetische Kopplungskarte anhand von AFLP- (amplified fragment length polymorphism), SSR- (simple sequence repeat) und RFLP- (restriction fragment length polymorphism) Markern erstellt und signifikante Resistenz-QTL aufgrund von Daten aus künstlichen Inokulationen der DH-Linien mit V. longisporum-Isolaten in vier Gewächshausexperimenten ermittelt: Insgesamt konnten vier signifikante QTL identifiziert werden, die zusammen 45,7% der phänotypischen Varianz für V. longisporum-Reaktion in dieser Kreuzung erklärten. Für die Entwicklung von molekularen Markern zum Einsatz für eine markergestützte Selektion eignen sich insbesondere zwei Resistenz-QTL auf den Chromosomen N14 und N15, die in mehreren unabhängigen Experimenten detektiert wurden und offenbar eine nur geringe Umweltinteraktion aufweisen,. Die entsprechenden Genomregionen und die mit den QTL eng gekoppelten Marker sollen in weiterführenden Arbeiten als Ausgangspunkt für vergleichende Analysen verschiedener Resistenzquellen verwendet werden. Ferner können sie für eine karten- und syntäniegestützte Klonierung der beteiligten Gene sowie zur Pyramidisierung unterschiedlicher Resistenzallele in neuen Winterrapssorten dienen. Increasing demand for rapeseed oil in recent decades has led to intensified cultivation of oilseed rape (Brassica napus) in Northern Europe. This in turn has resulted in multiplication of the soil borne pathogen Verticillium longisporum and consequently in a serious expansion of wilt disease on rapeseed. In the gene pool of existing B. napus cultivars no resistance resources for Verticillium wilt are known. In this work B. rapa and B. oleracea gene bank accessions were screened for resistance to V. longisporum in order to identify resistance sources for potential use in oilseed rape breeding. Interspecific hybridisation of resistant B. rapa and B. oleracea genotypes was then used to produce resynthesised B. napus lines, with the aim of introducing the new resistances into the gene pool of elite oilseed rape. Pathogen tests with artificial inoculation and visual scoring of the infection resulted in the identification of the B. rapa accessions 13444, G454 (both Chinese cabbage) and an apetalous B. rapa genotype which exhibited a moderate resistance to V. longisporum. In addition to previously described resistant B. oleracea germplasm, the Russian white cabbage variety Kashirka 202 (accession no. 1428) was identified as a new source of V. longisporum resistance. Interspecific hybridisations of these putative resistant genotypes resulted in numerous resynthesised rapeseed lines that exhibited significantly reduced disease symptoms in comparison to the tolerant winter oilseed rape reference variety "Express". Resynthesised rapeseed lines developed from hybridisations between B. rapa accession 56515 (Chinese cabbage "He Tou Zao") and B. oleracea accession 8207 (a Syrian wild cabbage collection) showed a particularly strong resistance phenotype. Very good V. longisporum resistance was also observed in resynthesised rapeseed lines derived from crosses of Kashirka 202 with oilseed B. rapa varieties exhibiting 00 or 0+ seed quality. Because Kashirka 202 was found to segregate for the presence/absence of erucic acid in the seed oil, many of the resistant resynthesised rapeseed lines were free of erucic acid, and some also possessed only moderate levels of seed glucosinolates. This combination of V. longisporum resistance with 0+ seed quality represents extremely valuable material for backcrossing with elite oilseed rape breeding lines. In order to investigate the genetics of V. longisporum resistance in B. napus, and as a first step towards the development of tools for marker-assisted selection, the first analysis of quantitative trait loci (QTL) for V. longisporum resistance in B. napus was performed. For this purpose a genetic linkage map was generated in a doubled haploid (DH) population segregating for the resistance, using amplified fragment length polymorphism (AFLP), simple sequence repeat (SSR) and restriction fragment length polymorphism (RFLP) markers. Resistance QTL were calculated using disease index data obtained from inoculations of the DH lines in four separate greenhouse experiments. Four QTL could be identified, which explain in total 45.7% of the phenotypic variance observed in the DH population. Two QTL on chromosomes N14 and N15 are of particular interest for further use in marker assisted breeding programs, because they were detected in several independent experiments and seem to exhibit only very few genotype-environment interactions. These two genome regions, and the markers that are closely linked to the respective QTL, will now form a basis for further studies aimed at comparative analyses of different resistance sources, map-based and synteny-based cloning of the responsible resistance genes, and for pyramiding of different resistance alleles in new winter oilseed rape varieties.

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    Authors: Simmering, Dietmar;

    In der Diskussion um die Multifunktionalität von Kulturlandschaften ist die Lebensraumfunktion für Flora und Vegetation, d h. für die Phytodiversität, von besonderem Interesse. Daher beschäftigt sich das landschaftsökologische Teilprojekt des SFB 299 "Landnutzungskonzepte für periphere Regionen" in der Modellregion Lahn-Dill-Bergland mit der Erarbeitung von Methodiken a) zur Analyse der Beziehungen zwischen Landnutzung und Phytodiversität sowie b) zur Prognose von Auswirkungen geänderter Landnutzung. Um die aktuelle Phytodiversität und die Effekte zukünftiger Landnutzungen räumlich explizit darstellen zu können, war die Entwicklung einer GIS-basierten Methodik gefordert, die unter Berücksichtigung der relevanten räumlichen Skalenebenen – vom Habitat zur Landschaft – die wesentlichen Einflussvariablen der Phytodiversität erfasst. Diese kumulative Dissertation zeigt Teilschritte auf dem Weg zu der Erarbeitung dieser Methodik. Nach einleitenden Kapiteln werden in Kap. 5 Indikatoren der Phytodiversität auf Habitatebene unter Berücksichtigung jüngerer Forschungsansätze diskutiert. Zwei weitere Kapitel analysieren Muster der Phytodiversität auf der Ebene des Habitat-Patches. So wird in Kap. 6 der Einfluss von Ameisenbauten auf die Vegetation verbuschter Brachen untersucht, um zu klären, ob diese Mikrohabitate zum Artenreichtum der Brachlandvegetation beitragen: Es zeigte sich, dass die Ameisenhügel keinen eigenen Beitrag zum Artenreichtum leisten, jedoch deutlich die strukturelle Diversität der Brachen erhöhen. Kleinparzellierte Agrarlandschaften weisen einen besonders hohen Anteil "scharfer Grenzlinien" auf, d. h. flächige Nutzungen grenzen ohne Übergangsstrukturen direkt aneinander. In Kap. 7 wird das Arteninventar von Randbereichen in Schlägen analysiert und gezeigt, dass diese allgemein vor allem durch häufige Arten angrenzender Nutzungen charakterisiert sind. Eine größere Bedeutung erhalten sie mit zunehmender Intensität der Ackernutzung, da Ackerwildkräuter hier signifikant häufiger im Randbereich vorkommen. Kap. 8 liefert einen methodischen Beitrag zur Analyse von Phytodiversität in lokalen Habitatmustern. In vier Gebieten wurden jeweils fünf repräsentative Habitatmuster (1 ha) ausgewählt. Eine Inventur aller in den Habitatmustern zu differenzierenden Habitat-Patches ermöglichte eine Analyse der Steuergrößen des Artenreichtums auf Ebene der Patches und der Habitatmuster. Zusätzlich wurde der Beitrag zur Diversität unterschiedlich großer Bezugsräume unter Verwendung des "Specificity"-Ansatzes nach WAGNER & EDWARDS berechnet. Auf Patch-Ebene waren die Flächengröße und der Faktor "Habitattyp" die wichtigsten Variablen für den Artenreichtum und den Beitrag eines Patches zur Landschaftsdiversität. Für einzelne Habitattypen konnten skalenabhängige Unterschiede der Specificity nachgewiesen werden. Auf Ebene der Habitatmuster erwiesen sich die Anzahl flächiger Habitate, ein Gradient von anthropogener zu seminatürlicher Vegetation sowie die Anteile an seltenen Habitaten und natürlicher Vegetation als die wichtigsten Variablen für Artenreichtum und Specificity. Mit diesem Ergebnis wurde erstmals das Mosaikkonzept von DUELLI für die Phytodiversität empirisch belegt. Lineare Kleinstrukturen wirkten sich nicht positiv auf die Diversität der Habitatmuster aus. Allerdings konnte auf Patch-Ebene gezeigt werden, dass wenig gestörte Säume und Hecken überdurchschnittlich hohe Specificity-Werte aufweisen. In Kap. 9 wird schließlich ein probabilistisches Verfahren zur Quantifizierung und räumlichen Darstellung von Artenzahlen in Landschaften vorgestellt. Durch die Verschneidung von Standortdaten werden zunächst Habitattypenkarten erstellt. Über eine repräsentative Ermittlung habitattypenspezifischer Artfrequenzen werden unter Zugrundelegung einer Binomialverteilung die Wahrscheinlichkeiten von Artvorkommen in Habitatmustern errechnet. Über die Aufsummierung der Einzelwahrscheinlichkeiten können abschließend der Artenreichtum einzelner Artengruppen oder der gesamten Flora eines Raumes errechnet werden. Die Methode wurde exemplarisch in zwei 32 ha großen Habitatmustern angewandt und lieferte eine gute Übereinstimmung mit begleitend erhobenen Geländedaten. Auch für die Fläche einer Gemarkung konnten plausible Ergebnisse erzielt werden. Eine Anwendung auf ein Szenario geänderter Habitattypenverteilung erbrachte differenzierte Aussagen zum Artenreichtum ökologischer Artengruppen als Reaktion auf die veränderte Landnutzung. The habitat function for flora and vegetation, i.e. for phytodiversity, is of particular interest in the discussion about multifunctionality of cultural landscapes. The landscape-ecological project within the Collaborative Research Centre 299 "Land-Use Options for Peripheral Regions" is therefore concerned with the development of methods to a) analyse relations between land use and phytodiversity and b) to predict spatially explicit effects of land-use change in the model region Lahn-Dill Highlands (Hesse, Germany). In order to depict spatially explicit patterns of recent phytodiversity and the effects of future land use, the development of a GIS-based methodology, which considers the relevant determinants of phytodiversity at all fundamental spatial scales – from habitat to landscape - was required. This multiple-paper thesis traces the development of this methodology. After introductory chapters, a first contribution (Ch. 5) discusses indicators of phytodiversity at the habitat scale in the light of recent research. Two following papers analyse phytodiversity at the scale of habitat patches. Chapter 6 focuses on ant mounds in Scotch Broom stands on old fields. The objective was to clarify the relevance of these micro-habitats for old field and landscape phytodiversity. Ant mounds did not contribute considerably to overall species diversity, but caused a distinct small-scale patchiness within species patterns. As "sharp edges" between fields are particularly numerous in highly-fragmented landscapes, their floristic inventory is highlighted in chapter 7: Sharp field edges are mainly characterised by a high proportion of common species from adjacent habitats. In conventionally managed fields, however, edges are also important to sustain arable weed species, as these are more abundant along the edges. Chapter 8 provides a methodological approach for the analysis of phytodiversity in local habitat patterns. In four study sites, five representative habitat patterns, i.e. multi-patch plots (1 ha), were selected. A complete inventory of plant species abundance within all occurring habitat patches of the 20 plots allowed for an analysis of the relevant determinants of species richness at the scale of habitat patches and multi-patch plots. Additionally, by adopting the "specificity" approach of WAGNER & EDWARDS, the contribution of a patch (or multi-patch plot) to the species diversity of differently sized landscapes was quantified. At patch scale, habitat type was the main determinant of species richness, followed by area and elongated shape. For specificity values of patches, area was more important than habitat type and its relevance increased with the extent of the considered landscape. Differences between habitat types were pronounced for species richness and also partly scale-dependent for specificity values. Relevant predictors at the scale of multi-patch plots were nonlinear habitat richness, a gradient from anthropogenic to seminatural vegetation, and the proportions of natural vegetation. This result is in complete accordance with the predictions of DUELLI’s mosaic concept. Hence, this study represents its first empirical validation of this concept for plant species diversity. Linear elements did not contribute to species richness and specificity. However, in patch-scale analysis it was shown that the contribution of hedges and herbaceous fringes to landscape diversity were above average. Chapter 9 presents a probabilistic approach to estimate and predict species richness in mosaic landscapes. By the combination of thematic maps of land-use and site conditions, habitat maps are generated. A representative random sampling of habitat-type specific species frequencies and the assumption of a binomial distribution allows the calculation of probabilities for species to occur within defined area units. The sum of the estimated probabilities gives the species richness of the landscape tract for all species or selected species groups. The approach was tested in two landscape tracts (32 ha). Results were in good accordance with field data. Estimates of species richness at the rural-district scale were also plausible. Applying the method to land-use scenarios with an alternated distribution of habitat types produced differentiated predictions about the richness of selected species groups as a result of land-use change.

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    Authors: Moog, Kristina;

    Aktuell stehen Landwirte in Deutschland immer neuen Herausforderungen gegenüber, deren Bewältigung eine betriebliche Anpassung und damit verbundene Entscheidungen erfordern. In Folge des Klimawandels treten immer häufiger Extremwetterereignisse auf, die die landwirtschaftliche Ernte schädigen oder gar vernichten können. Aus diesem Grund stehen Landwirte vor der Entscheidung, ob und wie sie ihre Kulturen vor auftretenden Schadereignisse schützen können und welche Instrumente hierfür am besten geeignet sind. Aber auch die immer weiter steigenden Preise auf dem landwirtschaftlichen Bodenmarkt und das damit verbundene Auftreten von außerlandwirtschaftlichen Investoren führen dazu, dass sich für Landwirte die Flächen verteuern können. Die in diesem Zusammenhang politisch diskutierte Möglichkeit zur Privilegierung von Landwirten gegenüber Investoren in Form von Vorkaufsrechten sind ein Instrument der Bodenmarktgestaltung. Damit sind die Schwerpunkte dieser Arbeit skizziert, das Entscheidungsverhalten von Landwirten in Zusammenhang mit diesen exemplarischen aktuellen Herausforderungen zu untersuchen. Und zu ermitteln, welche Zahlungs- bzw. Akzeptanzbereitschaft seitens der Landwirte für bestimmte Lösungsoptionen zur Bewältigung dieser Entscheidungsherausforderungen bestehen und welchen Nutzen diese Lösungsoptionen für Landwirte haben. Dazu werden Discrete Choice Experimente eingesetzt, bei denen die befragten Landwirte mit (fiktiven) Entscheidungssituationen konfrontiert werden, in denen aus mehreren Alternativen die bevorzugte zu wählen ist. Diese Alternativen werden von verschiedenen Attributen und Levels beschrieben, die systematisch über das gesamte Versuchsdesign variiert werden. Anschließend kann mit verschiedenen Modellen der Nutzen einzelner Attribute und die Zahlungs- bzw. Akzeptanzbereitschaft geschätzt werden. Hierzu wurde ein Discrete Choice Experiment entwickelt, um das Entscheidungsverhalten von Landwirten bei der Eintragung von Vorkaufsrechten zu untersuchen, den Nutzen einzelner Vorkaufsrechtseigenschaften und die Zahlungsbereitschaft für diese Eigenschaften zu ermitteln. Im Ergebnis zeigt sich, dass die Mehrheit der befragten Landwirte aus Vorkaufsrechten einen Nutzen zieht und eine Zahlungsbereitschaft für Vorkaufsrechte an landwirtschaftlichen Nutzflächen aufweist. Beides hängt maßgeblich von den Eigenschaften des Vorkaufsrechts, aber auch von der persönlichen und betrieblichen Situation des Befragten, ab. Aufgrund der Komplexität des Themas Vorkaufsrechte wurde noch ein weiteres Discrete Choice Experiment durchgeführt, um das Entscheidungsverhalten der Eigentümer der von Vorkaufsrechten betroffenen landwirtschaftlichen Grundstücke zu analysieren. Anhand der gewählten Stichprobe wurden nur Eigentümer landwirtschaftlicher Grundstücke befragt, die selbst Landwirte sind. Auch hier ging es darum, den Nutzen und die monetäre Akzeptanzbereitschaft von Vorkaufsrechten, diesmal auf Seiten der betroffenen Grundstückseigentümer, zu schätzen. Wider Erwarten zeigt sich hier, dass die befragten landwirtschaftlichen Grundstückseigentümer trotz der Belastung des Grundstücks im Grundbuch eine hohe Bereitschaft aufweisen, Vorkaufsrechte an ihren Grundstücken zugunsten von Landwirten eintragen zu lassen. Es wird aber auch deutlich, dass hierfür eine monetäre Akzeptanzbereitschaft besteht, d. h., dass für die Gewährung von Vorkaufsrechten eine Entschädigungszahlung erwartet wird. Wie bereits in den vorangegangenen Untersuchungen ist auch hier der Nutzen sowie die Akzeptanz-bereitschaft stark von den Eigenschaften des Vorkaufsrechts und der persönlichen und betrieblichen Situation der Befragten abhängig. Abschließend wurde ein weiteres Discrete Choice Experiment unter Obst- und Weinbauern in Baden-Württemberg durchgeführt. Gegenstand der Untersuchung war das Entscheidungsverhalten der befragten Obst- und Weinbauern bezüglich des Abschlusses von staatlich geförderten Ertragsversicherungen zur Absicherung gegen Schäden aufgrund von Extremwetterereignissen. Die Erstellung des Discrete Choice Experiments basiert auf einem 2019 eingeführten Pilotprojekt des Landes Baden-Württemberg zur Förderung von Ertragsversicherungen gegen extremwetterbedingte Schäden im Obst- und Weinbau. Auch hier entscheidet sich die Mehrheit der Befragten für den Abschluss einer geförderten Ertragsversicherung und weist eine Zahlungsbereitschaft für Ertragsversicherungen auf. Diese Entscheidung wird maßgeblich durch die Eigenschaften der Versicherung, aber auch durch das bisherige Risikomanagement der befragten Betriebe, beeinflusst. Zusammenfassend über alle durchgeführten Analysen lässt sich festhalten, dass Landwirte sich den aktuell auftretenden Herausforderungen stellen, sich mit den möglichen Lösungsoptionen auseinandersetzen und sich im Rahmen von Discrete Choice Experimenten mehrheitlich für diese Lösungsoptionen und somit gegen den Status Quo entscheiden. Farmers in Germany are currently facing new challenges, which require operational adaptation and associated decisions. As a result of climate change, extreme weather events are occurring with increasing frequency, which can damage or even destroy agricultural harvests. For this reason, farmers are faced with the decision of whether and how they can protect their crops from damaging events and which instruments are best suited for this purpose. However, the increasing prices on the farmland market and the associated appearance of non-agricultural investors on the farmland market also mean that land can become more expensive for farmers. The possibility of privileging farmers towards investors in the form of pre-emptive rights, which is being discussed politically in this context, is an instrument for shaping the farmland market. This outlines the focus of this work, which is to examine the decision-making behaviour of farmers in connection with these exemplary current challenges and to determine what willingness there is on the part of farmers to pay or accept certain solutions for overcoming these decision-making challenges and what benefits these solutions have for farmers. Discrete choice experiments are used for this purpose, in which the farmers surveyed are confronted with (fictional) decision-making situations in which the preferred alternative is to be chosen from several alternatives. These alternatives are described by different attributes and levels, which are systematically varied over the entire experimental design. Subsequently, different models can be used to estimate the benefit of individual attributes and the willingness to pay or willingness to accept. Therefore, a discrete choice experiment was developed to investigate the decision-making behaviour of farmers when registering pre-emptive rights, to determine the benefits of individual pre-emptive rights attributes and the willingness-to-pay for these attributes. The results,show, that the majority of the farmers surveyed preferred to choose one of the two pre-emptive rights over the status quo. I.e. farmers derive a benefit from pre-emptive rights and show a willingness-to-pay for pre-emptive rights to farmland, both of which depend on the characteristics of the pre-emptive right, but also on the personal and operational situation of the respondent. Due to the complexity of the issue of pre-emptive rights, another discrete choice experiment was conducted to analyse the decision-making behaviour of the owners of farmland affected by pre-emptive rights. Based on the sample chosen, only owners of farmland who are farmers themselves were interviewed. Here, too, the aim is to estimate the benefits and the monetary willingness-to-accept for pre-emptive rights, this time on the part of the affected farmland owners. However, it also becomes clear that there is a monetary willingness-to-accept this, i.e. that a compensation payment is expected from the entitled party for the granting of pre-emptive rights. As in the previous studies, the benefit as well as the willingness-to-accept strongly depends on the char¬acteristics of the pre-emptive right and the personal and farm situation of the respondents. Finally, another discrete choice experiment was conducted among orchardists and vintners in Baden-Württemberg. The subject of the study is the decision-making behaviour of the orchardists and vintners surveyed regarding the conclusion of state-subsidised crop insurance policies to protect against damage due to extreme weather events. The creation of the discrete choice experiment is based on a pilot project introduced in 2019 by the state of Baden-Württemberg to promote crop insurance against extreme weather-related damage in orcharding and viticulture. Here, too, the majority of respondents decide to take up subsidised crop insurance and show a willingness to pay for crop insurance. This decision is influenced by the characteristics of the crop insurance, but also by the previous risk management of the surveyed farms. Summing up all the analyses carried out, it can be said that farmers face up to the challenges currently arising, deal with the possible solutions and, within the framework of discrete choice experiments, decide by majority in favour of these solutions and thus against the status quo.

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    Authors: Sponagel, Christian;

    Die Flächeninanspruchnahme durch stetige Urbanisierung bedingt lokal und global erhebliche Eingriffe in den Naturhaushalt, die ihn vielen Ländern der Welt entsprechend kompensiert werden müssen. In Deutschland sind derartige Eingriffe gemäß § 13 des Bundesnaturschutzgesetzes zu kompensieren. Neben der Flächeninanspruchnahme für den Eingriff wie z. B. ein Baugebiet führt dies häufig zu einer zusätzlichen Inanspruchnahme von Flächen für die Umsetzung von Kompensationsmaßnahmen. Insbesondere in wachsenden Ballungsräumen, wo die Flächenknappheit ein Problem darstellt, kann die Kompensation Landnutzungskonflikte verschärfen. Gerade die Landwirtschaft ist in diesem Kontext ein zentraler Akteur. Einerseits bieten landwirtschaftliche Flächen, insbesondere intensiv genutzte Ackerflächen, ein erhebliches naturschutzfachliches Aufwertungspotenzial. Andererseits zeichnet sich die Landwirtschaft auch durch eine außerordentliche Raumwirksamkeit aus. Aus Sicht des Naturschutzes besteht zudem ein Verbesserungsbedarf im Kompensationsgeschehen, da teilweise Defizite bei der Pflege- und Umsetzung von Maßnahmen vorhanden sind. Bestehende Instrumente wie Ökokonten oder die sogenannte produktionsintegrierte Kompensation, eine Form der Kooperation zwischen Naturschutz und Landwirtschaft, sind bislang wenig etabliert. Im Rahmen der Arbeit wird daher das Kompensationsgeschehen mit Fokus auf die Landwirtschaft in Ballungsräumen, insbesondere am Beispiel der Region Stuttgart analysiert. Die Kapitel 2 und 3 der Arbeit legen den Schwerpunkt auf die einzelbetriebliche Analyse. Neben Tiefeninterviews mit landwirtschaftlichen Betrieben erfolgt in Kapitel 2 eine Raumanalyse bezüglich der Inanspruchnahme von landwirtschaftlichen Flächen zu Zwecken der Kompensation am Beispiel der benachbarten Städte Stuttgart und Filderstadt. Darauf aufbauend wird in Kapitel 3 ein Discrete Choice Experiment (DCE) mit Landwirtinnen und Landwirten innerhalb und außerhalb der Region Stuttgart mit Fokus auf die Analyse der Akzeptanz für Kompensationsmaßnahmen umgesetzt. In Kapitel 4 erfolgt eine Ableitung des Kompensationspotenzials am Beispiel von Ackerland in der Region Stuttgart mit Hilfe eines geodatenbasierten Landnutzungsmodells. Im Rahmen von Kapitel 5 werden unterschiedliche Kompensationsszenarien auf regionaler Ebene analysiert. U. a. werden dazu Daten zum geschätzten Kompensationsbedarf der Kommunen in der Region Stuttgart bis 2030 vom Verband Region Stuttgart bereitgestellt und es fließen Ergebnisse des DCE ein. Kapitel 6 adressiert die regionale Bündelung und Vernetzung von produktionsintegrierten Kompensationsmaßnahmen. Mit Hilfe von Geodaten erfolgt eine räumlich differenzierte Bewertung von Maßnahmen aus der landwirtschaftlichen und naturschutzfachlichen Perspektive. Dadurch sollen Flächen identifiziert werden, die ein größtmögliches Synergiepotenzial zwischen Landwirtschaft und Naturschutz hinsichtlich der Umsetzung von Kompensationsmaßnahmen bieten. Die Raumanalyse zeigt, dass die Landwirtschaft im Kontext der Eingriffsregelung im Vergleich zu anderen Raumnutzungen überproportional durch Flächenverluste betroffen ist. Zudem zeigen die Ergebnisse, dass generell seitens der Landwirtschaft eine Akzeptanz für freiwillige Kompensationsmaßnahmen besteht. Diese hängt allerdings von der Art der Maßnahme und Form der rechtlichen Sicherung ab. Zudem zeigt sich ein erhebliches Potenzial für Kompensationsmaßnahmen auf landwirtschaftlichen Nutzflächen, wobei allerdings zwischen dem Zentrum einer Ballungsregion und den Randbereichen starke räumliche Disparitäten hinsichtlich der Kosten bestehen, wie am Beispiel der Region Stuttgart gezeigt werden kann. Eine räumlich unbeschränkte Umsetzung der Kompensation kann demnach in Folge zu einer Polarisierung zwischen dem Kern der Region mit wenigen ökologisch vorteilhaften und landschaftsbildfördernden Kompensationsmaßnahmen und den Randbereichen mit vielen ökologisch vorteilhaften und landschaftsbildfördernden Kompensationsmaßnahmen führen. Die entwickelten Suchraumkarten zeigen zudem, dass es Synergien zwischen Landwirtschaft und Naturschutz in einer relevanten Größenordnung geben kann. Kompensationsmaßnahmen können damit zur ökologischen Nachhaltigkeit in der Agrarlandschaft beitragen und eine relevante betriebswirtschaftliche Option darstellen. Wesentliche Herausforderungen stellen die Kommunikation zwischen Landwirtschaft und Behörden bzw. Kommunen dar, das Verständnis und die Transparenz im Sinne des Marktes für Kompensationsmaßnahmen und die Bewertung der naturschutzfachlichen Aufwertung bei produktionsintegrierten Maßnahmen. Darüber hinaus sind verschiedene Formen der rechtlichen Sicherung im Zusammenhang mit der Festlegung des rechtlich erforderlichen Pflege- und Unterhaltungszeitraums zukünftig noch klarer zu konkretisieren und zu kommunizieren. Außerdem sollten freiwillige Maßnahmen wie Ökokontomaßnahmen stärker eingesetzt werden, um eine vorausschauende Planung zu ermöglichen. Land take due to urbanisation has a major local and global impact on the natural balance, that are to be compensated for in many countries around the world. In Germany, this kind of impacts are to be compensated for according to the Impact Mitigation Regulation pursuant to Article 13 of the German Nature Conservation Act. In addition to land take for an intervention, such as a building site, additional land is required for the implementation of offset measures. Especially in expanding urban areas, where land scarcity is a problem, offsetting can exacerbate land use conflicts. Agriculture, in particular, is one key stakeholder in the context of offsetting. On the one hand, agricultural land, especially intensively used arable land, offers considerable potential for nature conservation enhancement. On the other hand, agriculture is also characterised by its considerable spatial impact. There is also a need for improvement in the compensation process from the point of view of nature conservation, as there are often deficits in the maintenance and implementation of measures. Existing instruments such as eco-accounts or so-called production-integrated compensation, a form of cooperation between nature conservation and agriculture, have so far been poorly established. The present study, therefore, analyses offset activities with a focus on agriculture in urban areas, drawing more particularly on the example of the Stuttgart Region. Chapters 2 and 3 of the study focus on the analysis of individual farms. In addition to in-depth interviews with farms, Chapter 2 provides a spatial analysis of agricultural land take for offset purposes using the example of the neighbouring cities of Stuttgart and Filderstadt. The insights gained are applied in Chapter 3 to analyse the acceptance of offset measures using a discrete choice experiment (DCE). In Chapter 3 the DCE is conducted with farmers in and outside the Stuttgart Region. In Chapter 4, the offset potential is determined using the example of arable land in the Stuttgart Region with the help of a geodata-based land use model. Within Chapter 5 different offset scenarios at regional level are analysed. To this end, data on the estimated offset needs of the municipalities in the Stuttgart Region up to 2030 were furnished by the Verband Region Stuttgart. They are used for modelling, and the results of the DCE from Chapter 3 are incorporated. Chapter 6 addresses the regional bundling and networking of production-integrated compensation measures with the help of expert-based maps. Using geodata, a spatially differentiated assessment is carried out from an agricultural and nature conservation perspective. The aim here is to identify areas that offer the greatest possible potential for synergies between agriculture and nature conservation in conjunction with offset measures. The spatial analysis shows that agriculture is disproportionately affected by land loss in the context of the intervention regulation compared to other land uses. Furthermore, the results show that agriculture generally accepts voluntary offset measures although this very much depends on the type of measure and legal safeguard. The results also show a considerable potential for offset measures on agricultural land, although there are strong spatial disparities in terms of costs, especially between the centre of an urban area and the peripheral areas, as demonstrated by the example of the Stuttgart Region. Consequently, the spatially unrestricted implementation of compensation can lead to a polarisation between the core of the region with therefore just a few ecologically beneficial, landscape-enhancing offset measures and the peripheral areas with numerous ecologically beneficial, landscape-enhancing offset measures. Moreover, the developed expert-based maps show that synergies are possible between agriculture and nature conservation on a significant scale. Offset measures can thus contribute to ecological sustainability in agricultural landscapes and are a relevant business option for farms. There are major challenges when it comes to communication between agriculture and authorities or municipalities: ensuring understanding and transparency in terms of the market for offset measures, and assessing the nature conservation enhancement of production-integrated compensation measures. In addition, the various forms of legal safeguard in connection with the determination of the legally prescribed care and maintenance period must be more clearly specified and communicated in the future. Voluntary or eco-accounting measures, in particular, should be used more intensively, as they allow for forward planning.

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    Authors: Petig, Eckart;

    Die Endlichkeit der fossilen Ressourcen sowie der Klimawandel stellen die globale Gesellschaft vor große Herausforderungen und erfordern eine umfassende Transformation des aktuellen Wirtschaftssystems. In dieser Transformation, die auch als Bioökonomie bezeichnet wird, nimmt der Übergang von einer fossil-basierten zu einer bio-basierten Rohstoffversorgung eine wichtige Rolle ein. Die landwirtschaftliche Produktion ist in diesem Zusammenhang ein wichtiger Rohstofflieferant, die bereits durch eine starke Nutzungskonkurrenz um die knappe Fläche gekennzeichnet ist, die weitere Produktionssteigerungen für die Bioökonomie erschweren. Ökonomische Modelle können in diesem Kontext als wertvolle Methode zu Analyse der Bioökonomie agieren, mit denen einerseits die Wechselwirkungen von verschiedenen Nutzungspfaden abgebildet werden und die andererseits mit einer entsprechenden Szenarienentwicklung auch die Unsicherheit adressieren können. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Potentialabschätzung verschiedener landwirtschaftlicher Biomassen für die Bioökonomie und die Analyse der damit verbundenen Auswirkungen auf die landwirtschaftlichen Produktionsstrukturen in Baden-Württemberg. In Kapitel 2 wird das Potential von Grünland als Biogassubstrat analysiert, das in Zukunft eine bedeutende Rolle für die Bioökonomie spielen kann. Aufgrund des aufwändigeren Ernteverfahrens und teilweise ungünstiger Produktionsbedingungen hat Grünland höhere Produktionskosten gegenüber ackerbürtiger Biogassubstrate. Die Berücksichtigung der iLUC Faktoren mit hohen Preisen für THG-Emissionen kann die relative Vorzüglichkeit des Grünlandes soweit verbessern, dass es mit der Produktion von Ackerland konkurrenzfähig ist, auch wenn Silomais aus vielfacher Hinsicht oft das vorzüglichere Biogassubstrat ist, wie das Kapitel 3 anhand einer Standortmodellierung für Biogasanlagen in Baden-Württemberg zeigt. In den Kapiteln 4 und 5 wird das Potential von Stroh zur energetischen und stofflichen Verwertung analysiert . Diese Untersuchungen basieren auf der Verknüpfung von EFEM mit dem techno-ökonomischen Standortoptimierungsmodell BIOLOCATE. Die Ergebnisse zeigen anschaulich die Wechselwirkung zwischen den Skaleneffekten und den steigenden Rohstoffbereitstellungskosten. So sinken mit zunehmender Anlagengröße einerseits die durchschnittlichen Investitionskosten, andererseits steigen die Rohstoffkosten, weil die Transportentfernungen zunehmen und eine steigende Biomassenachfrage höhere Marktpreise zur Folge hat. Die Ergebnisse zeigen auch, dass Stroh grundsätzlich mit der Bereitstellung von regionaler Bioenergie und als Rohstoff für stoffliche Wertschöpfungsketten einen Beitrag zur Bioökonomie leisten kann. Allerdings hat selbst die Nutzung von Nebenprodukten Auswirkungen auf die Anbaustrukturen. In Kapitel 6 werden die Auswirkungen von gesamtwirtschaftlichen Expansionspfaden der Bioökonomie auf die landwirtschaftlichen Produktionsstrukturen in Baden-Württemberg untersucht. Hierfür werden die Ergebnisse einer iterativen Modellkopplung zwischen dem Agrarsektormodell ESIM und dem Energiesektormodell TIMES-PanEU von vier Bioökonomieszenarien mithilfe von EFEM von nationaler Ebene auf regionale und einzelbetriebliche Ebene herunterskaliert. Die Ergebnisse zeigen, dass Betriebe mit vornehmlich extensiven Produktionsverfahren wie der Mutterkuhhaltung durch ungünstige Produktionsbedingungen keinen Nutzen aus der Expansion der Bioökonomie ziehen können werden, während insbesondere große Ackerbaubetriebe in fruchtbaren Regionen überdurchschnittlich profitieren würden. Grundsätzlich legen die Ergebnisse Grenzen bei der Mobilisierung von zusätzlichem Biomassepotential offen. Dies begründet sich in der hohen Anbauintensität der landwirtschaftlichen Produktion in Deutschland, aufgrund dessen die Ausweitung einer Produktion aufgrund der Nutzungskonkurrenz andere Produktionen einschränkt. Für Grünland zeigen die Ergebnisse, dass der Rückgang der grünlandbasierten Rinderhaltung und nachteilige ökonomische Rahmenbedingungen zu einer signifikanten Menge an ungenutztem Grünland führen können. Grünland stellt sich so als vielversprechende Ressource zur Biomasseproduktion für die Bioökonomie dar, da es neben der Rohstoffbereitstellung auch wichtige Ökosystemdienstleitungen (z. B. Artenvielfalt) liefern kann. Hierfür müssten allerdings politische Rahmenbedingungen etabliert werden, die die ökologischen Leistungen entsprechend fördern. Abschließend wird in Kapitel 7 weiterer Forschungsbedarf aufgezeigt, der die Weiterentwicklung des methodischen Ansatzes beinhaltet. Diese umfassen einerseits eine Erweiterung um gesamtwirtschaftliche Modelle, um Wechselwirkungen mit der stofflichen Nutzung detaillierter abzubilden. Andererseits ist Integration von ökologischen Aspekten für die ganzheitliche Analyse im Rahmen der Bioökonomie notwendig. The finite nature of fossil resources and climate change pose major challenges to the global society and require a comprehensive transformation of the current economic system. One important aspect of this transformation, also known as bioeconomy, is the transition from a fossil-based to a bio-based supply of raw materials. In this context, agricultural production represents an important supplier of raw materials, which in Germany is already characterized by a strong competition for the scarce land. The scarce land is a major challenge of the expansion of the use of agricultural biomass for the bioeconomy. Accordingly, the derivation of the potential of agricultural biomass for bioeconomy requires consideration of the tradeoffs between various utilization paths. In this context, economic models can be valuable methods, which on one hand are able to depict the trade-offs of different value chains and can, on the other hand, incorporate the uncertainty by developing suitable scenarios. The aim of this thesis is the evaluation of the potential of different agricultural biomasses for the bioeconomy and to analyze the associated effects on agricultural production structures in Baden-Wuerttemberg. In chapter 2 the potential of grassland as a biogas substrate is evaluated, which might be important for the bioeconomy in the future. Due to the more complex harvesting process and partly unfavorable production conditions, grassland has higher production costs compared to arable biogas substrates. The consideration of iLUC Factors with high prices for GHG emissions could improve the competitiveness of grassland to such an extent that it is competitive with the production of biogas substrates on arable land. However, silage maize is often the more favorable biogas substrate in many respects, as chapter 3 shows by means of a site modeling for biogas plants in Baden-Wuerttemberg. In chapter 4 and 5 the potential of straw for energetic and material use is analyzed. These investigations are based on the combination of EFEM with the techno-economic location optimization model BIOLOCATE. The results clearly show the interaction between the economies of scale and the rising raw material supply costs. On the one hand, the average investment costs decrease with increasing plant size, but on the other hand the raw material costs increase, because the transport distances increase and an increasing demand for biomass results also in higher market prices. Additionally, the results show that straw can make a fundamental contribution to the bioeconomy by providing regional bioenergy and as feedstock for material value chains. However, even the use of by-products can have effects on cultivation structures and thus, reduce the production of agricultural biogas substrates, among other things. In Chapter 6 the effects of macroeconomic expansion paths of the bioeconomy on agricultural production structures in Baden-Wuerttemberg are investigated. For this purpose, the results of an iterative model coupling between the agricultural sector model ESIM and the energy sector model TIMES-PanEU of four bioeconomic scenarios are scaled down from national level to regional and farm level using EFEM. The results show different impacts on farm types and thus illustrate the advantages of a differentiated analysis of the expansion of the bioeconomy. Therefore, farms with mainly extensive production methods such as suckler cow husbandry do not profit from the expansion of the bioeconomy due to unfavorable production conditions, while especially large arable farms in fertile regions would benefit disproportional more than the average. Basically, the results reveal limits to the mobilization of additional biomass potential. The reason for this is the already high cultivation intensity of agricultural production in Germany, in which the expansion of one production restricts production of another due to competition for the limited agricultural land. For grassland, the results show that the decline in grassland-based cattle farming and unfavorable economic conditions can lead to a significant increase of unused grassland. Grassland thus presents itself as a promising resource for biomass production for the bioeconomy, as it can provide important ecosystem services (e.g. biodiversity) in addition to the provision of raw materials. However, a political framework has to be established that promotes ecological services accordingly. Finally, in chapter 7 additional research needs are identified, which include further development of the methodological approach. These comprise an extension of the analysis by macroeconomic models to integrate interactions with the material use in a more detailed way. Furthermore, an integration of ecological parameters is necessary for a holistic analysis in the context of bioeconomy.

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    Authors: Rygulla, Wiebke;

    Der in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegene Bedarf an Rapsöl im Food- und Non-Food-Bereich und die damit verbundene Ausweitung des Winterrapsanbaus hat in Mittel- und Nordeuropa zu einem verstärkten Auftreten des bodenbürtigen Pathogens Verticillium longisporum geführt, wodurch sich die sog. krankhafte Abreife als neue wichtige Krankheit im Rapsanbau etablieren konnte. Im Genpool von Brassica napus ist bislang keine Resistenz gegen V. longisporum bekannt. Deshalb sollten im Rahmen dieser Arbeit zunächst B. rapa- und B. oleracea-Genbankherkünfte hinsichtlich ihres Resistenzverhaltens gegenüber V. longisporum untersucht werden, um resistente Eltern für interspezifische Hybridisierungen auszuwählen. Über Kreuzungen zwischen resistenten B. rapa- und B. oleracea-Genotypen sollten anschließend die in den Ausgangsarten identifizierten Resistenzen in neuartige Rapsformen (Resyntheseraps) und somit in den B. napus-Genpool transferiert werden. Mithilfe von Resistenztests konnte bei den B. rapa-Akzessionen 13444, G454 (beides Chinakohl) und einer blütenblattlosen Rübsenlinie ein moderat-resistenter Phänotyp festgestellt werden. Zusätzlich zu einigen bereits in der Literatur beschriebenen resistenten B. oleracea-Akzessionen wurde die russische Weißkohlsorte Kashirka 202 (Akzessionsnummer 1428) als neue C-Genom-Quelle für V. longisporum-Resistenz identifiziert. Nach interspezifischen Kreuzungen dieser putativ resistenten Ausgangslinien konnten zahlreiche Resynthesen identifiziert werden, die nach künstlicher Inokulation mit V. longisporum signifikant weniger Krankheitssymptome zeigten als die tolerant eingestufte Referenzsorte "Express". Insbesondere zeichneten sich einige weitere Resyntheselinien aus der Kreuzung B. rapa 56515 (Chinakohl "He Tou Zao") x B. oleracea 8207 (syrische Wildkohlsammlung) durch eine ausgeprägte Resistenz aus. Eine sehr gute V. longisporum-Resistenz wurde ebenfalls in Resynthesen aus Kreuzungen zwischen Kashirka 202 und Ölrübsenlinien mit 00- bzw. 0+-Qualität festgestellt. Aufgrund genetischer Variation für Erucasäuregehalt in Kashirka 202 zeichneten sich einige dieser Resistenzträger auch durch weitgehend erucasäurefreies Öl, manche zusätzlich durch einen moderaten Samenglucosinolatgehalt aus. Diese Kombination von Verticillium-Resistenz mit 0+-Qualität stellt ausgesprochen wertvolles Material für Rückkreuzungen mit Elitezuchtmaterial dar. Um die genetische Basis der Resistenz zu beleuchten und einen ersten Schritt zur Entwicklung von Werkzeugen für eine markergestützte Selektion zu machen, wurde erstmals eine QTL-Analyse (quantitative trait loci) für V. longisporum-Resistenz in B. napus durchgeführt. Hierfür wurde in einer für V. longisporum-Resistenz spaltenden doppelhaploiden (DH) Population eine genetische Kopplungskarte anhand von AFLP- (amplified fragment length polymorphism), SSR- (simple sequence repeat) und RFLP- (restriction fragment length polymorphism) Markern erstellt und signifikante Resistenz-QTL aufgrund von Daten aus künstlichen Inokulationen der DH-Linien mit V. longisporum-Isolaten in vier Gewächshausexperimenten ermittelt: Insgesamt konnten vier signifikante QTL identifiziert werden, die zusammen 45,7% der phänotypischen Varianz für V. longisporum-Reaktion in dieser Kreuzung erklärten. Für die Entwicklung von molekularen Markern zum Einsatz für eine markergestützte Selektion eignen sich insbesondere zwei Resistenz-QTL auf den Chromosomen N14 und N15, die in mehreren unabhängigen Experimenten detektiert wurden und offenbar eine nur geringe Umweltinteraktion aufweisen,. Die entsprechenden Genomregionen und die mit den QTL eng gekoppelten Marker sollen in weiterführenden Arbeiten als Ausgangspunkt für vergleichende Analysen verschiedener Resistenzquellen verwendet werden. Ferner können sie für eine karten- und syntäniegestützte Klonierung der beteiligten Gene sowie zur Pyramidisierung unterschiedlicher Resistenzallele in neuen Winterrapssorten dienen. Increasing demand for rapeseed oil in recent decades has led to intensified cultivation of oilseed rape (Brassica napus) in Northern Europe. This in turn has resulted in multiplication of the soil borne pathogen Verticillium longisporum and consequently in a serious expansion of wilt disease on rapeseed. In the gene pool of existing B. napus cultivars no resistance resources for Verticillium wilt are known. In this work B. rapa and B. oleracea gene bank accessions were screened for resistance to V. longisporum in order to identify resistance sources for potential use in oilseed rape breeding. Interspecific hybridisation of resistant B. rapa and B. oleracea genotypes was then used to produce resynthesised B. napus lines, with the aim of introducing the new resistances into the gene pool of elite oilseed rape. Pathogen tests with artificial inoculation and visual scoring of the infection resulted in the identification of the B. rapa accessions 13444, G454 (both Chinese cabbage) and an apetalous B. rapa genotype which exhibited a moderate resistance to V. longisporum. In addition to previously described resistant B. oleracea germplasm, the Russian white cabbage variety Kashirka 202 (accession no. 1428) was identified as a new source of V. longisporum resistance. Interspecific hybridisations of these putative resistant genotypes resulted in numerous resynthesised rapeseed lines that exhibited significantly reduced disease symptoms in comparison to the tolerant winter oilseed rape reference variety "Express". Resynthesised rapeseed lines developed from hybridisations between B. rapa accession 56515 (Chinese cabbage "He Tou Zao") and B. oleracea accession 8207 (a Syrian wild cabbage collection) showed a particularly strong resistance phenotype. Very good V. longisporum resistance was also observed in resynthesised rapeseed lines derived from crosses of Kashirka 202 with oilseed B. rapa varieties exhibiting 00 or 0+ seed quality. Because Kashirka 202 was found to segregate for the presence/absence of erucic acid in the seed oil, many of the resistant resynthesised rapeseed lines were free of erucic acid, and some also possessed only moderate levels of seed glucosinolates. This combination of V. longisporum resistance with 0+ seed quality represents extremely valuable material for backcrossing with elite oilseed rape breeding lines. In order to investigate the genetics of V. longisporum resistance in B. napus, and as a first step towards the development of tools for marker-assisted selection, the first analysis of quantitative trait loci (QTL) for V. longisporum resistance in B. napus was performed. For this purpose a genetic linkage map was generated in a doubled haploid (DH) population segregating for the resistance, using amplified fragment length polymorphism (AFLP), simple sequence repeat (SSR) and restriction fragment length polymorphism (RFLP) markers. Resistance QTL were calculated using disease index data obtained from inoculations of the DH lines in four separate greenhouse experiments. Four QTL could be identified, which explain in total 45.7% of the phenotypic variance observed in the DH population. Two QTL on chromosomes N14 and N15 are of particular interest for further use in marker assisted breeding programs, because they were detected in several independent experiments and seem to exhibit only very few genotype-environment interactions. These two genome regions, and the markers that are closely linked to the respective QTL, will now form a basis for further studies aimed at comparative analyses of different resistance sources, map-based and synteny-based cloning of the responsible resistance genes, and for pyramiding of different resistance alleles in new winter oilseed rape varieties.

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    Authors: Simmering, Dietmar;

    In der Diskussion um die Multifunktionalität von Kulturlandschaften ist die Lebensraumfunktion für Flora und Vegetation, d h. für die Phytodiversität, von besonderem Interesse. Daher beschäftigt sich das landschaftsökologische Teilprojekt des SFB 299 "Landnutzungskonzepte für periphere Regionen" in der Modellregion Lahn-Dill-Bergland mit der Erarbeitung von Methodiken a) zur Analyse der Beziehungen zwischen Landnutzung und Phytodiversität sowie b) zur Prognose von Auswirkungen geänderter Landnutzung. Um die aktuelle Phytodiversität und die Effekte zukünftiger Landnutzungen räumlich explizit darstellen zu können, war die Entwicklung einer GIS-basierten Methodik gefordert, die unter Berücksichtigung der relevanten räumlichen Skalenebenen – vom Habitat zur Landschaft – die wesentlichen Einflussvariablen der Phytodiversität erfasst. Diese kumulative Dissertation zeigt Teilschritte auf dem Weg zu der Erarbeitung dieser Methodik. Nach einleitenden Kapiteln werden in Kap. 5 Indikatoren der Phytodiversität auf Habitatebene unter Berücksichtigung jüngerer Forschungsansätze diskutiert. Zwei weitere Kapitel analysieren Muster der Phytodiversität auf der Ebene des Habitat-Patches. So wird in Kap. 6 der Einfluss von Ameisenbauten auf die Vegetation verbuschter Brachen untersucht, um zu klären, ob diese Mikrohabitate zum Artenreichtum der Brachlandvegetation beitragen: Es zeigte sich, dass die Ameisenhügel keinen eigenen Beitrag zum Artenreichtum leisten, jedoch deutlich die strukturelle Diversität der Brachen erhöhen. Kleinparzellierte Agrarlandschaften weisen einen besonders hohen Anteil "scharfer Grenzlinien" auf, d. h. flächige Nutzungen grenzen ohne Übergangsstrukturen direkt aneinander. In Kap. 7 wird das Arteninventar von Randbereichen in Schlägen analysiert und gezeigt, dass diese allgemein vor allem durch häufige Arten angrenzender Nutzungen charakterisiert sind. Eine größere Bedeutung erhalten sie mit zunehmender Intensität der Ackernutzung, da Ackerwildkräuter hier signifikant häufiger im Randbereich vorkommen. Kap. 8 liefert einen methodischen Beitrag zur Analyse von Phytodiversität in lokalen Habitatmustern. In vier Gebieten wurden jeweils fünf repräsentative Habitatmuster (1 ha) ausgewählt. Eine Inventur aller in den Habitatmustern zu differenzierenden Habitat-Patches ermöglichte eine Analyse der Steuergrößen des Artenreichtums auf Ebene der Patches und der Habitatmuster. Zusätzlich wurde der Beitrag zur Diversität unterschiedlich großer Bezugsräume unter Verwendung des "Specificity"-Ansatzes nach WAGNER & EDWARDS berechnet. Auf Patch-Ebene waren die Flächengröße und der Faktor "Habitattyp" die wichtigsten Variablen für den Artenreichtum und den Beitrag eines Patches zur Landschaftsdiversität. Für einzelne Habitattypen konnten skalenabhängige Unterschiede der Specificity nachgewiesen werden. Auf Ebene der Habitatmuster erwiesen sich die Anzahl flächiger Habitate, ein Gradient von anthropogener zu seminatürlicher Vegetation sowie die Anteile an seltenen Habitaten und natürlicher Vegetation als die wichtigsten Variablen für Artenreichtum und Specificity. Mit diesem Ergebnis wurde erstmals das Mosaikkonzept von DUELLI für die Phytodiversität empirisch belegt. Lineare Kleinstrukturen wirkten sich nicht positiv auf die Diversität der Habitatmuster aus. Allerdings konnte auf Patch-Ebene gezeigt werden, dass wenig gestörte Säume und Hecken überdurchschnittlich hohe Specificity-Werte aufweisen. In Kap. 9 wird schließlich ein probabilistisches Verfahren zur Quantifizierung und räumlichen Darstellung von Artenzahlen in Landschaften vorgestellt. Durch die Verschneidung von Standortdaten werden zunächst Habitattypenkarten erstellt. Über eine repräsentative Ermittlung habitattypenspezifischer Artfrequenzen werden unter Zugrundelegung einer Binomialverteilung die Wahrscheinlichkeiten von Artvorkommen in Habitatmustern errechnet. Über die Aufsummierung der Einzelwahrscheinlichkeiten können abschließend der Artenreichtum einzelner Artengruppen oder der gesamten Flora eines Raumes errechnet werden. Die Methode wurde exemplarisch in zwei 32 ha großen Habitatmustern angewandt und lieferte eine gute Übereinstimmung mit begleitend erhobenen Geländedaten. Auch für die Fläche einer Gemarkung konnten plausible Ergebnisse erzielt werden. Eine Anwendung auf ein Szenario geänderter Habitattypenverteilung erbrachte differenzierte Aussagen zum Artenreichtum ökologischer Artengruppen als Reaktion auf die veränderte Landnutzung. The habitat function for flora and vegetation, i.e. for phytodiversity, is of particular interest in the discussion about multifunctionality of cultural landscapes. The landscape-ecological project within the Collaborative Research Centre 299 "Land-Use Options for Peripheral Regions" is therefore concerned with the development of methods to a) analyse relations between land use and phytodiversity and b) to predict spatially explicit effects of land-use change in the model region Lahn-Dill Highlands (Hesse, Germany). In order to depict spatially explicit patterns of recent phytodiversity and the effects of future land use, the development of a GIS-based methodology, which considers the relevant determinants of phytodiversity at all fundamental spatial scales – from habitat to landscape - was required. This multiple-paper thesis traces the development of this methodology. After introductory chapters, a first contribution (Ch. 5) discusses indicators of phytodiversity at the habitat scale in the light of recent research. Two following papers analyse phytodiversity at the scale of habitat patches. Chapter 6 focuses on ant mounds in Scotch Broom stands on old fields. The objective was to clarify the relevance of these micro-habitats for old field and landscape phytodiversity. Ant mounds did not contribute considerably to overall species diversity, but caused a distinct small-scale patchiness within species patterns. As "sharp edges" between fields are particularly numerous in highly-fragmented landscapes, their floristic inventory is highlighted in chapter 7: Sharp field edges are mainly characterised by a high proportion of common species from adjacent habitats. In conventionally managed fields, however, edges are also important to sustain arable weed species, as these are more abundant along the edges. Chapter 8 provides a methodological approach for the analysis of phytodiversity in local habitat patterns. In four study sites, five representative habitat patterns, i.e. multi-patch plots (1 ha), were selected. A complete inventory of plant species abundance within all occurring habitat patches of the 20 plots allowed for an analysis of the relevant determinants of species richness at the scale of habitat patches and multi-patch plots. Additionally, by adopting the "specificity" approach of WAGNER & EDWARDS, the contribution of a patch (or multi-patch plot) to the species diversity of differently sized landscapes was quantified. At patch scale, habitat type was the main determinant of species richness, followed by area and elongated shape. For specificity values of patches, area was more important than habitat type and its relevance increased with the extent of the considered landscape. Differences between habitat types were pronounced for species richness and also partly scale-dependent for specificity values. Relevant predictors at the scale of multi-patch plots were nonlinear habitat richness, a gradient from anthropogenic to seminatural vegetation, and the proportions of natural vegetation. This result is in complete accordance with the predictions of DUELLI’s mosaic concept. Hence, this study represents its first empirical validation of this concept for plant species diversity. Linear elements did not contribute to species richness and specificity. However, in patch-scale analysis it was shown that the contribution of hedges and herbaceous fringes to landscape diversity were above average. Chapter 9 presents a probabilistic approach to estimate and predict species richness in mosaic landscapes. By the combination of thematic maps of land-use and site conditions, habitat maps are generated. A representative random sampling of habitat-type specific species frequencies and the assumption of a binomial distribution allows the calculation of probabilities for species to occur within defined area units. The sum of the estimated probabilities gives the species richness of the landscape tract for all species or selected species groups. The approach was tested in two landscape tracts (32 ha). Results were in good accordance with field data. Estimates of species richness at the rural-district scale were also plausible. Applying the method to land-use scenarios with an alternated distribution of habitat types produced differentiated predictions about the richness of selected species groups as a result of land-use change.

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