Agrarökonomie

Titel des Teilprojektes:
Modellbasierte Wirkungsanalyse von landwirtschaftlichen Landnutzungsstrategien und Managementsystemen zur Vermeindung des Klimawandels und zur Anpassung an den Klimawandel

Einführung:
Die Landwirtschaft ist mit rund 50 % der bedeutendste Flächennutzer in Deutschland. Welchen Beitrag landwirtschaftliche Landnutzungsänderungen im Hinblick auf die Klimaschutzziele leisten können und welche Möglichkeiten sich der Landwirtschaft bieten, sich an den erwartbaren Klimawandel an zu passen, soll im Rahmen dieses Teilprojektes untersucht und modelliert werden.

Institution:
Thünen-Institut für Ländliche Räume

Die Ziele des Teilprojektes RAUMIS im Kontext des CC-LandStraD-Verbundvorhabens sind mit Hilfe des Regionalisierten Agrar- und Umweltinformationssystems RAUMIS,

1. die Auswirkungen unterschiedlicher Entwicklungen sozioökonomischer Rahmenbedingungen auf die landwirtschaftliche Landnutzung, Produktion und Einkommen sowie die Treibhausgasemissionen der deutschen Landwirtschaft regional differenziert  zu analysieren,
    
2. den Beitrag der Landwirtschaft durch innovative Landnutzungssysteme zum Klimaschutz abzuschätzen und
    
3. die Auswirkungen des Klimawandels auf den Anbau landwirtschaftlicher Kulturen einschließlich der Rückwirkungen auf den Beitrag zum Klimaschutz zu untersuchen sowie Möglichkeiten der Anpassung des Landmanagements an den Klimawandel zu analysieren.

Zur Erreichung der Ziele des Teilprojektes RAUMIS verfolgen wir die nachstehenden wissenschaftlichen und technischen Arbeitsschwerpunkte:

Integration des regionalisierten Agrarsektormodells RAUMIS in einen interdisziplinären Modellverbund zur flächendeckenden und regional differenzierten Modellierung der Wechselbeziehungen zwischen landwirtschaftlicher Landnutzung, Produktion und Treibhausgas-Emissionen sowie Anpassungen der Landnutzung an den Klimawandel.

Dies beinhaltet die folgenden Schritte:

• Implementierung ausgewählter Produktionsverfahren, Technologien, Bewirtschaftungssysteme und Managementstrategien in RAUMIS im Hinblick auf die Vermeidungen von Treibhausgas-Emissionen sowie zur Anpassungen an den Klimawandel.

• Durchführung von Wirkungsanalysen mit Hilfe des weiterentwickelten RAUMIS-Modells zur Beantwortung von Fragestellungen in den thematischen Schwerpunkten:

• 1. Auswirkungen unterschiedlicher klimatischer und wirtschaftlicher Rahmenbedingungen auf die landwirtschaftliche Landnutzung, Produktion, THG-Emissionen, Nährstoffemissionen, Nahrungsmittel- und Biomasseproduktion sowie auf landwirtschaftliche Einkommen.
      
  2. Beitrag innovativer Landmanagement- und Bewirtschaftungsstrategien zu den Treibhausgas-Reduktionszielen.
      
  3. Strategien zur Anpassung des Landmanagements an den Klimawandel.
      
  4. Auswirkungen unterschiedlicher sozioökonomischer Rahmenbedingungen für und Konsequenzen aus der Integration von Klimaschutzzielen in landwirtschaftliche Landnutzungsentscheidungen.

• Bereitstellung der Ergebnisse für die Bewertung der Zielkonflikte (Trade-offs) zwischen einem kohlenstoffoptimierten Landmanagement in der Landwirtschaft und anderen gesellschaftlichen Ansprüchen an die Landnutzung.

Szenariensimulation: Verminderung des Maisanbaus durch Einbeziehung alternativer Anbaukulturen zur Biogasgewinnung

Mit dem regionalisierten Agrarsektormodell RAUMIS (Regionalisiertes Agrar- und Umweltinformationssystem) wurden landwirtschaftliche Produktionsverfahren zur Bereitstellung von Biogassubstrat simuliert. Neben dem traditionell angebauten Energiemais finden folgende alternative Kulturen Berücksichtigung: Schilf aus Paludikultur auf wiedervernässten Niedermoorböden, Miscanthus, Durchwachsene Silphie, Sorghum, der Zweitfruchtanbau Grünschnittroggen-Sorghum und Grünschnittroggen-Silomais, der Grassilagen aus Grünlandnutzung sowie aus Ackergräsern und Leguminosen-Gras-Gemengen.

Die Gesamtfläche für Biogassubstratpflanzen ist auf maximal 135 % der für 2023 erwarteten Energiemaisfläche in der jeweiligen Region beschränkt. Geringere Ernte- und Energieerträge alternativer Biogaskulturen machen z. T. einen größeren Flächenumfang notwendig, um die Nachfrage nach Biogas aus Energiemais auch durch alternative Biogaskulturen decken zu können. Die Begrenzung der Flächenvergrößerung verhindert eine Ausdehnung alternativer Biogaskulturen über die Nachfrage der bestehenden Biogasanlagen hinaus und zugleich eine zu große Reduzierung von Nahrungs- und Futtermittelflächen. In den modellierten Förderpolitikszenarien werden Mitigationszahlungen angenommen, welche für die durch die alternativen Biogaskulturen vermiedenen Emissionen gezahlt werden.

Ergebnisse auf Sektorebene

Tabelle 1 stellt die Ergebnisse für Emissionen, Einkommen und Produktion dar: das Baseline-Szenario (Jahr 2023) berücksichtigt nur Energiemais, während in den vier weiteren Szenarien zusätzlich die Produktion von alternativen Bioenergiepflanzen und Mitigationszahlungen betrachtet werden. Ohne Mitigationszahlungen substituieren vorwiegend Grünschnittroggen-Silomais und Durchwachsene Silphie den Energiemais. Die Ausdehnung der Produktion von Bioenergiepflanzen auf über 9 % der Landwirtschaftlichen Nutzfläche (LN) erhöht die Mitigationswirkung um 3 %, da fossile Energieträger durch Energie aus Biomasse ersetzt werden können. Aufgrund z. T. geringerer Biomasseerträge und Substratpreise gegenüber Energiemais oder anderen Kulturen sinkt das landwirtschaftliche Einkommen mit steigender Ausdehnung von alternativen Biogaskulturen, wenn die Mitigationszahlungen nicht berücksichtigt werden. Unter Berücksichtigung einer Mitigationszahlung von 25 EUR/t  CO₂-Äquivalent kann das Niveau des landwirtschaftlichen Einkommens erhalten bleiben, wobei sich der Mitgationseffekt um 40 % erhöht.

Bei Vermeidungszahlungen von 25 EUR/t  CO₂-Äquivalent und mehr vergrößert sich die Anbaufläche von Sorghum, Durchwachsener Silphie und Paludikulturen auf Kosten des Energiemais. Die durch die Wiedervernässung eingesparten THG-Emissionen werden den Paludikulturen als Mitigationseffekt gutgeschrieben. In Verbindung mit den Mitigationszahlungen erhöht diese Annahme die Konkurrenzfähigkeit deutlich, so dass sich Paludikulturen gegenüber anderen Kulturen durchsetzen können. Bei Mitigationszahlungen von 75 EUR/t  CO₂-Äquivalent erweitert sich die Anbaufläche von Biogaspflanzen auf 12 % der LN und es dominieren Paludikulturen, Durchwachsene Silphie und der Energiemais. Sorghum, Grünschnittroggen-Silomais und Miscanthus fällt nur eine geringe Bedeutung zu. Der Zweitfruchtanbau Grünschnittroggen-Sorghum sowie die energetische Nutzung von Grassilage konnten sich unter den gewählten Szenarien-Annahmen auch bei hohen Mitigationszahlungen nicht durchsetzen.

Wissenschaftliche Leitung
Peter Kreins

Mitarbeit
Dr. Sarah Baum