Twenty Years of Working Towards a Sustainable Southeast Asia: 1993 -- 2013

The Southeast Asia program first set about testing hypotheses applicable to each of the three ecosystem zones. On the forest margins, the hypothesis was that complex agroforests provided a superior alternative for small-scale farmers to either food-crop systems or monocultural plantations of perennials. As an alternative to slash and burn, complex agroforests increased production sustainability, increased biodiversity, reduced production risks and increased returns to labour compared to continuous food crops or monocultural plantations. The second hypothesis stated that rehabilitating Imperata grasslands with small-scale agroforestry systems would be superior to plantation reforestation in terms of production, equitability and participation. For hilly farmlands, the team hypothesised that there were several pathways to sustainable farming. Among these, contour hedgerow systems initiated through natural vegetative strips provided distinct advantages as a superior, least-cost foundation upon which to build agroforestry-based, conservation farming

The future of coffee and cocoa agroforestry in a warmer Mesoamerica

Climate change threatens cofee production and the livelihoods of thousands of families in Mesoamerica that depend on it. Replacing cofee with cocoa and integrating trees in combined agroforestry systems to ameliorate abiotic stress are among the proposed alternatives to overcome this challenge. These two alternatives do not consider the vulnerability of cocoa and tree species commonly used in agroforestry plantations to future climate conditions. We assessed the suitability of these alternatives by identifying the potential changes in the distribution of cofee, cocoa and the 100 most common agroforestry trees found in Mesoamerica. Here we show that cocoa could potentially become an alternative in most of cofee vulnerable areas. Agroforestry with currently preferred tree species is highly vulnerable to future climate change. Transforming agroforestry systems by changing tree species composition may be the best approach to adapt most of the cofee and cocoa production areas. Our results stress the urgency for land use planning considering climate change efects and to assess new combinations of agroforestry species in cofee and cocoa plantations in Mesoamerica

Integrated systems research for sustainable smallholder agriculture in the Central Mekong: Achievements and challenges of implementing integrated systems research

Internal Revie

Measuring and modelling carbon stocks in rubber (Hevea brasiliensis) dominated landscapes in Subtropical China

Rubber plantation has been rapidly expanded in Montane Mainland South East Asia in past decades. Limited by long-term monitoring data availability, the impacts of environmental change on rubber trees carbon stock development still not fully understood. Against global warming background, in order to better facilitate regional forest management, we applied synergetic approach combining field survey and modelling tools to improve predictions of dynamic carbon stock changes. The trade-off analysis regarding to rubber carbon stock and latex production optimization was further discussed in view of sustainable rubber cultivation. The first study explored the impact of regional land-use changes on landscape carbon balances. The Naban River Watershed National Nature Reserve (NRWNNR), Xishuangbanna, China, was selected as a case study location. Carbon stocks were evaluated using the Rapid Carbon Stock Appraisal (RaCSA) method based on tree, plot, land use and landscape level assessments of carbon stocks, integrating field sampling with remote sensing and GIS technology. The results showed that rubber plantations had larger time-averaged carbon stocks than non-forest land use types (agricultural crops, bush and grassland) but much lower than natural forest. During 23 years (1989-2012), the whole landscape of the nature reserve (26574 ha) gained 0.644 Tg C. Despite rubber expansion, the reforestation activities conducted in NRWNNR were able to enhance the carbon stocks. Regional evaluation of the carbon sequestration potential of rubber trees depends largely on the selection of suitable allometric equations and the biomass-to-carbon conversion factor. The second study developed generic allometric equations for rubber trees, covering rotation lengths of 4-35 years, within elevation gradient of 621-1,127 m, and locally used rubber tree clones (GT1, PRIM600, Yunyan77-4) in mountainous South Western China. Allometric equations for aboveground biomass (AGB) estimations considering diameter at breast height (DBH), tree height, and wood density were superior to other equations. We also tested goodness of fit for the recently proposed pan-tropical forest model. The results displayed that prediction of AGB by the model calibrated with the harvested rubber tree biomass and wood density was more accurate than the results produced by the pan-tropical forest model adjusted to local conditions. The relationships between DBH and height and between DBH and biomass were influenced by tapping, therefore biomass and C stock calculations for rubber have to be done using species-specific allometric equations. Based on the analysis of environmental factors acting at the landscape level, we noticed that above- and belowground carbon stocks were mostly affected by stand age, soil clay content, aspect, and planting density. The results of this study provide reference for reliable carbon accounting in other rubber-cultivated regions. In the last study, we explored how rubber trees growth and production response to climate change and regional management strategies (cultivation elevation, planting density). We applied the process-based Land Use Change Impact Assessment tool (LUCIA) calibrated with detailed ground survey data to model tree biomass development and latex yield in rubber plantations at the tree, plot and landscape level. Model simulation showed that during a 40-year rotation, lowland rubber plantations (< 900m) grew quicker and had larger latex yield than highland rubber (&#8807;900m). High planting density rubber plantations showed 5% higher above ground biomass than those at low- and medium-planting density. The mean total biomass and cumulative latex yield per tree over 40 years increased by 28% and 48%, respectively, when climate change scenarios were modelled from baseline to highest CO2 emission scenario (RCP 8.5). The same trend of biomass and latex yield increase with climate change was observed at plot level. Denser plantations had larger biomass, but the cumulative latex production decreased dramatically. The spatially explicit output maps produced during modelling could help maximize carbon stock and latex production of regional rubber plantations. Overall, rubber-based system required for appropriate monitoring scale in both temporal aspect (daily-, monthly-, and yearly-level) and in spatial aspect (pixel-, land use-, watershed-, and landscape- level). The findings from present study highlighted the important application of ecological modelling tools in nature resources management. The lessons learned here could be applicable for other rubber-cultivated regions, by updating with site-specific environmental variables. The significant role of rubber tree not limited in its nature latex production, it also lies in its great carbon sequestration potential. Our results here provided entry point for future developing comprehensive climate change adaption and mitigation strategies in South East Asia. By making use of interdisplinary cooperation, the sustainable rubber cultivation in Great Mekong Regions could be well realized.In den vergangenen Jahrzehnten wurde der Kautschukanbau in den Bergregionen des südostasiatischen Festlandes rasch ausgebaut. Die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf die Entwicklung des Kohlenstoffbestandes von Kautschukbäumen sind durch die eingeschränkte Verfügbarkeit von Langzeit-Monitoring-Daten noch nicht vollständig geklärt. Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung und um die regionale Waldbewirtschaftung zu unterstützen, haben wir einen synergetischen Ansatz angewandt, der Feldmessungen und Modellierungswerkzeuge kombiniert, um die Vorhersage dynamischer Veränderungen der Kohlenstoffbestände zu verbessern. Die Kosten-Nutzen Abwägung für einen nachhaltigen Kautschukanbau bezüglich der Kautschuk-Kohlenstoffvorräte und der Optimierung der Latexproduktion wird im Weiteren diskutiert. Die erste Studie untersuchte die Auswirkungen regionaler Landnutzungsänderungen auf die Kohlenstoffbilanz der Landschaft. Das Naban River Watershed National Nature Reserve (NRWNNNR), Xishuangbanna, China, wurde als Fallstudienstandort ausgewählt. Die Bewertung der Kohlenstoffvorräte erfolgte mit der Rapid Carbon Stock Appraisal (RaCSA)-Methode. Diese basiert auf der Bewertung von Kohlenstoffvorräten auf dem Niveau von Bäumen, Grundstücken, Landnutzung und Landschaft, mit Einbindung von Feldprobennahme verbunden mit Fernerkundung und GIS-Technologie. Die Ergebnisse zeigten, dass Kautschukplantagen einen größeren zeitgemittelten Kohlenstoffvorrat hatten als nicht-forstliche Landnutzungsarten (Ackerland, Busch- und Grünland), aber viel weniger als natürliche Wälder. Während 23 Jahren (1989-2012) gewann das gesamte Gebiet des Naturschutzgebietes (26574 ha) 0,644 Tg C hinzu. Trotz Ausdehnung der Kautschukanbauflächen konnten die Aufforstungsaktivitäten in NRWNNR die Kohlenstoffvorräte erhöhen. Die regionale Bewertung des Kohlenstoffsequestrierungspotenzials von Kautschukbäumen hängt wesentlich von der Auswahl geeigneter allometrischer Gleichungen und des Biomasse-Kohlenstoff-Umwandlungsfaktors ab. Die zweite Studie entwickelte allgemeine allometrische Gleichungen für Kautschukbäume, basierend auf Daten aus Kautschukplantagen mit Umtriebszeiten von 4-35 Jahren, Höhenlagen von 621-1.127 m und lokal verwendeten Kautschukbaumklonen (GT1, PRIM600, Yunyan77-4) im bergigen Südwesten Chinas. Allometrische Gleichungen zur Berechnung der oberirdischen Biomasse (AGB), welche den Durchmesser in Brusthöhe (DBH), Baumhöhe und Holzdichte berücksichtigten, waren anderen Gleichungen überlegen. Wir haben auch die Anpassungsgüte des kürzlich vorgeschlagene pan-tropische Waldmodell getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Vorhersage der AGB durch das mit der destruktiv bestimmten Biomasse und der Holzdichte kalibrierte Modell genauer war als die Ergebnisse des pan-tropischen Waldmodells, das an die lokalen Bedingungen angepasst wurde. Die Beziehungen zwischen DBH und Höhe, und DBH und Biomasse wurden durch die Anzapfung der Bäume beeinflusst. Aufgrund dessen müssen Biomasse- und C-Bestandsberechnungen für Kautschuk mit artspezifischen allometrischen Gleichungen durchgeführt werden. Basierend auf der Analyse von Umweltfaktoren, die auf Landschaftsebene wirken, stellten wir fest, dass die ober- und unterirdischen Kohlenstoffvorräte vor allem durch das Bestandsalter, den Tongehalt des Bodens, die Hanglage und die Pflanzdichte beeinflusst wurden. Die Ergebnisse dieser Studie liefern Anhaltspunkte für eine zuverlässige Kohlenstoffbilanzierung in anderen Kautschukanbaugebieten. In der letzten Studie haben wir untersucht, wie Kautschukbäume auf den Klimawandel und regionalen Managementstrategien (Anbauhöhe, Pflanzdichte) reagieren. Wir setzten das prozessbasierte Land Use Change Impact Assessment Tool (LUCIA) ein, das mit detaillierten Bodenuntersuchungsdaten kalibriert wurde, um die Entwicklung der Baumbiomasse und den Latexertrag in Kautschukplantagen auf Baum-, Parzelle- und Landschaftsebene zu modellieren. Die Modellsimulation zeigte, dass während einer 40-jährigen Rotationzeit die Flachland-Kautschukplantagen (< 900m) schneller wuchsen und eine höhere Latexausbeute hatten als die Hochland-Kautschukplantagen (&#8807;900m). Kautschukplantagen mit hoher Pflanzdichte zeigten eine um 5% höhere oberirdische Biomasse als solche mit niedriger und mittlerer Pflanzdichte. Der durchschnittliche Gesamtertrag an Biomasse und der kumulative Latexertrag pro Baum stieg in 40 Jahren um 28% bzw. 48%, wenn die Klimaszenarien vom Basisszenario bis zum höchsten CO2-Emissionsszenario (RCP 8. 5) durchsimuliert wurden. Dieser Trend der Zunahme der Biomasse- und Latexausbeute mit verstärktem Klimawandel wurde auch auf der Ebene der Parzelle beobachtet. Dichtere Plantagen hatten eine größere Biomasse, aber die kumulative Latexproduktion ging drastisch zurück. Die während der Modellierung erstellten räumlich expliziten Output-Karten könnten helfen, die Kohlenstoffvorräte und die Latexproduktion regionaler Kautschukplantagen zu maximieren. Allgemein ist für ein angemessenes Monitoring ein Kautschuk-basiertes System erforderlich, das sowohl in zeitlicher Hinsicht (Tages-, Monats- und Jahresebene) als auch in räumlicher Hinsicht (Pixel-, Landnutzungs-, Wassereinzugs- und Landschaftsebene) geeignet ist. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie verdeutlichen die Bedeutung ökologischer Modellierungswerkzeuge im Naturressourcenmanagement. Die hier gemachten Erfahrungen könnten auch auf andere Kautschukanbaugebiete übertragen werden, indem sie mit standortspezifischen Umweltvariablen aktualisiert werden. Die bedeutende Rolle des Kautschukbaums ist nicht nur auf dieHerstellung von Naturlatex beschränkt, sondern liegt auch in seinem großen Potenzial zur Kohlenstoffbindung. Unsere Ergebnisse lieferen den Ausgangspunkt für die künftige Entwicklung umfassender Strategien zur Anpassung an den Klimawandel und zur Eindämmung des Klimawandels in Südostasien. Durch interdisziplinäre Zusammenarbeit könnte der nachhaltige Kautschukanbau in den Großen Mekong-Regionen realisiert werden

Building effective water governance in Asian highlands : living with risks and building resilience in water governance

The report examines water governance in the Asian Highlands towards awareness of, and preparedness for effective water resource management, and to encourage local adaptive capacities. It identifies highlights, unexpected discoveries and main challenges towards meeting the project goals. Ecological tipping points, community vulnerabilities, and transboundary water governance are complex influences that drive the direction of change in ecological/socio-economic systems and require interdisciplinary approaches. Climate change in the Asian Highlands poses known and predicted biophysical impacts affecting water resources. How the “Water Tower of Asia” is governed impacts the lives of almost 3 billion people living downstream

Developing a biodiversity evaluation tool and scenario design methods for the Greater Mekong Subregion

The Xishuangbanna Prefecture in Yunnan Province (PR China) is facing increasing conflicts between rural development and nature conservation because of an ongoing expansion and commercialization of farming. The rapid development of large-scale farming and the improvement of infrastructure throughout the region are posing serious threats to the conservation of endemic species of flora and fauna, while also offering possibilities for enhancing the livelihood of rural populations to an extend never seen before. The expansion of rubber (Hevea brasiliensis Willd Ex A. Juss) has caused a reduction and fragmentation of natural and secondary forest cover, thereby decreasing structural and species diversity as well as the loss of valuable ecosystem services. The establishment of intensified agriculture, especially plantations on sloping terrain, often leads to an increased erosion risk, nutrient run-off and sedimentation in water courses. Thus, large scale deforestation is not just a problem for nature conservation but also one for the rural economies. Rural development and simultaneous environment conservation often face trade-offs, especially in regions that host an exceptionally high biodiversity, such as many tropical areas. In order to adequately consider and evaluate these interactions, tools and methods have to be developed that allow decision makers to assess the impacts of different management and infrastructure options on the environment. The aim of the work presented in this thesis was to analyze and evaluate the effect of large-scale rubber cultivation on local and regional biodiversity by developing methods to integrate field studies from various disciplines into a comprehensive assessment model. This model was then used to highlight key aspects of anthropogenic influence on the plant species composition within the research area and to identify possible impacts of alternative land use decisions. Furthermore, the development of an interdisciplinary approach to scientific scenario design methods has been supplemented with a study on the acceptance of 3D-visualization as communication tool for land use planning in the background of nature conservation sciences. In order to achieve this, an overview of the agronomical and ecological aspects of rubber cultivation was provided. Literature sources referring to the impact of different cultivation systems on natural biodiversity were discussed and an introduction to the effect of rubber cultivation on Ecosystem Services was given. A method for projection of regionally adapted carbon capture properties of rubber cultivation under suboptimal growth conditions was presented and a comparative assessment of greenhouse gas emissions during the establishment of rubber plantations in regard to the preexisting vegetation was made. A biodiversity evaluation tool based on the combination of approaches from landscape ecology and empirical data within a Geographic Information System was developed. Detailed data on plant species diversity and distribution were combined with quality criteria like endemism or invasiveness to form spatially explicit biodiversity indices for different land use types in various elevation classes. Up-scaling in accordance to the land use distribution observed allowed the estimation of overall plant diversity and the evaluation of the effect of possible future land use scenarios. Habitat characteristics and spatial distribution were included into the analysis of the land use map derived from remote sensing information to allow for the assessment of fragmentation and landscape matrix structure. The methodology was tested with an array of possible present and future land use maps. It was possible not only to evaluate the different land use classes within and their distribution throughout the research area, but we were also able to compare distinct sub-regions based on topography or administrative status. The challenges stakeholders and nature conservation face in the different elevation zones of Nabanhe were highlighted and related to the findings of our partner workgroups from economy and social sciences. The feasibility of this approach to administration staff with limited experience in ecological modeling was one of the main goals in designing the methods. Given a reasonable data set on species diversity and distribution within any given tropical research area, this approach will enable planners and nature park administration to quickly project possible consequences on species diversity indices deriving from land use change within their respective research area. Using this approach, the importance of natural tropical forests for the maintenance of species diversity in tropical cultivated landscapes was highlighted. With the information gained from constructing this evaluation tool, the design and development process for a land use scenario based on the integration of multidisciplinary assessments and iterative scenario refinement with repeated stakeholder inclusion was promoted. By combining stricter conservation rules with alternative sources of income for the rural population in order to offer an alternative to monoculture rubber farming, the economic models and the land use allocation model predicted a stop in rubber and agriculture related deforestation, and the establishment of a considerable amount of reforested area. This was achieved by introducing an innovative land use type that is closely related to traditional local home garden agroforestry systems. By coupling reforestation efforts with the economic gain derived from intercropping Traditional Chinese Medicinal plants into degraded secondary forests, this scenario was, at least theoretically, able to remove deforestation pressure from the natural forest types and to offer an economic alternative to rubber cultivation. The methods used for this assignment can serve as guideline for future projects that want to implement scenario design procedures based on the combination of social sciences, economics, ecology and landscape planning. The acceptance and comprehensibility of computer based 3D visualization models for the communication of possible future land use scenarios was also tested. Two alternative scenarios were visualized and compared to the status quo, with questionnaires and guided interviews covering the acceptability and adaptability of such techniques for professionals from various fields of nature conservation. This thesis presents an overview over agronomic, economic and ecological aspects of rubber cultivation and highlights its implications on biodiversity and nature conservation. The methods discussed here can serve as a guideline for the integration of ecological indicators in land use planning and decision making processes. Although the concepts and topics introduced herein are closely interlinked within the framework of the Living Landscapes China (LILAC) research project, the methods and approaches can easily be applied to other areas in the Greater Mekong Subregion and beyond, be it the expansion of oil palm plantations in the Malayan Archipelago or the fragmentation of forests due to increased population pressure in Central Africa. Nature conservation is facing similar problems all over the developing world, and adaptable approaches such as the ones presented here are needed to support decision making processes in order to secure the preservation and long-term survival of the worlds? diversity in species and natural habitats.Die Präfektur Xishuangbanna in der chinesischen Provinz Yunnan sieht sich zunehmend mit Konflikten zwischen ländlicher Entwicklung und Naturschutz konfrontiert. Einer der Hauptgründe hierfür ist die ständige Ausweitung und Kommerzialisierung der Landwirtschaft in der Region. Die Entwicklung großflächiger Landwirtschaft und die Verbesserung der Infrastruktur über die gesamte Region hinweg stellen ernst zu nehmende Herausforderungen für den Schutz endemischer Arten der Fauna und Flora dar, gleichzeitig bieten sie aber auch nie gekannte Möglichkeiten zur Verbesserung des Lebensstandards der Bevölkerung im ländlichen Raum. Die Ausweitung des Kautschukanbaus (Hevea brasiliensis Willd Ex A. Juss) hat zu einer Reduktion und Fragmentierung der naturnahen und sekundären Waldbestände geführt, was einen Verlust an struktureller Vielfalt als auch an biologischer Vielfalt ebenso wie an wertvollen Ökosystemdienstleistungen mit sich brachte. Die Etablierung intensiver ackerbaulicher Praktiken führt insbesondere bei der Anlage von Plantagensystemen in topographisch anspruchsvollem Terrain, zu einem erhöhten Risiko von Erosion, Sedimentation und Nährstoffverlusten durch Ausschwemmung in umliegende Gewässersysteme. Dies macht die großflächige Abholzung tropischer Regenwälder zu mehr als nur einem Problem des Naturschutzes, sondern zudem auch zu einem Problem der Agrarwirtschaft und des ländlichen Raums als Ganzem. Um die Vielzahl an Einflussfaktoren berücksichtigen und bewerten zu können müssen passende Methoden und Werkzeuge entwickelt werden, die es Entscheidungsträgern ermöglichen die möglichen Konsequenzen verschiedener ordnungspolitischer Vorgaben, Landnutzungsplanungen und der Entwicklung ländlicher Infrastruktur abzuschätzen. Die Zielsetzung der hier präsentierten Arbeit war es die Auswirkungen des großflächigen Anbaus von Kautschuk auf die lokale und regionale Artenvielfalt zu analysieren und zu bewerten. Dafür wurden Methoden zur Integration von Feldstudien verschiedener Forschungsrichtungen in ein umfassendes Bewertungsmodell entwickelt. Dieses Modell wurde anschließend genutzt um zentrale Aspekte des menschlichen Einflusses auf die Artenzusammensetzung innerhalb des Untersuchungsgebietes aufzuzeigen und die möglichen Auswirkungen von alternativen Landnutzungsentscheidungen zu ermitteln. Weiterhin wurde die Entwicklung eines interdisziplinären Ansatzes zum Entwurf wissenschaftlicher Landnutzungsszenarien ergänzt durch eine Studie zur Akzeptanz von 3D-Visualisierungen, einem zurzeit im Kontext des Naturschutzes noch nicht allzu vertrauten Werkzeug der Landschaftsplanung. Um diese Ziele zu erreichen wurde zu allererst eine Übersicht zu den agronomischen und ökologischen Charakteristika des Kautschukanbaus zusammengestellt. Quellen aus der Literatur hinsichtlich des Einflusses von verschiedenen Anbausystemen auf die natürliche Artenvielfalt wurden erörtert und eine Einführung zu den Auswirkungen des Kautschukanbaus auf wichtige Ökosystemdienstleistungen wurde zusammengestellt. Ein Entwurf für die regional adaptierte Prognose des Potentials von Hevea-Beständen als Kohlenstoffdioxidsenken unter suboptimalen Wachstumsbedingen wurde erarbeitet und mit einer vergleichenden Analyse zur Etablierung solcher Plantagen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Vorgängervegetation ergänzt. Durch die Kombination von Ansätzen aus der Landschaftökologie mit empirischen Datensätzen aus den Feldarbeitsphasen der Projektpartner unter Zuhilfenahme geographischer Informationssysteme wurde ein Bewertungswerkzeug für biologische Vielfalt entwickelt. Dafür wurden detaillierte Daten zur Artenvielfalt und Verteilung von Pflanzen mit Qualitätskriterien wie Endemismus oder Invasivität kombiniert, um räumlich explizite Biodiversität-Indices für die vorhandenen Landnutzungsklassen zu erhalten. Durch Hochskalierung anhand der im Feld und per Fernerkundung bestimmten Landnutzungsverteilung war es möglich eine Abschätzung zur Pflanzenvielfalt im gesamten Untersuchungsgebiet abzugeben, und die Auswirkungen möglicher zukünftiger Landnutzungs-szenarien zu bewerten. Die räumliche Verteilung und landschaftsökologischen Charakteristika der Landnutzung wurden in diese Analysen eingebunden, um zusätzlich Aspekte wie die Fragmentierung von Waldflächen und die Struktur der Landschaftsmatrix bewerten zu können. Diese Methoden wurden anhand einer Reihe von aktuellen und zukünftigen Landnutzungskarten getestet. Es war damit nicht nur möglich die verschiedenen Landnutzungsklassen und ihre Verteilung im Untersuchungsgebiet zu bewerten, sondern darüber hinaus auch noch klar abgrenzbare Teilregionen zu vergleichen. Die Herausforderungen, denen sowohl lokale Interessengruppen als auch Naturschutz gegenüberstehen konnten somit klar herausgearbeitet und unseren Partnerarbeitsgruppen kommuniziert werden. Eines der Hauptziele bei der Entwicklung dieser Methoden war die Anwendbarkeit durch Verwaltungspersonal mit nur eingeschränkten Erfahrungen auf dem Gebiet der ökologischen Modellierung. Unter der Vorrausetzung eines angemessenen Datensatzes zur Artendiversität und ?verteilung kann dieser hier vorgestellte Ansatz es Planern und Naturparkverwaltungen ermöglichen zeitnah die möglichen Konsequenzen des Landnutzungswandelns auf ihre Region abzuschätzen. Desweiteren konnte abermals die Bedeutung des tropischen Regenwaldes für den Schutz der Artenvielfalt in tropischen Kulturlandschaften gezeigt werden. Mit den Erkenntnissen, die durch die Entwicklung des Bewertungswerkzeugs gewonnen wurden war es möglich den Aufbau- und Entwicklungsprozess eines nachhaltigen Landnutzungsszenarios zu begleiten. Hierfür wurden die Erkenntnisse multidisziplinärer Forschungsarbeit durch schrittweise Anpassungen der ?storyline? nach wiederholter Einbindung verschiedener Interessengruppen kombiniert. Es war möglich durch die Kombination von strikteren Naturschutzvorgaben zusammen mit der Einführung alternativer Einkommensquellen für die ländliche Bevölkerung eine Alternative für die Kautschukplantagenwirtschaft zu entwerfen was dazu führte das die ökonomischen und Landnutzungsmodelle nicht nur eine Stagnation des Waldverlustes, sondern zeitgleich eine Ausweitung der Wiederaufforstungsflächen vorhersagten. Dies wurde erreicht durch die Einführung eines innovativen Landnutzungssystems das stark an lokal vorhandenen ?home garden? Systemen orientiert ist. Durch die Kopplung von Wiederaufforstungsbemühungen mit dem ökonomischen Gewinn aus dem Anbau von Traditionellen Chinesischen Medizinalpflanzen (TCM) in degradierten Sekundärwäldern war es mit diesem Szenario wenigstens theoretisch möglich den Abholzungsdruck auf naturnahe Wälder zu lindern und gleichzeitig eine Alternative zum Kautschukanbau zu liefern. Die Methoden die für diesen Prozess entwickelt wurden können als Leitlinie zukünftiger Projekte mit der Zielsetzung der Verbindung wissenschaftlicher Ansätze aus Sozialwissenschaften, Ökonomie, Ökologie und Landschaftsplanung für die gemeinschaftliche Entwicklung möglicher Landnutzungs-szenarien dienen. Weiterhin wurde die Akzeptanz und Verständlichkeit von computerbasierten 3D-Visualisierungen für die Kommunikation von möglichen Landnutzungsszenarien untersucht. Zwei alternative Szenarien sowie der Status quo wurden visualisiert und mit Hilfe von Fragebögen und strukturierten Interviews wurde die Aufnahmebereitschaft durch und Anpassungsfähigkeit für solche Techniken anhand von Experten aus verschiedenen Bereichen des Umweltschutzes untersucht. Diese Arbeit zeigt eine Übersicht über die agronomischen, ökonomischen und ökologischen Aspekte des Kautschukanbaus auf, und beleuchtet dessen Auswirkungen auf die Artenvielfalt und den Naturschutz. Die hier entwickelten Methoden können Leitlinien für eine Integration von ökologischen Indikatoren in Entscheidungsfindungsprozesse zur Landnutzungsplanung darstellen. Die vorgestellten Ansätze können, obwohl sie angepasst an die Rahmenbedingungen des Living Landscapes China Projektes entwickelt worden sind, problemlos auf andere Regionen angewandt werden. Mögliche Fragestellungen wären die Auswirkungen des sich ausbreitenden Ölpalmenanbaus im Malaiischen Archipel, oder die zunehmende Fragmentierung von Waldflächen aufgrund des Bevölkerungs-wachstums in Zentral- und Ostafrika. Der Naturschutz sieht sich in der gesamten sich entwickelnden Welt ähnlichen Problemstellungen gegenüber, und anpassungsfähige Ansätze wie die hier vorgestellten werden gebraucht, um Entscheidungsprozesse zur Erhaltung und Sicherung des Überlebens der gefährdeten Arten und vielfältigen Lebensräume dieser Welt zu unterstützen

Climate-fungal pathogen modeling predicts loss of up to one-third of tea growing areas

This is the final version. Available from Frontiers Media via the DOI in this record. Climate change will affect numerous crops in the future; however, perennial crops, such as tea, are particularly vulnerable. Climate change will also strongly influence fungal pathogens. Here, we predict how future climatic conditions will impact tea and its associated pathogens. We collected data on the three most important fungal pathogens of tea (Colletotrichum acutatum, Co. camelliae, and Exobasidium vexans) and then modeled distributions of tea and these fungal pathogens using current and projected climates. The models show that baseline tea-growing areas will become unsuitable for Camellia sinensis var. sinensis (15 to 32% loss) and C. sinensis var. assamica (32 to 34% loss) by 2050. Although new areas will become more suitable for tea cultivation, existing and potentially new fungal pathogens will present challenges in these areas, and they are already under other land-use regimes. In addition, future climatic scenarios suitable range of fungal species and tea suitable cultivation (respectively in CSS and CSA) growing areas are Co. acutatum (44.30%; 31.05%), Co. camelliae (13.10%; 10.70%), and E. vexans (10.20%; 11.90%). Protecting global tea cultivation requires innovative approaches that consider fungal genomics as part and parcel of plant pathology.International Postdoctoral Exchange Fellowship ProgramCAS President’s International Fellowship Initiative (PIFI)China Postdoctoral Science FoundationYunnan Human Resources and Social Security Department FoundationNational Science Foundation of China (NSFC)National Science Foundation of China (NSFC)BBSRCCAS President’s International Fellowship Initiative (PIFI)National Science Foundation of China (NSFC)Thailand Research FundsChiang Mai Universit

Agroforestry as an alternative management system to strengthen crop sustainability

Funding Information: This work was supported by national funds of Camões – Instituto da Cooperação e da Língua (Portugal), Agência Brasileira de Cooperação (Brazil), and Parque Nacional da Gorongosa (Mozambique), through the project GorongosaCafé (TriCafé), as well as through Portuguese national funds from Fundação para a Ciência e a Tecnologia, I.P. (FCT), through the grants SFRH/BD/135357/2017 (C. Cassamo), and the Scientific Employment Stimulus - Individual Call (CEEC Individual) - 2021.01107.CEECIND/CP1689/CT0001 (I. Marques), and to the research units UIDB/00239/2020 (CEF), UIDB/00329/2020 (CE3C) and UIDP/04035/2020 (GeoBioTec). Funding from CNPq, Brazil (F. Partelli) is also greatly acknowledged. Funding Information: This work was supported by national funds of Camões – Instituto da Cooperação e da Língua (Portugal), Agência Brasileira de Cooperação (Brazil), and Parque Nacional da Gorongosa (Mozambique), through the project GorongosaCafé (TriCafé), as well as through Portuguese national funds from Fundação para a Ciência e a Tecnologia , I.P. (FCT), through the grants SFRH/BD/135357/2017 (C. Cassamo), and the Scientific Employment Stimulus - Individual Call (CEEC Individual) - 2021.01107.CEECIND/CP1689/CT0001 (I. Marques), and to the research units UIDB/00239/2020 (CEF), UIDB/00329/2020 (CE3C) and UIDP/04035/2020 (GeoBioTec). Funding from CNPq , Brazil (F. Partelli) is also greatly acknowledged. Publisher Copyright: © 2023 The AuthorsClimate changes (CC) are a main global phenomenon, with a worldwide impact on natural and agricultural ecosystems. The objective of this study was to analyse the potential impact of future CC on the suitability of areas for rainfed coffee growth, both at the Mozambique national scale and in the Gorongosa Mountain, under Agroforestry (AFS) and Full Sun (FS) management systems. The latter study site is part of the Gorongosa National Park (PNG), one of the most biodiverse places and an outstanding case of successful ecosystem restoration, including the rainforest from Gorongosa Mountain. Additionally, coffee cultivation in PNG under AFS is part of a strategy to strengthen the socio-economic sustainability of the local population, and the recovery of biodiversity in a degraded tropical rainforest ecosystem. Future climate assessments were elaborated through bioclimatic and biophysical variables (Elevation), with Coffea arabica L. being modeled under the current conditions and four global climate models (GCMs) using four Shared Socio-economic Pathways (SSPs). Isothermality, annual precipitation, and altitude were the most important variables influencing suitable areas in Mozambique. The analysis revealed that currently suitable areas where C. arabica is grown in Mozambique will be negatively affected under future scenarios (SSP126 to SSP585) in both systems (AFS and FS), although with clear worst impacts for FS. Under AFS, suitable areas will be reduced between about half and two-thirds by 2041–2060, and up to 91% by 2081–2100 (depending on scenarios) at the whole country level. Additionally, in Gorongosa Mountain, almost all scenarios point to a 30% reduction of the suitable area by 2041–2060, reaching 50% by 2081–2100, both in SSP126 and SSP245 scenarios. In sharp contrast, at the whole country level, the FS system is projected to be unsuitable for most of Mozambique, with area losses close to or above two-thirds already in 2021–2040, and greater than 80% by 2061–2080. Under this system, the projections were even more dramatic, pointing to a total absence of adequate areas at Gorongosa Mountain already by 2021–2040. Overall, our study provides clear evidence that the implementation of AFS greatly reduces CC deleterious impacts, being crucial to guarantee the sustainability of the coffee crop in the near future.publishersversionpublishe