Neue Forschung analysiert sozioökologische Einflüsse auf Kohlenstoff in Agrarökosystemen

Forscher der Michigan State University haben kürzlich zusammen mit Kollegen der University of South Dakota in der Zeitschrift einen Artikel veröffentlicht, in dem sie sozioökologische Einflüsse auf Kohlenstoff in Agrarökosystemen analysieren Landschaftsökologie.

Hauptautorin Gabriela Shirkey – eine Ph.D. Kandidat am Department of Geography, Environment and Spatial Science der Michigan State University – wurde von Rahjeet John, Jiquan Chen, Venkatesh Kolluru, Reza Gojani Amirkhiz, Sandra T. Marquart-Pyat, Lauren T. Cooper und Michael Collins unterstützt.

Diese Forschungsanstrengungen zielten darauf ab, die relativen Beiträge anthropogener und umweltbedingter Faktoren zur terrestrischen Kohlenstoffproduktion sowie die gesellschaftlichen Einflüsse auf potenzielle Kohlenstoffsequestrierungsbemühungen besser zu verstehen.

Co-Autorin Lauren T. Cooper vom Forest Carbon and Climate Program teilte diese Gedanken zur Forschung: „Landbedeckungsveränderungen sind einer der größten Treiber des Klimawandels. Während sich viele Studien auf Herausforderungen und Lösungen auf nationaler Ebene konzentrieren, In dieser Studie hatten wir die Gelegenheit, die historische und aktuelle Landbedeckung hier in Michigan zu untersuchen. Während Michigan versucht, naturbasierte Klimalösungen einzuführen, unterstreicht diese Forschung die Rolle verteilter Entscheidungsfindung beim Schutz verbleibender natürlicher Orte und bei der Entwicklung ehrgeiziger Ziele Pläne zur Wiederherstellung – einschließlich der Verbesserung der Kohlenstoffspeicherung, der Ökosystemfunktion und der Konnektivität.“

Forschungsergebnisse zeigten, dass Ackerland, Waldland und städtische Gebiete die bedeutendsten Landbedeckungstypen sind, die zur terrestrischen Kohlenstoffproduktion beitragen. Es ist bekannt, dass Ackerflächen im gesamten Mittleren Westen aufgrund der großen Mais-Soja-Rotationen einen hohen Beitrag zum NPP leisten. Allerdings nahm die Acker- und Waldfläche während des Untersuchungszeitraums ab, während die städtische Landfläche zunahm.

Die Urbanisierung des Agrarökosystems und die Entfernung von Ackerland, Wäldern und Prärien können nicht nur die NPP, sondern auch die Kohlenstoffbindung in Böden sowie das verfügbare Angebot an Nahrungsmitteln und Ballaststoffen verringern. Die Urbanisierung geht auch mit einer Zunahme bewirtschafteter Rasenflächen einher, die zwar eine messbare Menge an Kohlenstoffbindung darstellen, aber den Wasserbedarf erhöhen. Dies ist von Bedeutung, da Rasen, beispielsweise auf Sport- und Golfplätzen, als die größte bewässerte „Kulturpflanze“ in den USA gilt.

Allerdings können anthropogene Aktivitäten wie Landnutzung und -bewirtschaftung einen stärkeren Einfluss auf NPP haben als Landbedeckungsänderungen allein. Im gesamten Untersuchungsgebiet wurden sozioökonomische Veränderungen in der Landbewirtschaftung dokumentiert, darunter große Veränderungen in der Landnutzung, der Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen sowie Verschiebungen im Landbesitz und in der Landnutzungsdauer. Im Zusammenhang mit den Landbesitzerbefragungsdaten der Studie werden Entscheidungen über Landnutzung und -bewirtschaftung stärker von Beweggründen für den Umweltschutz beeinflusst als von Überzeugungen über den Klimawandel oder Bedenken hinsichtlich des Kohlenstoffkreislaufs.

Die Forschungsergebnisse stützen die Hypothese der Autoren, dass menschliche Aktivitäten – einschließlich regionaler Entwicklung und Landbewirtschaftung – insgesamt einen größeren Einfluss auf KKW und LCLUC haben als abiotische Treiber. Durch die Integration sowohl gesellschaftlicher als auch ökologischer Geodaten erstellten die Autoren einen Modellierungsrahmen für sozioökologische Systeme (SES), der für die Replikation in nachfolgenden Landschaftsstudien geeignet ist und möglicherweise darauf abzielt, die Muster und Prozesse von Mensch-Umwelt-Interaktionen zu bewerten.

Die Autoren ermutigen zukünftige Forschung und die Berücksichtigung zusätzlicher Metriken wie Kanteneffekte, Fragmentierung und Uneinheitlichkeit von Landbedeckungstypen, um die Landschaftszusammensetzung in SES-Modellen weiter zu bewerten.