Ökologische, soziale und ökonomische bestimmende Faktoren in den Kakaoproduktionssystemen in Südkamerun

Vielfältige und artenreiche Systeme sind durch funktionelle Beziehungen miteinander verknüpft, wodurch Ökosystemprozesse beeinflusst und Schäden durch Pathogene und Herbivore verringert werden können. Dies ist für verschiedene Landschaftsbewirtschaftung und Anbausysteme nachgewiesen worden. Jedoch bleibt die Rolle der Diversität für biologische Steuerungsprozesse weiterhin unklar. In meiner Dissertation habe ich das Verhältnis zwischen Vielfalt und biologischen Steuerungsprozessen am Beispiel von Kakaoherbivoren und -krankheiten, sowie die die sozialen Auswirkungen und die Kosten-Einkommverhältnisse unter verschiedenen Landbewirtschaftungssystemen in 17 traditionellen Kakaowaldgärten (TWGs) in Südkamerun untersucht. Ich bin von der Arbeitshypothese ausgegangen, dass zunehmende Vielfalt (gemessen als Pflanzen- und Ameisenartenreichtum), die biologische Steuerung der wichtigsten Herbivoren und Krankheiten verbessert und folglich zu einer Zunahme der Einkommen der Landwirte und zur Nachhaltigkeit von TWGs beiträgt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zielen darauf ab, die ökologischen, sozialen und ökonomisch bestimmenden Faktoren in den Kakaoproduktionssystemen in Südkamerun zu verstehen. Durch eine Befragung von 400 Kakaolandwirten wurde deutlich, dass biologische, institutionelle und sozioökonomische Produktionseinschränkungen die kakao-basierten Haushalte beeinflussen. Die Befragung zeigt auch, dass mit steigendem Grundstückswert Frauen vermehrt Zugang und neue Rechte erlangt haben. Die Vegetationsaufnahmen haben gezeigt, dass die Landnutzungssysteme, wie die traditionellen Kakaowaldgärten in Südkamerun, einem Intensivierungsgradienten unterliegen, welcher von Kakaowaldgärten mit hoher Pflanzenvielfalt zu intensiven, stark genutzten Plantagen reicht. Dieser Gradient wirkt sich über die Biomasse auf den festgelegten Kohlenstoffvorrat beziehungsweise auf die Vielfalt aus. Signifikante Unterschiede wurden im Zusammenhang mit den unterschiedlichen Landnutzungssystemen hinsichtlich des Artenreichtums und der Abundanz von Ameisen gefunden. Die Verminderung des Beschattungsgrades zeigte zudem signifikante Auswirkungen auf die Pflanzenfresser. Biologische Interaktionen wurden zwischen der Miride Salhbergella singularis (SS), der Krankheit Black Pod disease Phytophthora megakarya (BPD), und Ameisen untersucht. Auf Grund der Untersuchungen wurde eine Stichprobenplanung entwickelt und empfohlen, um die Mriden zu erfassen. Es konnte gezeigt werden, dass die Interaktionen zwischen den Miriden und BPD gegenseitig räumlich und zeitlich ausschliessend sind, unabhängig von den Nutzungssystemen. Damit kann gezeigt werden, dass die Miriden als Vektoren von BPD in Frage kommen. Unsere Ergebnisse unterstützen die Insurance-Hypothese und unterstreichen die wichtige R Rolle von Ameisen bei der Steuerung von Krankheiten in TWGs. Außerdem wird zum ersten Mal gezeigt, dass Ameisen, die häufig als nützlich angesehen werden, zur Ausdehnung von BPD beitragen können. Dies trifft insbesondere auf Plantagen mit niedrigerer Ameisendiversität zu. Nimmt die Vielfalt von Ameisenpopulation zu und wird die Nischenbreite damit je Ameisenart an diesen Bäumen verringert, tritt BPD signifikant weniger auf. Meine Ergebnisse zeigen eine direkte Beziehung zwischen den Kakao-Erträgen und dem Artenreichtum von Ameisen in TWGs. Auf der Basis dieser Daten ließ sich eine direkte messbare Beziehung zwischen Artenvielfalt und Nettoeinkommen in Kakao aufstellen. Das Model beschreibt ein konkaves Verhältnis zwischen der Vielfalt und der Rentabilität und unterstreicht die Bedeutung von Landnutzungsindizes (LI) in Zertifizierungsprozessen. Ökonomische Anreize werden benötigt, um eine weitere Intensivierung der Kakaoproduktionssysteme über einen noch annehmbaren ökologischen Beschattungsgrad hinaus zu vermeiden. Schließlich benennt meine Untersuchung mögliche bestimmende Faktoren, die von Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern berücksichtigt werden sollten, um die Implementierung von Innovationsprozessen in der Kakaoproduktion zu erleichtern

Shade tree diversity, cocoa pest damage, yield compensating inputs and farmers' net returns in West Africa.

Cocoa agroforests can significantly support biodiversity, yet intensification of farming practices is degrading agroforestry habitats and compromising ecosystem services such as biological pest control. Effective conservation strategies depend on the type of relationship between agricultural matrix, biodiversity and ecosystem services, but to date the shape of this relationship is unknown. We linked shade index calculated from eight vegetation variables, with insect pests and beneficial insects (ants, wasps and spiders) in 20 cocoa agroforests differing in woody and herbaceous vegetation diversity. We measured herbivory and predatory rates, and quantified resulting increases in cocoa yield and net returns. We found that number of spider webs and wasp nests significantly decreased with increasing density of exotic shade tree species. Greater species richness of native shade tree species was associated with a higher number of wasp nests and spider webs while species richness of understory plants did not have a strong impact on these beneficial species. Species richness of ants, wasp nests and spider webs peaked at higher levels of plant species richness. The number of herbivore species (mirid bugs and cocoa pod borers) and the rate of herbivory on cocoa pods decreased with increasing shade index. Shade index was negatively related to yield, with yield significantly higher at shade and herb covers<50%. However, higher inputs in the cocoa farms do not necessarily result in a higher net return. In conclusion, our study shows the importance of a diverse shade canopy in reducing damage caused by cocoa pests. It also highlights the importance of conservation initiatives in tropical agroforestry landscapes

Landscape characteristics of the regions.

<p>Landscape characteristics of the regions.</p

Yield-shade trees (native and exotic) relationship in cocoa agroforestry systems.

<p>Yield-shade trees (native and exotic) relationship in cocoa agroforestry systems.</p

List of 43 common forest tree species recorded and used as explanatory variables to explain shade index in cocoa agroforests in Cameroon.

*<p>In descending order of conservation importance: black, gold, blue, scarlet, red, pink and green <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0056115#pone.0056115-Laird1" target="_blank">[36]</a>.</p><p><i>Source</i>: Household cocoa farmer survey and field survey.</p

Cost of input (pesticides and labour) (a) and net returns (b) in cocoa agroforests in relation to shade index.

<p>Cost of input (pesticides and labour) (a) and net returns (b) in cocoa agroforests in relation to shade index.</p

Relationship between the mean number of spider webs (<i>a</i> and <i>b</i>), ant species richness (<i>c</i> and <i>b</i>) and the type of shade trees (native and exotic) in cocoa agroforestry systems.

<p>Relationship between the mean number of spider webs (<i>a</i> and <i>b</i>), ant species richness (<i>c</i> and <i>b</i>) and the type of shade trees (native and exotic) in cocoa agroforestry systems.</p

Variables used to calculate shade index in cocoa agroforests in Cameroon.

<p>N.B. min and max were calculated over all 5 regions using all cocoa plantations.</p