Biogenic Greenhouse Gas Emissions from Agriculture in Europe - Quantification and Mitigation

Die Dissertation analysiert Klimaschutzmaßnahmen in der europäischen Landwirtschaft im Hinblick auf Potentiale, Umweltwirkungen, Minderungskosten und damit verbundene Unsicherheiten im Hinblick auf die Umsetzung des Kyoto-Protokolls. Dazu werden Literaturstudien durchgeführt, Lebensweganalysen und Treibhausgasinventare methodisch weiterentwickelt und schließlich Treibhausgasemissionen und deren Minderungspotential auf europäischer Ebene berechnet und bewertet. Die europäische Landwirtschaft emittierte im Jahr 1995 0.84 ± 0.29 Tg N2O, 8.1 ± 1.9 Tg Methan (CH4) und 39 Tg ± 25 Kohlendioxid (CO2), insgesamt 470 ± 80 Tg CO2-Äquivalente oder 11 % der gesamten anthropogenen Treibhausgase der EU. Die hier entwickelte Berechnungsmethodik bildet regionale Charakteristika der landwirtschaftlichen Produktion ab und halbiert die methodische Unsicherheit gegenüber den offiziellen nationalen Inventaren. Landwirtschaftliche Böden Europas werden kurzfristig maximal etwa 200 Tg a-1 CO2 aufnehmen können, wobei entsprechende Maßnahmen auch andere positive Umweltwirkungen zeigen. Das biologische Substitutionspotential von Bioenergie in der EU liegt zwischen 400 und 800 Tg a-1 CO2-Äquivalente. Aus Umweltaspekten heraus sollten perenne, holzige Kulturen statt annuelle Intensivkulturen genutzt werden. Das Minderungspotential der technischen Maßnahmen zur direkten Treibhausgasminderung liegt zwischen 100 und 200 Tg a-1 CO2-Äquivalenten, z.B. durch eine Extensivierung der Pflanzenproduktion mit reduziertem Einsatz von Stickstoff bzw. technologische Innovation im Bereich der Tierhaltung, die möglichst von einem Abbau der Tierzahlen flankiert wird, sowie die Wiedervernässung von gedränten Moorböden. Eine Veränderung der sozioökonomischen und politischen Rahmenbedingungen kann das Minderungspotential erhöhen.This dissertation analyses relevant potential mitigation strategies of biogenic greenhouse gases (GHGs) in the agriculture of the European Union (EU) in light of the Kyoto Protocol. It identifies where important sources and mitigation potentials are located and what uncertainty, environmental ancillary effects and costs are associated with them. Literature reviews are performed and methodologies for environmental assessment and GHG accounting are further developed. On this basis, GHG emissions are quantified and reduction potentials are assessed at European level. In 1995, European agriculture emitted 0.84 ± 0.29 Tg N2O, 8.1 ± 1.9 Tg methane (CH4) and 39 Tg ± 25 carbon dioxide (CO2), which adds up to 470 ± 80 Tg CO2-equivalents or 11% of the overall anthropogenic greenhouse gas emissions of the EU. The detailed methodology developed here adequately resolves regional specifics of agricultural conditions and reduces the methodological uncertainty in the estimates to half of the one in the official national inventories. European agricultural soils will at maximum sequester carbon in the order of 100 Tg a-1 CO2 over the coming years, which may also provide other environmental benefits. The biological potential of bioenergy in the EU allows to substitute for 400 to 800 Tg a-1 CO2-equivalents. From an environmental perspective, the use of perennials, especially of residues and woody biomass, is preferable to intensively grown annual crops. The biological potential for technical GHG reduction measures in EU agriculture is between 100 and 200 Tg a-1 CO2-equivalents. Promising measures promote the extensivation of arable cropping by reducing nitrogen inputs, technological innovation in animal husbandry, which is best accompanied by a further decline in animal numbers, as well as rewetting drained organic soils. Most measures will provide ancillary environmental benefits. Changing the socio-economic and political frame conditions may enhance the GHG mitigation potential

Leistungen der ökologischen Landwirtschaft zur Reduzierung des Erosions- und Hochwasserrisikos im Vergleich zu konventioneller Bewirtschaftung – Ergebnisse einer systematischen Vergleichsstudie

Niederschlagsveränderungen durch den Klimawandel führen zu einem erhöhten Risiko für Erosion und Hochwasser in Deutschland. Aufgrund von guter Bodenbedeckung und einer verbesserten Bodenstruktur hat der ökologische Landbau ein hohes Erosions- und Hochwasserschutzpotenzial, allerdings ist die Datenlage unzureichend. Daten aus 43 Studien wurden für 7 Parameter qualitativ ausgewertet. Die Vergleichspaare wurden in die Kategorien „kleiner“, „größer“ bzw. „gleich“ eingeordnet, je nachdem, ob der untersuchte Parameter unter ökologischer Bewirtschaftung besser, schlechter oder ähnlich wie unter konventioneller Bewirtschaftung ausgewiesen wurde. Ergebnisse für bodenstrukturelle Parameter weisen auf eine niedrigere Erodierbarkeit der ökologisch bewirtschafteten Böden hin. Der Bewirtschaftungsfaktor (C-Faktor) aus der ABAG war auch niedriger für die ökologischen Varianten. Dementsprechend war die Infiltration höher und der Oberflächenabfluss und Bodenabtrag niedriger in den ökologischen Systemen. Eine Vergleichbarkeitsanalyse der Studien ist nötig

Einfluss des ökologischen Landbaus auf Erosion- und Hochwasserrisiko – Eine qualitative Literaturanalyse

Niederschlagsveränderungen durch den Klimawandel führen zu einem erhöhten Risiko für Erosion und Hochwasser in Deutschland. Aufgrund von guter Bodenbedeckung und einer verbesserten Bodenstruktur hat der ökologische Landbau ein hohes Erosions- und Hochwasserschutzpotenzial, allerdings war die Datenlage bisher unzureichend. Deshalb wurden Daten aus 43 Vergleichsstudien für 7 Parameter qualitativ ausgewertet, und die relativen Unterschiede in Prozent zwischen ökologischen und konventionellen Systemen berechnet. Ergebnisse für bodenstrukturelle Parameter weisen auf eine geringere Erodierbarkeit der ökologisch bewirtschafteten Böden hin. Der Bewirtschaftungsfaktor (C-Faktor) aus der ABAG fiel für die ökologischen Varianten ebenfalls kleiner aus. Dementsprechend war die Infiltration in den ökologischen Systemen höher und der Oberflächenabfluss und Bodenabtrag geringer. Eine Vergleichbarkeitsanalyse der Studien ist nötig

Setting priorities for land management to mitigate climate change

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>No consensus has been reached how to measure the effectiveness of climate change mitigation in the land-use sector and how to prioritize land use accordingly. We used the long-term cumulative and average sectorial C stocks in biomass, soil and products, C stock changes, the substitution of fossil energy and of energy-intensive products, and net present value (NPV) as evaluation criteria for the effectiveness of a hectare of productive land to mitigate climate change and produce economic returns. We evaluated land management options using real-life data of Thuringia, a region representative for central-western European conditions, and input from life cycle assessment, with a carbon-tracking model. We focused on solid biomass use for energy production.</p> <p>Results</p> <p>In forestry, the traditional timber production was most economically viable and most climate-friendly due to an assumed recycling rate of 80% of wood products for bioenergy. Intensification towards "pure bioenergy production" would reduce the average sectorial C stocks and the C substitution and would turn NPV negative. In the forest conservation (non-use) option, the sectorial C stocks increased by 52% against timber production, which was not compensated by foregone wood products and C substitution. Among the cropland options wheat for food with straw use for energy, whole cereals for energy, and short rotation coppice for bioenergy the latter was most climate-friendly. However, specific subsidies or incentives for perennials would be needed to favour this option.</p> <p>Conclusions</p> <p>When using the harvested products as materials prior to energy use there is no climate argument to support intensification by switching from sawn-wood timber production towards energy-wood in forestry systems. A legal framework would be needed to ensure that harvested products are first used for raw materials prior to energy use. Only an effective recycling of biomaterials frees land for long-term sustained C sequestration by conservation. Reuse cascades avoid additional emissions from shifting production or intensification.</p

Regaining momentum for international climate policy beyond Copenhagen

The 'Copenhagen Accord' fails to deliver the political framework for a fair, ambitious and legally-binding international climate agreement beyond 2012. The current climate policy regime dynamics are insufficient to reflect the realities of topical complexity, actor coalitions, as well as financial, legal and institutional challenges in the light of extreme time constraints to avoid 'dangerous' climate change of more than 2°C. In this paper we analyze these stumbling blocks for international climate policy and discuss alternatives in order to regain momentum for future negotiations

European agricultural landscapes, common agricultural policy and ecosystem services: a review

Since the 1950s, intensification and scale enlargement of agriculture have changed agricultural landscapes across Europe. The intensification and scale enlargement of farming was initially driven by the large-scale application of synthetic fertilizers, mechanization and subsidies of the European Common Agricultural Policy (CAP). Then, after the 1990s, a further intensification and scale enlargement, and land abandonment in less favored areas was caused by globalization of commodity markets and CAP reforms. The landscape changes during the past six decades have changed the flows and values of ecosystem services. Here, we have reviewed the literature on agricultural policies and management, landscape structure and composition, and the contribution of ecosystem services to regional competitiveness. The objective was to define an analytical framework to determine and assess ecosystem services at the landscape scale. In contrast to natural ecosystems, ecosystem service flows and values in agricultural landscapes are often a result of interactions between agricultural management and ecological structures. We describe how land management by farmers and other land managers relates to landscape structure and composition. We also examine the influence of commodity markets and policies on the behavior of land managers. Additionally, we studied the influence of consumer demand on flows and values of the ecosystem services that originate from the agricultural landscape