Lo scopo della tesi di dottorato è comprendere gli effetti dell'adozione degli approcci agroecologici sul Sustainable Livelihood Framework dei piccoli agricoltori. Sono state adottate tre metodologie di ricerca, revisione della letteratura, meta-analisi e caso di studio, al fine di valutare i benefici derivanti dall'attuazione degli approcci agroecologici sul capitale umano, sociale, naturale, finanziario e fisico. I risultati della tesi hanno mostrato come l’adozione dei sistemi agroecologici possono migliorare i mezzi di sussistenza dei piccoli agricoltori, senza che si verifichino trade-off su una serie di indicatori socio-economici e ambientali selezionati. La tesi evidenzia come i metodi agroecologici possano essere considerati uno strumento praticabile ed efficace per promuovere l’Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 1 "Porre fine ad ogni forma di povertà nel mondo" e l’Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 2 "Porre fine alla fame, raggiungere la sicurezza alimentare, migliorare la nutrizione e promuovere un’agricoltura sostenibile", in particolare per i piccoli agricoltori con scarse risorse nei paesi in via di sviluppo. / The purpose of the PhD thesis is to understand the effects of the adoption of agroecological approaches, both systems and practices, on the Sustainable Livelihood Framework of smallholder farmers. Three research methodologies, literature review, meta-analysis and case study, have been adopted in order to assess the benefits derived from implementing agroecological approaches on human, social, natural, financial and physical capitals. The results of the thesis have contributed to building evidence which demonstrates that agroecological approaches can improve the livelihood of smallholders farmers, without any trade-offs occurring in a wide range of socio-economic and environmental indicators. The thesis highlights that agroecological methods can be considered as a viable and effective tool to promote SDG1 “End poverty in all its forms everywhere” and SDG2 “End hunger, achieve food security and improved nutrition and promote sustainable agriculture”, especially for poor-resource farmers in developing countries.

In Mitteleuropa sind gegenwärtig zwei Trends der Agrarlandschaftsentwicklung zu beobachten. Einerseits nimmt der Anteil kleinbäuerlicher Agrarsysteme durch Rationalisierung und Flurbereinigung immer weiter ab. Andererseits haben ökologische Probleme der industriellen Landwirtschaft dazu geführt, dass ein verstärkter Bodenschutz und die Rediversifizierung strukturarmer Agrarlandschaften angestrebt wird. Das Proszowice Plateau und das Mittelsächsische Lösshügelland repräsentieren naturräumlich vergleichbare Lösslandschaften in Mitteleuropa mit großen Unterschieden der Landwirtschaftssysteme. Das Ziel der Arbeit ist die Beantwortung der Frage, wie sich unterschiedliche Agrarsysteme auf geoökologische Standorteigenschaften und Bodendegradation in den Lösslandschaften auswirken. Dafür wird eine vergleichende Bewertung der jeweiligen Bodenverhältnisse vorgenommen, mit einem Fokus auf die chemischen Bodenparameter. In den Frühjahren 2013 und 2014 wurden insgesamt 366 Standorte auf genommen und klassifiziert sowie 243 Bodenproben auf geochemische Parameter analysiert. Die größten Differenzen zwischen den Böden der Lösslandschaften spiegeln sich in den C/N-Verhältnissen sowie den Parametern Nt, KAKpot, pH-Werten, dem Anteil von Chwl an Corg, Kcal und Corg. Dabei handelt es sich fast ausschließlich um Parameter, die direkt vom Agrarmanagement beeinflusst sind. Im Ergebnis zeigt sich, dass die Böden in den naturräumlich vergleichbaren Lösslandschaften deutliche Differenzen aufweisen, welche auf die jeweilige landwirtschaftliche Nutzung zurückzuführen sind. Allerdings wirken sich die kleinbäuerliche und die agrarindustrielle Landnutzung nur teilweise unterschiedlich auf die Bodenfruchtbarkeit und die Verhältnisse verschiedener Kohlenstofffraktionen aus. Der Unterschied zwischen den Landschaften besteht hauptsächlich darin, dass trotz vergleichbarer organischer Kohlenstoffgehalte der Anteil der labilen Kohlenstofffraktion und deren Gesamtmenge auf dem Proszowice Plateau deutlich geringer ist. Dies ist ein Beleg für eine höhere Humusqualität im polnischen Lössgebiet. Entgegen der Hypothese, dass auf dem kleinbäuerlich geprägten Proszowice Plateau deutlich geringere Nährstoffgehalte zu finden seien, liegen die Phosphatmesswerte in beiden Landschaften auf vergleichbarem, sehr hohem Niveau. Dies ist vor allem ein Resultat intensiver Düngung in den Jahrzehnten vor 1989. Die Böden beider Landschaften zeigen deutliche Degradationserscheinungen, welche durch aktuelle Landnutzungstrends verstärkt werden. Die kleinbäuerliche Landwirtschaft hat ein heterogenes Bodenmosaik hervorgebracht und ist vor allem durch physikalische Bodendegradation geprägt. Die fragmentierte Parzellierung erschwert zugleich die Umsetzung von Erosions- und Bodenschutzmaßnahmen. Die industrialisierte Großflächenlandwirtschaft zeichnet sich vor allem durch chemische Bodendegradation wie Humusabbau und eine geringere Humusqualität aus. Positive Effekte von konservierender Bodenbearbeitung muss vor dem Hintergrund der Umweltwirkungen von Herbiziden bewertet werden. Darüber hinaus wurden während der Flurbereinigung des Mittelsächsischen Lösshügellands eine große Zahl ökologisch wichtiger Landschaftsstrukturelemente beseitigt. Die Biota, welche vorher mit der heutigen des Proszowice Plateaus vergleichbar war, wurde dadurch nachhaltig geschädigt. Beide Agrarsysteme eignen sich deshalb gegenwärtig nicht als Vorbild für nachhaltige Bodennutzung.:Abbildungsverzeichnis ..... V Tabellenverzeichnis ..... VIII Abkürzungsverzeichnis ..... VIII Zusammenfassung ..... IX Abstract ..... XII Streszczenie ..... XV 1. Einleitung und Fragestellung ..... 1 1.1 Problemstellung und Verortung der Arbeit ..... 1 1.2 Zielstellung der Arbeit ..... 3 2. Untersuchungsgebiete und Stand der Forschung ..... 5 2.1 Die Untersuchungslandschaften ..... 5 2.1.1 Das Proszowice Plateau (Płaskowyż Proszowicki) ..... 6 2.1.2 Das Mittelsächsische Lösshügelland ..... 12 2.1.3 Vergleichbarkeit der Untersuchungslandschaften ..... 19 2.2 Physikalische Bodendegradation und Heterogenitäten des Bodenmosaiks in den Untersuchungslandschaften ..... 21 2.2.1 Physikalische Bodendegradation auf dem Proszowice Plateau und in Lössgebieten im Süden Polens ..... 21 2.2.2 Physikalische Bodendegradation im Mittelsächsischen Lösshügelland ..... 24 2.3 Geochemische Bodendegradation – Stand der Forschung ..... 26 2.3.1 Das Corg/Nt-Verhältnis in Lössböden. ..... 26 2.3.2 Heißwasserlöslicher Kohlenstoff und Stickstoff im Boden. ..... 28 2.3.3 Phosphate im Boden ..... 29 2.3.4 Kalium in ackerbaulich genutzten Oberböden ..... 34 3. Methoden ..… 37 3.1 Methodisch-theoretische Vorüberlegungen ..... 37 3.2 Bodenkundliche Methoden: Standortauswahl, Gelände- und Labormethoden ..... 37 3.2.1 Standortauswahl: Methoden zur Auswahl von Teiluntersuchungsgebieten für die bodenkundliche Standortansprache. ..... 37 3.2.2 Geoökologische und bodenkundliche Gelände- und Labormethoden ..... 46 3.2.3 Methoden zur statistischen Auswertung ..... 48 3.2.4 Ergänzende Datensätze für bodenkundliche Auswertungen ..... 48 4. Ergebnisse und Diskussion der Bodenverhältnisse in den Untersuchungsgebieten ..... 50 4.1 Ergebnisse der Auswahl von Teiluntersuchungsgebieten für empirische Bodenanalysen ..... 50 4.1.1 Landschaftsgliederung und Auswahl repräsentativer Teileinzugsgebiete ..... 50 4.1.2 Übersicht der Standort- und Bodenaufnahmen. ..... 55 4.2 Geländebefunde der Bodenverhältnisse in den Vergleichslandschaften ..... 57 4.3 Geochemische Analysen der Böden in den Untersuchungsgebieten ..... 60 4.3.1 Überblick über die Laborergebnisse ..... 60 4.3.2 Abhängigkeiten zwischen Bodenparametern und Relief in den Untersuchungsgebieten ..... 66 4.3.3 Heterogenität und Homogenität des Bodenmosaiks im Vergleich zwischen den Lösslandschaften .....72 4.3.4 C/N-Verhältnisse in den Böden der Untersuchungsgebiete ..... 83 4.3.5 Labiler Kohlenstoff und Stickstoff im Boden ..... 96 4.3.6 Pflanzenverfügbare Nährstoffe Pcal und Kcal im Boden ..... 100 5. Synthese und Ausblick ..... 109 6. Literatur ..... 117 7. Anhang ..... A / Two specific trends are currently apparent in agrarian landscape development in Central Europe. The proportion of smallholding agricultural systems is diminishing through the rationalization, reallocation and consolidation of agricultural land holdings. At the same time, ecological problems resulting from industrial farming have prompted an increase in soil protection mechanisms and diversification strategies across structurally poor agrarian landscapes. The Proszowice Plateau (Małopolska Upland, southern Poland) and the Central Saxon Loess Hill Country (Saxony, Germany) represent comparable loess landscapes with significant differences in agricultural systems. The Proszowice Plateau in Southern Poland is characterized by a peasant agricultural system and a traditionally well-structured cultural landscape, while the loess landscape in Central Saxon Loess Hill Country is characterized by large-scale industrial agriculture. The goal of this study is to determine the effects of different agricultural systems on geoecological site conditions and soil degradation in loess landscapes. The following hypotheses were tested according to a systematic and comparative evaluation of the respective soil conditions, and were extrapolated into more detailed sub-hypotheses in the course of the study: A) The different use-specific agricultural systems in the landscapes studied show correspondingly different levels of soil development and degradation, which is reflected in the results of geo-chemical analysis. B) The different agricultural systems affect differences in soil fertility in relation to corresponding carbon fractions in soil in loess landscapes. C) Soil conditions in both landscapes studied show distinct degradation phenomena that is intensified through current land use trends. The analyses were undertaken on both the macrochoric scale of the landscape, as well as the mesochoric level of sub-catchment areas. The representative sub-catchment areas for land survey were selected according to their relief gradients on the basis of a cluster analysis with Terrain Ruggedness Index (TRI)-classes. Extensive land surveys were undertaken within the catchment areas followed by laboratory analyses of physical and chemical soil parameters. Early in both 2013 and 2014, a total of 366 sites were recorded and classified, and 243 soil samples were analyzed for geochemical parameters. In addition, the grain-size distribution could be determined in 83 samples. A Random Forest classification and a factor analysis of the laboratory results show that the difference between the soils of the loess landscapes can be best explained through the C/N ratio, as with TN, potential CEC, pH-levels, the proportions of labile C in SOC pools, plant-available K and SOC. This almost exclusively concerns those parameters directly influenced by the different agricultural management mechanisms of the different agrarian systems. In addition Mann-Whitney-U-Tests and Levene-Tests could prove statistically significant differences between the landscapes for the majority of soil parameters. An exception was found in the pH-levels, SOC and plant-available P. Their mean levels were comparable in both landscapes, but differentiated distinctly in mean variation. The larger variance of the soil parameters on the Proszowice Plateau is also evident on the scale level of sub-catchment areas. It documents a larger spatial heterogeneity of soil conditions and corresponds well with the results of the field assessments. In comparison, Central Saxon Loess Hill Country is characterized by a comparatively larger geochemical homogeneity. In most of the levels recorded, a correlation between relief characteristics and geochemical parameters was only evident at the Proszeowice Plateau. Furthermore a good alignment of the measurement results with those of soil levels collected over many years by municipal authorities confirmed that the chosen study design of this research accurately represented the status quo of field soils in the loess landscapes studied. The C/N-rations have the most important influence upon the differentiations between the loess landscapes. At the field sites in both landscapes these levels point to a high turnover dynamic of organic soil components. Here the C/N ratios in the Central Saxon Hills loess landscape distinctly closer and lie mostly at a level at which the conditions of a standard soil treatment is characterized by strong depletion of humus. This can be interpreted as the result of fertilizer management. The influence of different tillage practices on the C/N-ratio were also investigated. For verification, the measured data was taken from an area that had been continuously tested over a 25-year period where plots had been differently worked with ploughing and soil conservation methods. The results showed that these methods of soil treatment had an insignificant influence on the C/N-ratio of the topsoil. Upon this background, hypothesis A can be confirmed, where the soil in the naturally comparable loess landscapes show distinct differences that can be attributed to their respective agricultural use. According to the results of this study, Hypothesis B must be partly discarded. This hypothesis stated that the peasant and industrial agricultural land use differently affected the soil fertility and ratios of different carbon fractions. The mean labile carbon and nitrogen fractions were at a relatively high level in both study landscapes and thus showed a good nutrient levels. The difference between the two landscapes predominantly lies within the fact that despite relatively similar carbon content, the proportion and total amount of labile carbon fractions are distinctly less at the Proszowice Plateau. This is evidence of a higher quality of humus in the Polish study area. In contrast, the soils of both landscapes were largely over-supplied with plant-available phosphates. Against the hypothesis that distinctly less nutrient content is found at the Proszowice Plateau province characterized by smallholdings, levels were in fact comparable. This is the result of the intensive use of fertilizers in the years before 1989. Because of the remobilization of organic and absorbed phosphate, nowadays a reduced phosphate delivery is possible without negatively affecting yields. In summary, Hypothesis C can also be confirmed, that the soils of both study areas show distinct effects of degradation through which current land use trends are intensified. Peasant agriculture produces an heterogeneous soil mosaic and is primarily characterized by physical soil degradation. The fragmented parcelling makes the implementation of erosion and soil protection measures more difficult. Industrial large-scale agriculture is characterized by chemical soil degradation such as humus depletion and diminished humus quality. The increasing use of reduced and no-till practices – which are considered positive from a soil protection perspective – must, however be evaluated with regard to the environmental impact of herbicides. Also, during the relocation and consolidation of agricultural landholdings in Central Saxon Loess Country, a significant number of ecologically important structural landscape elements have been removed. The Biota, which was previously comparable with the current Proszowice Plauteau, has received sustained damage as a result. Therefore neither agricultural system is appropriate as a current guiding example for sustainable agriculture.:Abbildungsverzeichnis ..... V Tabellenverzeichnis ..... VIII Abkürzungsverzeichnis ..... VIII Zusammenfassung ..... IX Abstract ..... XII Streszczenie ..... XV 1. Einleitung und Fragestellung ..... 1 1.1 Problemstellung und Verortung der Arbeit ..... 1 1.2 Zielstellung der Arbeit ..... 3 2. Untersuchungsgebiete und Stand der Forschung ..... 5 2.1 Die Untersuchungslandschaften ..... 5 2.1.1 Das Proszowice Plateau (Płaskowyż Proszowicki) ..... 6 2.1.2 Das Mittelsächsische Lösshügelland ..... 12 2.1.3 Vergleichbarkeit der Untersuchungslandschaften ..... 19 2.2 Physikalische Bodendegradation und Heterogenitäten des Bodenmosaiks in den Untersuchungslandschaften ..... 21 2.2.1 Physikalische Bodendegradation auf dem Proszowice Plateau und in Lössgebieten im Süden Polens ..... 21 2.2.2 Physikalische Bodendegradation im Mittelsächsischen Lösshügelland ..... 24 2.3 Geochemische Bodendegradation – Stand der Forschung ..... 26 2.3.1 Das Corg/Nt-Verhältnis in Lössböden. ..... 26 2.3.2 Heißwasserlöslicher Kohlenstoff und Stickstoff im Boden. ..... 28 2.3.3 Phosphate im Boden ..... 29 2.3.4 Kalium in ackerbaulich genutzten Oberböden ..... 34 3. Methoden ..… 37 3.1 Methodisch-theoretische Vorüberlegungen ..... 37 3.2 Bodenkundliche Methoden: Standortauswahl, Gelände- und Labormethoden ..... 37 3.2.1 Standortauswahl: Methoden zur Auswahl von Teiluntersuchungsgebieten für die bodenkundliche Standortansprache. ..... 37 3.2.2 Geoökologische und bodenkundliche Gelände- und Labormethoden ..... 46 3.2.3 Methoden zur statistischen Auswertung ..... 48 3.2.4 Ergänzende Datensätze für bodenkundliche Auswertungen ..... 48 4. Ergebnisse und Diskussion der Bodenverhältnisse in den Untersuchungsgebieten ..... 50 4.1 Ergebnisse der Auswahl von Teiluntersuchungsgebieten für empirische Bodenanalysen ..... 50 4.1.1 Landschaftsgliederung und Auswahl repräsentativer Teileinzugsgebiete ..... 50 4.1.2 Übersicht der Standort- und Bodenaufnahmen. ..... 55 4.2 Geländebefunde der Bodenverhältnisse in den Vergleichslandschaften ..... 57 4.3 Geochemische Analysen der Böden in den Untersuchungsgebieten ..... 60 4.3.1 Überblick über die Laborergebnisse ..... 60 4.3.2 Abhängigkeiten zwischen Bodenparametern und Relief in den Untersuchungsgebieten ..... 66 4.3.3 Heterogenität und Homogenität des Bodenmosaiks im Vergleich zwischen den Lösslandschaften .....72 4.3.4 C/N-Verhältnisse in den Böden der Untersuchungsgebiete ..... 83 4.3.5 Labiler Kohlenstoff und Stickstoff im Boden ..... 96 4.3.6 Pflanzenverfügbare Nährstoffe Pcal und Kcal im Boden ..... 100 5. Synthese und Ausblick ..... 109 6. Literatur ..... 117 7. Anhang ..... A / Obecnie obserwuje się dwa kierunki rozwoju krajobrazów rolniczych w Europie Środkowej. Z jednej strony liczba małych gospodarstw rolnych spada w wyniku racjonalizacji rolnictwa i scalania gruntów. Z drugiej zaś strony, problemy wynikające z niekorzystnego oddziaływania rolnictwa przemysłowego na środowisko stymulują działania zmierzające do zwiększenia ochrony gleb i ponownej dywersyfikacji krajobrazów rolniczych. Płaskowyż Proszowicki i Wyżyna Lessowa w Centralnej Saksonii stanowią podobne krajobrazy lessowe pod względem środowiska przyrodniczego. Różnią je natomiast systemy gospodarowania. Płaskowyż Proszowicki, znajdujący się na południu Polski, charakteryzuje się rozdrobnionym rolnictwem, a także tradycyjnym i zróżnicowanym krajobrazem kulturowym. Wyżynę Lessową w Centralnej Saksonii wyróżnia zaś wielkoskalowe rolnictwo przemysłowe. Celem pracy jest określenie w jaki sposób różne systemy rolne wpływają na geoekologiczne właściwości i degradację gleb na obszarach lessowych. Poniżej zaprezentowano hipotezy badawcze, które zostały przetestowane za pomocą systematycznej analizy porównawczej odpowiednich warunków glebowych i poparte dodatkowymi, szczegółowymi hipotezami pobocznymi: A) Różnice w systemach gospodarowania badanych krajobrazów doprowadziły do specyficznego dla nich użytkowania, a tym samym innego, rozwoju gleby i jej degradacji, co widoczne jest w pomiarach geochemicznych. B) Różne systemy gospodarowania są powodem różnic w żyzności gleby i w zawartości węgla w glebach krajobrazów lessowych. C) Gleby w badanych krajobrazach wykazują znaczną degradację, którą nasilają obecne kierunki użytkowania gruntów. Analizę przeprowadzono zarówno na poziomie krajobrazu, jak i na poziomie zlewni. Zlewnie reprezentatywne do badań terenowych wybrano na podstawie gradientu rzeźby terenu w oparciu o analizę skupień zgodnie z klasyfikacją indeksu chropowatości terenu (Topographic Ruggedness Index). W zlewniach wykonano odkrywki glebowe w układzie katenalnym, a następnie w laboratorium określono fizyczne i chemiczne parametry gleb. W latach 2013-2014 wykonano i sklasyfikowano 366 odkrywek, a 243 próbek glebowych poddano analizie laboratoryjnej w celu ustalenia ich parametrów geochemicznych. Dodatkowo dla 83 próbek ustalono uziarnienie. Algorytm Random Forest oraz analiza czynnikowa wyników laboratoryjnych wykazują, że różnice między glebami obszarów lessowych można najlepiej wyjaśnić różnicami C/N, N, PWK, pH, K, OWO oraz różnicami w udziale RWO w OWO. Na wymienione powyżej parametry bezpośrednio wpływają prawie wyłącznie sposoby gospodarowania. Ponadto na podstawie testu Manna–Whitneya oraz testu Levene’a jednorodności wariancji dla większości parametrów gleby wykazano istotne statystycznie różnice między badanymi obszarami. Wyjątek stanowią takie właściwości jak: pH, OWO i P . Ich średnie wartości są na obu obszarach porównywalne. Różnią się jednak średnim odchyleniem. Większa zmienność parametrów gleby na Płaskowyżu Proszowickim charakteryzującym się rozdrobnieniem gospodarstw, jest wyraźnie widoczna w skali zlewni. Większa przestrzenna heterogeniczność właściwości gleby została też potwierdzona wynikami badań terenowych. Wyżyna Lessowa w Centralnej Saksonii charakteryzuje się zaś stosunkowo dużą homogenicznością geochemiczną. W przypadku większości pomiarów na Płaskowyżu Proszowickim można było też stwierdzić współzależność między cechami rzeźby terenu a właściwościami geochemicznymi. Ponadto zgodność wyników pomiarów z wynikami wieloletnich analiz gleby prowadzonych w gminach potwierdziła, że wybrana dla tej pracy metoda dobrze obrazuje status quo gleb użytkowanych rolniczo na obszarach lessowych. Stosunek C/N w największym stopniu różnicuje gleby badanych obszarów lessowych. Wskazuje on na dużą dynamikę wymiany organicznych składników gleby na terenach uprawnych obu porównywanych obszarów. Zakres wartości stosunku C/N na Wyżynie Lessowej w Centralnej Saksonii jest znacznie węższy i osiąga wartości, które w warunkach zwykłego użytkowania rolnego charakteryzują gleby z silną degradacją próchnicy. Można to interpretować jako wynik dużego nawożenia. Zbadano także wpływ różnorodnych mechanicznych metod uprawy na stosunek C/N. Do weryfikacji wyników wykorzystano wartości 25-letnich, pomiarów na obszarze gruntów ornych i obszarach, gdzie wykorzystywane są metody ochrony gruntów. Wykazano, że metoda uprawy ma nieznaczny wpływ na stosunek C/N w poziomie próchniczym. Mając na uwadze powyższe, można zasadniczo potwierdzić hipotezę A, zgodnie z którą gleby obszarów lessowych podobnych pod względem środowiska przyrodniczego, różnią się znacznie ze względu na inne ich użytkowanie rolne. W świetle wyników niniejszej pracy hipoteza B musi natomiast zostać częściowo odrzucona. Według tej hipotezy rozdrobnione i przemysłowe rolnictwo, mają odmienny wpływ na żyzność gleby i ilościowy stosunek węgla do azotu. Średni stosunek węgla do azotu był zaś na ogół wysoki w obu obszarach, co wskazuje na dobry dostęp do substancji odżywczych. Różnica między porównywanymi obszarami wynika głównie z faktu, że odsetek niestabilnych frakcji węgla, jak i jego całkowita ilość są na Płaskowyżu Proszowickim znacznie niższe mimo podobnej zawartości węgla organicznego. Jest to dowód na wyższą jakość próchnicy na badanym obszarze w Polsce. Gleby obu obszarów są natomiast ponadprzeciętnie zaopatrywane w pozyskiwane z roślin fosforany. Hipotezie głoszącej, że na małorolnym Płaskowyżu Proszowickim można zanotować niższe ich wartości, przeczą pomiary wskazujące, że wartości fosforanów są na podobnym poziomie w obydwu obszarach. Wynika to z intensywnego nawożenia przed 1989 rokiem. W wyniku remobilizacji organicznego i zaabsorbowanego fosforu, obecnie możliwe jest zredukowanie dostawy fosforanu bez negatywnych skutków dla plonów. Podsumowując, trzeba stwierdzić, że również hipoteza C znajduje potwierdzenie. Zgodnie z jej założeniami, gleby obu badanych obszarów wykazują wyraźną degradacje, która jest zintensyfikowana przez obecne kierunki użytkowania gruntów. Rozdrobnienie gruntów przyczyniło się do pow-stania niejednorodnej mozaiki glebowej, dla której charakterystyczna jest fizyczna degradacja gleby. Rozdrobnienie gruntów utrudnia wprowadzanie zabiegów ochrony gleby i zapobieganiu erozji. Obszary rolnictwa przemysłowego cechuje zaś przede wszystkim chemiczna degradacja gleb, tj. zmniejszenie ilości próchnicy i pogorszenie jej jakości. To, pozytywne z punktu widzenia ochrony gleby, tradycyjne użytkowanie gruntów musi być oceniane pod kątem oddziaływania herbicydów na środowisko przyrodnicze. Ponadto, podczas konsolidacji gruntów na Wyżynie Lessowej w Centralnej Saksonii usunięto dużą liczbę ekologicznie ważnych elementów krajobrazu. Flora i fauna, którą można było kiedyś porównać z dzisiejszym Płaskowyżem Proszowickim, uległa trwałemu zniszczeniu. Obydwa systemy rolnicze nie są zatem obecnie modelem zrównoważonego użytkowania gruntów.:Abbildungsverzeichnis ..... V Tabellenverzeichnis ..... VIII Abkürzungsverzeichnis ..... VIII Zusammenfassung ..... IX Abstract ..... XII Streszczenie ..... XV 1. Einleitung und Fragestellung ..... 1 1.1 Problemstellung und Verortung der Arbeit ..... 1 1.2 Zielstellung der Arbeit ..... 3 2. Untersuchungsgebiete und Stand der Forschung ..... 5 2.1 Die Untersuchungslandschaften ..... 5 2.1.1 Das Proszowice Plateau (Płaskowyż Proszowicki) ..... 6 2.1.2 Das Mittelsächsische Lösshügelland ..... 12 2.1.3 Vergleichbarkeit der Untersuchungslandschaften ..... 19 2.2 Physikalische Bodendegradation und Heterogenitäten des Bodenmosaiks in den Untersuchungslandschaften ..... 21 2.2.1 Physikalische Bodendegradation auf dem Proszowice Plateau und in Lössgebieten im Süden Polens ..... 21 2.2.2 Physikalische Bodendegradation im Mittelsächsischen Lösshügelland ..... 24 2.3 Geochemische Bodendegradation – Stand der Forschung ..... 26 2.3.1 Das Corg/Nt-Verhältnis in Lössböden. ..... 26 2.3.2 Heißwasserlöslicher Kohlenstoff und Stickstoff im Boden. ..... 28 2.3.3 Phosphate im Boden ..... 29 2.3.4 Kalium in ackerbaulich genutzten Oberböden ..... 34 3. Methoden ..… 37 3.1 Methodisch-theoretische Vorüberlegungen ..... 37 3.2 Bodenkundliche Methoden: Standortauswahl, Gelände- und Labormethoden ..... 37 3.2.1 Standortauswahl: Methoden zur Auswahl von Teiluntersuchungsgebieten für die bodenkundliche Standortansprache. ..... 37 3.2.2 Geoökologische und bodenkundliche Gelände- und Labormethoden ..... 46 3.2.3 Methoden zur statistischen Auswertung ..... 48 3.2.4 Ergänzende Datensätze für bodenkundliche Auswertungen ..... 48 4. Ergebnisse und Diskussion der Bodenverhältnisse in den Untersuchungsgebieten ..... 50 4.1 Ergebnisse der Auswahl von Teiluntersuchungsgebieten für empirische Bodenanalysen ..... 50 4.1.1 Landschaftsgliederung und Auswahl repräsentativer Teileinzugsgebiete ..... 50 4.1.2 Übersicht der Standort- und Bodenaufnahmen. ..... 55 4.2 Geländebefunde der Bodenverhältnisse in den Vergleichslandschaften ..... 57 4.3 Geochemische Analysen der Böden in den Untersuchungsgebieten ..... 60 4.3.1 Überblick über die Laborergebnisse ..... 60 4.3.2 Abhängigkeiten zwischen Bodenparametern und Relief in den Untersuchungsgebieten ..... 66 4.3.3 Heterogenität und Homogenität des Bodenmosaiks im Vergleich zwischen den Lösslandschaften .....72 4.3.4 C/N-Verhältnisse in den Böden der Untersuchungsgebiete ..... 83 4.3.5 Labiler Kohlenstoff und Stickstoff im Boden ..... 96 4.3.6 Pflanzenverfügbare Nährstoffe Pcal und Kcal im Boden ..... 100 5. Synthese und Ausblick ..... 109 6. Literatur ..... 117 7. Anhang ..... A

Préoccupés par les pratiques agricoles qui nuisent à la santé humaine et environnementale, des réseaux d'agriculteurs équatoriens se sont organisés autour d’une alternative plus durable, l'agroécologie, au moment où une transition nutritionnelle conduit la population rurale à des niveaux sans précédents de surpoids et d'obésité, alors que persistent des carences en micronutriments, créant ainsi un double fardeau de malnutrition. À travers les réseaux d'alimentation alternative (RAA) basés sur l'agroécologie, les agriculteurs et leurs alliés reconnaissent de plus en plus les liens entre les pratiques agricoles saines et la consommation d'aliments sains. De nombreuses publications ont exploré la manière avec laquelle les interventions agricoles peuvent améliorer la nutrition, par exemple, en favorisant la diversité de la production, en augmentant les revenus et en renforçant l'autonomie des femmes. L'agroécologie possède un grand potentiel d’action sur ces mécanismes. Toutefois, comme l'agroécologie se répand souvent en tant que mouvement social plutôt qu'en tant qu'intervention systématique, des recherches empiriques sont encore nécessaires pour évaluer les liens entre l'agroécologie et les pratiques alimentaires des agriculteurs. Cette thèse explore comment les pratiques de production et le capital social promus par les RAA agroécologiques peuvent être associés à des pratiques alimentaires uniques, avec le potentiel de soutenir la santé nutritionnelle face à l'obésité et aux carences en micronutriments. Suivant une approche participative de recherche, un devis mixte séquentiel exploratoire comprenant l'ethnographie, des entretiens avec des informateurs clés, des discussions de groupe et une enquête transversale comparant des agricultrices appartenant aux RAA agroécologiques à leurs voisines agricultrices non participantes a été appliqué. Les résultats montrent que les participantes aux RAA ont obtenu de meilleurs résultats que leurs voisines à travers de multiples indicateurs d'adéquation et de modération alimentaires. Les analyses suggèrent en outre que les RAA agroécologiques soutiennent ces meilleurs résultats nutritionnels en renforçant la diversité de la production et le capital social qui, à leur tour, favorisent la consommation d'aliments issus de l’auto-production et de l'économie sociale (par exemple le troc), ainsi que la consommation d'aliments traditionnels. Ces résultats démontrent empiriquement comment l'agroécologie peut agir sur les mécanismes liant l'agriculture à la nutrition pour favoriser une alimentation saine. Étant donné la nature du mouvement agroécologique mondial, largement auto-disséminé, l'agroécologie peut représenter une ressource endogène importante pour soutenir le bien-être nutritionnel des populations rurales. / Concerned with agricultural practices that harm human and environmental health, networks of farmers in Ecuador have organized around agroecology as a more sustainable alternative. This comes at a time in which a nutrition transition has driven Ecuador’s rural population to unprecedented levels of overweight and obesity, even while micronutrient deficiencies persist, thus creating a double burden of malnutrition. Through agroecology-based alternative food networks (AFNs), farmers and their allies have increasingly recognized the linkages between healthy agricultural practices and healthy food consumption. A breadth of literature explores how agriculture interventions can improve nutritional outcomes, such as by promoting production diversity, increasing incomes and empowering women. Agroecology has much potential to act on these pathways. However, because agroecology often spreads as a social movement rather than as a systematic intervention, empirical research assessing linkages between agroecology and farmers’ dietary practices is lacking. This thesis explores how the production practices and social capital promoted through agroecological AFNs may be associated with unique dietary practices that hold potential to support nutritional health in the face of both obesity and micronutrient deficiencies. To do so, this research implemented a participatory approach and sequential, exploratory mixed method design including ethnography, key informant interviews, focus group discussions and a cross-sectional survey comparing agroecology AFN participants and their non-participant farming neighbours. Findings show that AFN participants out-performed their neighbours on multiple indicators of dietary nutrient adequacy and moderation. Analyses further suggest that agroecological AFNs support these dietary outcomes by strengthening production diversity and social capital, which in turn promote the consumption of foods from own-production and from the social economy (e.g. barter) as well as promote the consumption of traditional foods. These results empirically demonstrate how agroecology can act on agriculture-nutrition pathways to enable healthy diets. Given the largely self-spreading nature of the global agroecology movement, agroecology may present an endogenous resource for supporting rural nutritional well-being.

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[pt] O presente artigo busca explicar como a filantropia influencia o desenvolvimento internacional e pode exercer um papel estratégico para a transição agroecológica nas cidades. Uma linha do tempo histórica elucida a interseção entre a profissionalização do financiamento filantrópico e a expansão do desenvolvimento internacional com foco em analisar o impacto da filantropia no desenvolvimento internacional da agricultura. Argumenta-se ao longo do artigo que organizações filantrópicas familiares possuem responsabilidade e oportunidade estratégica de apoiar a transição agroecológica, especificamente em territórios urbanos, de forma a minimamente compensar apoios filantrópicos prévios à agricultura feitos com pouca preocupação ecológica e social. Recomendações e lições aprendidas são compartilhadas no final do artigo de forma a evidenciar boas práticas replicáveis e gargalos de apoios filantrópicos à agroecologia urbana no Brasil. Para tanto, foram usados como fontes primárias e secundárias: literatura especializada publicada em revistas e eventos, relatórios de transparência e materiais audiovisuais de storytelling de fundações filantrópicas, associações de financiadores, organizações da sociedade civil e internacionais. / [en] This article seeks to explain how philanthropy influences international development and can play a strategic role in the agroecological transition in cities. A historical timeline elucidates the intersection between the professionalisation of philanthropic funding and the expansion of international development with a focus on analysing the impact of philanthropy on the international development of agriculture. It is argued throughout the article that family philanthropic organisations have a responsibility and a strategic opportunity to support the agroecological transition specifically in urban territories, minimally offsetting prior philanthropic grants to agriculture established with little ecological and social concern. Recommendations and lessons learned are shared at the end of the article in order to highlight replicable best practices and bottlenecks in philanthropic support for urban agroecology in Brazil. To this end, specialised literature published in magazines and events, transparency reports and audio-visual storytelling materials from philanthropic foundations, donor associations, civil society and international organisations were used as analysis tools.

Au Québec, la pandémie de la COVID-19 a entrainé de nombreux questionnements face au système alimentaire, sa durabilité et sa résilience. Cette crise sanitaire a révélé les multiples dépendances de la province, notamment aux importations et à une main- d’œuvre étrangère bon marché, tout en exacerbant les problématiques liées à la distance entre le champ et notre assiette. D’autre part, celle-ci a souligné la fragilité socio- écologique du modèle agricole en place. L’agriculture industrielle met de l’avant plusieurs pratiques aux conséquences destructrices si néfastes pour l’environnement et l’Homme. Devant de tels enjeux, des pratiques alternatives en agriculture ont émergé au Québec dans les dernières décennies, telles que des coopératives agricoles, micro-fermes, l’agriculture urbaine, etc., ainsi que le souhait d’une plus grande autonomie alimentaire pour la province. Seulement, en dépit d’une volonté de limiter l’impact environnemental de l’agriculture sur le territoire québécois, la présence de verrouillages juridico-politiques et socio-économiques limitent le développement de ces alternatives. La présente recherche a déterminé, documenté et analysé la nature de ces verrouillages freinant ou empêchant une transition agroécologique du système alimentaire du Québec. En ayant recours à une revue de la littérature, dix entretiens semi-dirigés avec des acteurs clés du secteur agricole et de l’observation sur le terrain, nous avons documenté et analysé les changements, les réalités et les besoins en agriculture en 2022-2023. Cette étude a contribué à l’évaluation des besoins en agriculture et à l’établissement de stratégies de transformation du système alimentaire du Québec, afin qu’il fasse preuve de durabilité, d’autonomie et de résilience. / In Quebec, the COVID-19 pandemic raised awareness about the food system, its sustainability, and resilience. This health crisis revealed the province's multiple dependencies, notably on imports and cheap foreign labor, while exacerbating issues linked to the distance between the field and our plates. It also highlighted the socioecological fragility of the current agricultural model. Industrial agriculture puts forward several practices with destructive consequences that are harmful to the environment and mankind. Faced with such challenges, alternative agricultural practices have emerged in Quebec in recent decades, such as agricultural cooperatives, micro-farms, urban agriculture, etc., as well as the desire for greater food autonomy for the province. However, despite the desire to limit the environmental impact of agriculture in Quebec, the development of these alternatives is hampered by legal, political, and socio-economic lock-ins. This research has determined, documented, and analyzed the nature of these locks hindering or preventing the agroecological transition of Quebec's food system. Using a literature review, ten semi-structured interviews with key actors in the agricultural sector, and field observation, we documented and analyzed the changes, realities, and needs in agriculture in 2022-2023. This study contributed to the assessment of agricultural needs and the establishment of strategies for transforming Quebec's food system so that it demonstrates sustainability, autonomy, and resilience.

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This project is a Bachelor’s thesis conducted by two students at KTH Royal Institute of Technology. The report aims to assess the implementation of sustainable agriculture at the farm Rosenhill, in the Stockholm region in Sweden, and provide potential agroecological solutions. The assessment of the farm functioned as a case study to explore possible ways to improve sustainable practices in agriculture. The method used for assessing agricultural practices in this thesis was drawn from the existing methods IDEA and complemented with the intent to find agroecological approaches. The data gathering was conducted through interviews and observations at the farm, as well as receiving complementing documents from the farm. The data from the interviews and observation was then compiled into a document and divided up into categories, corresponding to the indicators chosen for the analysis. Each individual indicator was first examined individually and, on this ground, concluding comments on the overall implementation of sustainable agriculture were drawn. Results show that the farm is implementing sustainable agriculture the ectively, however, areas of improvement were also identied. The following agroecological practices were further discussed as potential solutions to problems identied at the farm: Intercropping and/or Companion Planting, Cover-cropping and Reduced Tillage, and Agroforestry. / De a projekt är en kandidatexamensarbete skriven av två studenter på Kungliga Tekniska Högskolan (KTH). Rapporten har som syfte att bedöma implementeringen av hållbart jorbruk på odlingen Rosenhill, i Stockholmsregionen, och ge potentiella agroekologiska lösningar. Bedömningen av odlingen fungerade som en fallstudie för att utforska möjliga sätt att förbättra hållbara tillämpningar inom jordbruk. Metoden som användes i detta arbete för att bedöma tillämpningen av jordbruk hämtades från de existerande metoderna IDEA och RISE och komplementerad med avsikten a hitta agroekologiska angreppssätt. Insamlingen av data gjordes genom intervjuer och observationer, samt dokument från odlingen. Data från intervjuer och observationer sattes samman i ett dokument och delades in i kategorier, motsvarande indikatorer valda för analys. Varje individuell indikator analyserades enskilt först och baserat på detta drogs det avslutande kommentarer på den övergripande implementeringen av hållbart jordbruk. Resultaten visar att odlingen implementerar hållbart jordbruk väl, dock kunde förbättringsområden identifieras. Följande tillämpningar av agroekologi diskuterades som potentiella lösningar till problem som identifierades på odlingen: Samodling av lämpliga grödor, Täckningsgrödor och reducerad jordbearbetning och Skogsjordbruk.

La présence de plantes accélère la décomposition de la matière organique du sol (MOS) au travers de l’apport de composés riches en énergie (rhizodépôts et litières) stimulant les microorganismes ; un phénomène appelé « rhizosphere priming effect » (RPE). Une augmentation de la photosynthèse, activité pourvoyeuse d'énergie rhizodéposée, pourrait augmenter le RPE et l’offre du sol en nutriments. Récemment, le modèle SYMPHONY couplant activités photosynthétiques et microbiennes du sol suggère un ajustement de l'offre du sol en nutriments (delta minéralisation-immobilisation) à la demande des plantes. Cependant, le rôle clé de la photosynthèse sur cet ajustement offre-demande reste à étudier expérimentalement.L’objectif général de la thèse est d'étudier le rôle des interactions des activités photosynthétiques et microbiennes du sol dans les régulations des flux de carbone (C) et d'azote (N) des écosystèmes. Trois écosystèmes types ont été étudiés : la prairie, la monoculture de blé et un nouveau système de culture (NSC) associant blé et plantes pérennes de la prairie. Nous émettons l’hypothèse que les plantes pérennes, via une activité photosynthétique pourvoyant les microorganismes en énergie tout au long de l'année, sont essentielles à l'ajustement offre-demande en N. De nombreux défis techniques ont été relevés afin de construire une plateforme expérimentale de 40 mésocosmes sous éclairage et température naturels. Cette plateforme permet de coupler marquage 13C des plantes, mesures continues des échanges de CO2, du RPE, de la production végétale, du stockage de C du sol, le taux de minéralisation-immobilisation d'N et du lessivage d'N. Ce dispositif nous a permis de déterminer la contribution du RPE dans les flux de C des écosystèmes comprenant la production nette de l’écosystème (NEP), la production primaire brute (GPP) et la respiration de l’écosystème (RE) exprimées en g C m-2 24h-1. Nous avons montré une relation positive linéaire entre (1) RPE et GPP et (2) RPE et biomasse aérienne (AGB) (g C m-2). A partir de ces relations, le RPE peut être prédit en utilisant les équations suivantes : (...). Nous montrons un ajustement offre-demande de l’N au cours des saisons : une forte activité photosynthétique (printemps) est liée à un RPE et un delta minéralisation-immobilisation d’N élevés alors qu’une faible activité photosynthétique (automne) est liée à un RPE et un delta minéralisation-immobilisation d’N faibles. Cet ajustement était observé dans la prairie et dans le NSC mais pas en monoculture de blé. Logiquement, la lixiviation d’N était importante en monoculture de blé alors qu’elle était quasi nulle en prairie et dans le NSC. Après deux années de maintien des trois écosystèmes types, la production aérienne totale du NSC était équivalente à la prairie, tous deux étant supérieurs d’environ un facteur deux à la monoculture de blé. Ces résultats confirment l’importance des plantes pérennes dans la synchronisation offre-demande de l’N. L’ensemble de ces investigations souligne l’importance des activités des plantes et des processus rhizosphériques dans la régulation des cycles CN des écosystèmes. Ces régulations pourront être étudiées in situ et à l'échelle globale grâce aux proxys de ces processus rhizosphériques (RPE, ajustement offre-demande) déterminés dans la thèse. Des activités photosynthétiques et rhizosphériques tout au long de l'année sont essentielles à l'ajustement offre-demande en nutriments conduisant à une forte production primaire, à la fermeture des cycles des nutriments et au stockage de MOS. Ces découvertes offrent l'opportunité de construire de nouveaux systèmes de culture, à l'image de l’association blé-plantes pérennes étudiée, à hautes performances agro-environnementales. / The presence of plants accelerates the decomposition of soil organic matter (SOM) through the supply of energy-rich compounds (rhizodeposits and litter) stimulating microorganisms; a phenomenon called rhizosphere priming effect (RPE). An increase of photosynthesis, supplying soil with rhizodeposited energy, could increase the RPE and soil nutrients offer. Recently, the SYMPHONY model coupling photosynthesis and soil microbial activities suggested an adjustment of the soil nutrient offer (delta mineralization-immobilization) to plant demand. However, the key role of photosynthesis in this offer-demand adjustment needs to be investigated experimentally.The general objective of the thesis is to study the role of interactions between photosynthesis and soil microbial activities in the regulation of carbon (C) and nitrogen (N) fluxes of ecosystems. Three ecosystem types were studied: grassland, wheat monoculture and a new cropping system (NSC) where wheat and perennial grassland species were intercropped. We hypothesize that perennial species, through a continuous photosynthetic activity supplying microorganisms with energy over the year, are essential for offer-demand adjustment.Many technical challenges were overcame to build an experimental platform of 40 mesocosms under natural light and temperature. This platform allows to couple 13C labeling of plants, continuous CO2-exchange measurements, RPE, plant production, soil C storage, N mineralization-immobilization turnover and N leaching.This experimental platform allowed us to determine the contribution of RPE to C fluxes of ecosystems including net ecosystem production (NEP), gross primary production (GPP) and ecosystem respiration (ER) expressed in g C m-2 24h-1. We found positive linear relationships between (1) RPE and GPP and (2) RPE and aboveground biomass (AGB) (g C m-2). Using these relationships, the RPE can be predicted with the following equations: (...).We show an adjustment of soil N-offer to plant N-demand across seasons: a high photosynthetic activity (spring) is linked to high RPE and delta mineralization-immobilization of N whereas a low photosynthetic activity (autumn) is linked to low RPE and delta mineralization-immobilization of N. This adjustment was observed in grassland and NSC but not in wheat monoculture. Consistently, N leaching was high in wheat monoculture while it was almost null in grassland and NSC. After two years of establishment of the three ecosystems, the total aboveground production of the NSC was equivalent to the grassland, each being about twice as high as the wheat monoculture. These results confirm the importance of perennial species in the offer-demand adjustment of N.Our findings underline the importance of plant activities and rhizosphere processes in the regulation of ecosystems C N cycles. Using the proxies of rhizosphere processes (RPE, offer-demand adjustment) provided in the thesis, further studies could investigate these regulations in situ and at the global scale. The presence of photosynthetic and rhizospheric activities over the year are essential for offer-demand adjustment of nutrients leading to high primary production, closing nutrient cycles and SOM storage. These findings offer the opportunity to build new cropping systems such as the wheat-perennial species studied, with high agro-environmental performances.

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