Sustainable Water Management and Wetland Restoration Strategies in Northern China

This book depicts the results of a research project in northern China, where an international and interdisciplinary team of researchers from Italy, Germany and China has applied a broad range of methodology in order to answer basic and applied research questions and derive comprehensive recommendations for sustainable water management and wetland restoration. The project primarily focused on ecosystem services, e.g. the purification of water and biomass production. In particular, the ecosystem function and use of reed (Phragmites australis) and the perception as well as the value of water as a resource for Central Asia's multicultural societies was analysed

Sustainable Water Management and Wetland Restoration Strategies in Northern China

This book depicts the results of a research project in northern China, where an international and interdisciplinary team of researchers from Italy, Germany and China has applied a broad range of methodology in order to answer basic and applied research questions and derive comprehensive recommendations for sustainable water management and wetland restoration. The project primarily focused on ecosystem services, e.g. the purification of water and biomass production. In particular, the ecosystem function and use of reed (Phragmites australis) and the perception as well as the value of water as a resource for Central Asia's multicultural societies was analysed

Evaluation of the utilization of Common Reed (Phragmites australis) for local livelihood, biomass production and wetland restoration in Inner Mongolia, China

Wetlands are often considered as wastelands as they cannot be used as regular farmlands, for which they are usually drained to turn them into agricultural land. Such a limited perspective on wetlands overlooks the multiple ecosystem services that wetlands provide for humans and nature. Some of those services are the storage and purification of water, provision of food and raw materials, regulation of local climate and using as a habitat. Many of such services are provided by nature for ’free’ and therefore have no monetary value on traditional markets. In the case of China, wetlands cover 8% of the total area but are in a serious threatening situation through there is some success in restoring parts of them in recent years. In the last 50 years more than 20% of Chinese wetlands got lost due to pollution, water diversion and dams, reclamation, drainage and over-exploitation resouces. Water resources and wetlands −especially in North and North-East of China, are under pressure as these are arid or semi-arid regions. Yet, wetlands provide important ecosystem services for aforementioned region and contribute significantly to local livelihood in many ways, for instance the provision of food and raw materials. The aim of this thesis was to make an assessment- in both economic and ecologic terms, of Common Reed (Phragmites australis) at Lake Wuliangsuhai, where reed can be found in large amounts and is locally relevant. Reed was investigated at a case study in Inner Mongolia, China, which in turn was part of the research project “Sustainable Water Management and Wetland Restoration in Settlement of Arid Central Asia”, which took place in Inner Mongolia, China. My work includes several aspects: First, an in depth literature review was done to explore the commercialization of reed worldwide. Countless of utilization possibilities could be found, many only in a small-scale (e.g. food), some others innovative and/or still in an experimental stage (e.g. ethanol). Specifically regarding Lake Wuliangsuhai, it can be concluded that only large-scale, ’simple’ solutions seem to be feasible. In particular, the use of reed in energy combustion or as a building material seems to be promising. Afterwards the reed biomass productivity at Lake Wuliangsuhai was measured in two field campaigns and projected to the whole lake. This data were crucial as they were the basis to estimate both the available total biomass and the impact of harvesting on the lake’s nutrient budget, as a considerable amount of nutrients is removed annually from the lake by reed cutting. After determining the available reed sources, the reed utilization was explored by qualitative interviews and mapped with the Netchain Approach. The different stakeholders involved in the reed business and their income shares were outlined. It become clear that the reed utilization for paper production is hardly profitable due to a wide range of reasons. Based on these findings four possible scenarios for an innovative reed energy use at Lake Wuliangsuhai were analysed and evaluated. Reed energy use is economically feasible under certain conditions, but it is hardly competitive against the cheaper and locally available coal. Finally, Lake Wuliangsuhai was set into a more comprehensive perspective, which also involved the irrigation system upstream. Four scenarios illuminated how current decisions will impact the future of the lake. The work reported in this thesis revealed the following main insights and recommendations for the management of Lake Wuliangsuhai: 1. A more holistic management approach for Lake Wuliangsuhai is needed, including also the whole Hetao Irrigation Area. 2. The lake is unique in this extremely dry area and should be considered not only for providing market goods, but also for non-market services, such as wastewater treatment. 3. Reed role in lake restoration can be shown and should beconsidered in further management decisions. 4. The local reed economy is challenged from many sites. However, also a local energetic utilization seems barely profitable. 5. Due to high relevance of reed for the local economy and ecology, the government should support the management administration of the lake. In summary, the multiple social, ecologic and economic values of reed at Lake Wuliangsuhai can be shown. As previous information about the topic was exiguous, this thesis provides a first comprehensive overview which enables decision makers to come to information based decisions for the future of the lake.Da Feuchtgebiete nicht wie reguläres Ackerland genutzt werde können, werden sie oft als Ödland betrachtet und daher für Ackerbau trockengelegt. Diese sehr einseitige Perspektive auf Feuchtgebiete übersieht die vielfältigen Ökosystemleistungen, die es Menschen und Natur zur Verfügung stellt. Einige dieser Leistungen sind das Speichern und die Reinigung von Abwasser, die Bereitstellung von Lebensmitteln und Rohmaterialien, die lokale Klimaregulierung und die Nutzung als Habitat. Viele dieser Leistungen werden von der Natur „umsonst“ bereitgestellt und haben keinen monetären Wert auf traditionellen Märkten. In China bedecken Feuchtgebiete 8% der Gesamtfläche, sind aber in einer bedrohlichen Situation, auch wenn in den letzten Jahren einige Teile erfolgreich restauriert werden konnten. In den vergangenen 50 Jahren gingen mehr als 20% der Feuchtgebiete durch Verschmutzung, Wasserableitung und -aufstauung, Nutzbarmachung, Trockenlegung und Übernutzung der Resourcen verloren. Die Wasserressourcen und Feuchtgebiete – besonders in Nord- und Nord-Ost-China sind bedroht, da sie in ariden oder semi-ariden Regionen liegen. Feuchtgebiete stellen gleichwohl wichtige Ökosystemdienstleistungen für die genannte Region zur Verfügung und tragen signifikant und in vielfältiger Weise zu lokalem Lebensunterhalt bei, z. B. durch Nahrungs- und Rohstoffbereitstellung. Ziel dieser Arbeit war es, zu einer ökonomisch-ökologischen Bewertung des Gemeinen Schilfs (Phragmites australis) am Wuliangsuhai See zu kommen, in dem Schilf in großen Mengen vorkommt und lokal relevant ist. Schilf wurde an einem Fallbeispiel in der Inneren Mongolei, China, untersucht, ein Teil des Forschungsprojektes “Sustainable Water Management and Wetland Restoration in Settlement of Arid Central Asia” war, welches in der Inneren Mongolei, China, durchgeführt wurde. Meine Arbeit beeinhaltete vielfältige Apsekte: Zuerst wurde eine detaillierte Literaturanalyse durchgeführt, um die kommerzielle Nutzung von Schilf weltweit zu untersuchen. Es konnten vielfältige Verwertungen ausgemacht werden, viele lokal und nur in kleinem Maßstab (z. B. Nahrung), einige andere innovativ und/oder noch im Experimentierstadium (z. B. Ethanol). Im Bezug auf den Wuliangsuhai See kann geschlussfolgert werden, dass nur große, “einfache” Lösungen in Frage kommen. Besonders der Einsatz als Rohstoff zur Verfeuerung und als Baumaterial scheint erfolgversprechend. Daran anschließend wurde die Biomasseproduktivität am Wuliangsuhai See mit Hilfe zweier Feldkampagnen erhoben und dann auf den gesamten See projiziert. Diese Daten waren entscheidend, da sie Basis waren, um die totale verfügbare Biomasse sowie auch den Einfluss der Schilfernte auf das Nährstoff-Budget abzuschätzen, da ein erheblicher Anteil an Nährstoffen jährlich durch die Ernte dem See entzogen wird. Nach der Bestimmung der verfügbaren Schilfressourcen wurde deren Verwendung durch qualitative Interviews untersucht und mit dem „Netchain Approach“ dargestellt. Die verschiedenen Interessengruppen, die in das Schilfgeschäft involviert sind, sowie deren Einkommen wurden skizziert. Es wurde deutlich, dass die Verwertung zur Papierproduktionen aus einer Vielzahl von Gründen kaum profitabel ist. Basierend auf dieser Erkenntnis wurden vier verschiedene Szenarien für eine innovative Schilfenergienutzung am Wuliangsuhai See analysiert und bewertet. Die Schilfenergienutzung ist unter bestimmten Voraussetzungen profitabel, aber nur schwer wettbewerbsfähig gegenüber günstiger und lokal verfügbarer Kohle. Abschließend wurde der Wuliangsuhai See in einen umfassenderen Ausblick eingeordnet, welche auch das Bewässerungssystem stromaufwärts miteinschloss. Vier Szenarien beleuchteten, wie heutige Entscheidungen die Zukunft des Sees beeinflussen. Diese Arbeit präsentiert die folgenden Haupteinsichten und Empfehlungen für das Management des Wuliangsuhai Sees: 1. Ein übergreifendes Konzept für den Wuliangsuhai See ist nötig, welches auch das gesamte Hetao Bewässerungsgebiet miteinbezieht. 2. Der See ist in dieser sehr trockenen Gegend einzigartig und sollte nicht nur für die Bereitstellung von Marktgütern, sondern auch für „Nicht-Markt-Leistungen“, wie die Abwasserreinigung, beachtet werden. 3. Die Restorationsleistung der Schilfernte konnte in dieser Publikation gezeigt werden und sollte bei zukünftigen Managemententscheidungen berücksichtigt werden. 4. Die lokale Schilfökonomie wird von verschiedenen Seiten herausgefordert. Dennoch scheint auch die lokale Schilfenergienutzung kaum profitabel. 5. Aufgrund der hohen Relevanz der Schilfökonomie für die lokale Ökonomie und Ökologie sollte die Regierung die Seeverwaltung unterstützen. Zusammenfassend konnten die vielfältigen sozialen, ökologischen und ökonomischen Werte von Schilf am Wuliangsuhai See aufgezeigt werden. Da nur geringe Informationen vorhanden waren, stellt dies den ersten umfassenden Überblick dar und soll Entscheidungsträgern ermöglichen, auf diesen Informationen basierend Entscheidungen für die Zukunft des Sees zu treffen

Fact check – What does the target of the German Peatland Protection Strategy ”Saving of emissions amounting to 5 million t CO2 equivalents per year from peatland soils in Germany until 2030” mean in the practical implementation?

In Deutschland sind 92 % der Moore entwässert. Diese Flächen verursachen jedes Jahr etwa 53 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente, was 6,7 % der gesamten Treibhausgasemissionen in Deutschland entspricht. Der überwiegende Teil (83 %) dieser Emissionen aus Moorböden resultiert aus landwirtschaftlichen Flächen. Ziel der 2021 veröffentlichten Nationalen Moorschutzstrategie ist es, die jährlichen Treibhausgasemissionen aus Moorböden bis 2030 um mindestens 5 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente zu reduzieren. Um die Treibhausgas-Reduktionsziele zu erreichen, müssten in Deutschland, je nach Maßnahmen und Moortyp, rund 150.000 ha Moorflächen bis 2030 vernässt werden. Angesichts der langwierigen Prozesse der Projektentwicklung, der Genehmigungsverfahren und der technischen Umsetzung müsste aber umgehend und umfassend mit der Realisation begonnen werden. Dieses Ziel ist aufgrund der Freiwilligkeit der Maßnahmen derzeit nicht ansatzweise realistisch und erfordert massive, vor allem finanzielle Maßnahmen.In Germany, 92 % of all peatlands are drained. These areas are responsible for approximately 53 million metric tons of CO2 equivalents each year, or 6.7 % of the total greenhouse gas emissions in Germany. The majority (83 %) of these emissions from peatlands result from agricultural used peatlands. The goal of the National Peatland Protection Strategy, published in 2021, is to reduce annual greenhouse gas emissions from peatland soils by at least 5 million metric tons of CO2 equivalents by 2030. To achieve the greenhouse gas reduction targets, around 150,000 hectares of peatland would need to be rewetted in Germany by 2030, depending on the rewetting technique and peatland type. However, in view of the long processes of project development, approval procedures and technical implementation, realization would have to begin immediately and comprehensively. Due to the voluntary nature of rewetting measures, this goal is not remotely realistic at present and requires massive measures, especially adequate funding.DFG, SUB Göttingen, DGMTresearc

Fact check - greenhouse gas emissions from the use of peat in potting soils

Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) bezifferte im Juli diesen Jahres in einem Brief an das Management verschiedener Bau- und Gartenmarktketten in Deutschland den Anteil der Treibhausgase aus der Nutzung von Torfen an den deutschen Gesamtemissionen mit 2 %. In der Ausgabe vom 18. September 2020 der Fachzeitschrift TASPO räumte das Ministerium ein, dass „in diesem Schreiben … durch ein Büroversehen irrtümlich eine falsche Verhältniszahl verwendet“ wurde. Der Nationale Inventarbericht Deutschlands beziffert die gesamten deutschen Treibhausgasemissionen für das Jahr 2018 mit 858 Mio. t CO2e. Die in diesem Bericht für den Bereich Torfabbau und -nutzung berechneten Emissionen liegen bei 2,19 Mio. t CO2e und ihr Anteil an den Gesamtemissionen somit bei 0,26 %. Aber auch diese Werte bilden nicht die tatsächliche Situation ab. Eine Berechnung auf Basis aktueller Daten zu den Torfgewinnungsflächen in Deutschland und den Gewinnungsmengen im Mittel der Jahre 2017 bis 2019 ergibt einen Wert von 1,13 Mio. t CO2e. Dies entspricht 0,13 % der deutschen Gesamt- emissionen. Die Emissionen aus der Torfgewinnung haben sich zwischen 1990 und heute um 66 % vermindert. Bis 2030 wird die Reduzierung einen Wert von 85 % und bis 2040 einen Wert von 94 % erreichen.In a letter addressed to the management of DIY and garden center chains in Germany in July this year, the Federal Ministry of Food and Agriculture calculated that the use of peat accounts for 2 % of total German greenhouse gas emissions. In the meantime, the ministry admitted to the German trade ma- gazine TASPO in its issue of September 18, 2020, that “in this letter ... an wrong ratio was mistakenly used by an office mistake”. Germany’s National Inventory Report puts the total German greenhouse gas emissions for the year 2018 at 858 million t CO2e. The emissions calculated in this report for the sector of peat extraction and its use are 2.19 million t CO2e and their share of total emissions is therefore 0.26 %. However, even these values do not correspond to the real situation. A calculation based on current data for the extraction areas in Germany and the extraction quantities on average for the years 2017 to 2019 results in a value of 1.13 million t CO2e. This corresponds to 0.13 % of total German emissions. Emissions from peat extraction have been reduced by 66 % from 1990 to the present. The reduction will reach 85 % by 2030 and 94 % by 2040.researchDFG, SUB Göttinge

Sphagnum farming on highly decomposed peat: a new research project in Lower Saxony

Abstract: From 2015 to 2019, the cultivation of peat mosses is being tested and scientifically monitored on two industrially harvested and highly decomposed peat fields in Lower Saxony, Germany. The study sites were inoculated with peat mosses (in particular Sphagnum papillosum, S. palustre, S. magellanicum, S. fimbriatum, S. pulchrum) of three donor sites. The economic profitability of peat moss cultivation and the suitability of peat mosses as constituent for growing media are being tested by the substrate manufacturer Klasmann-Deilmann GmbH. The Institute of Environmental Planning at the Leibniz Universität Hannover is assessing and evaluating the growth rate of the different peat moss species and the suitability of the cultivation sites as habitats for characteristic plant and animal species of raised bogs. The greenhouse gas balance of the ”peatland based“ peat moss production is being evaluated by the Thünen Institute of Climate-Smart Agriculture in Braunschweig. The GHG balance includes the quantification of the influence of peat moss harvest on the C-sequestration of the donor sites.Zusammenfassung: Die Kultivierung von Torfmoosen wird von 2015 bis 2019 auf zwei industriell abgebauten und stark zersetzten Schwarztorfflächen im Landkreis Emsland praktisch erprobt und wissenschaftlich begleitet. Dazu wurden Testflächen mit Torfmoosen (v.a. Sphagnum papillosum, S. palustre, S. magellanicum, S. fimbriatum, S. pulchrum) von drei Spenderflächen beimpft. Die Wirtschaftlichkeit der Torfmooskultivierung und die Eignung von Torfmoosen als Substratausgangsstoff werden vom Substrathersteller Klasmann-Deilmann GmbH getestet. Das Institut für Umweltplanung der Leibniz Universität Hannover erfasst und bewertet die Wuchsleistung der unterschiedlichen Torfmoosarten und die Eignung der Kultivierungsflächen als Lebensraum für charakteristische Tier- und Pflanzenarten der Hochmoore. Die Treibhausgas-Bilanz der „moorbasierten“ Torfmoosproduktion wird vom Thünen-Institut für Agrarklimaschutz in Braunschweig untersucht. Dazu gehört auch die Quantifizierung des Einflusses der Torfmoosernte auf die Kohlenstoffbilanz der Entnahmeflächen.DFG, SUB Göttingen, DGMTresearc