京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第22501号 / 農博第2405号 / 新制||農||1077(附属図書館) / 学位論文||R2||N5281(農学部図書室) / 京都大学大学院農学研究科森林科学専攻 / (主査)教授 柴田 昌三, 教授 神﨑 護, 教授 德地 直子 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

Die weltweite Bevölkerungszunahme, sich ändernde Ernährungsgewohnheiten, und die Nachfrage nach Bioenergie erfordern eine Erhöhung der landwirtschaftlichen Produktion. Die Intensivierung bestehender landwirtschaftlicher Flächen ist hierbei eine mögliche Option. Allerdings verstehen wir nur wenig von den räumlichen Mustern der landwirtschaftlichen Nutzungsintensität, da adäquate Datensätze fehlen. Europa ist eine beispielhafte Region, in der eine Intensivierung als auch ein Rückgang der Landnutzung stattfindet. Ziel dieser Dissertation war es Methoden zu entwickeln, die MODIS NDVI Zeitreihen und statistische Daten kombinieren und eine europaweite Kartierung der landwirtschaftlichen Nutzungsintensität ermöglichen. Für eine Einschätzung der landwirtschaftlichen Nutzungsintensität wurden eine Reihe von Intensitätsindikatoren entwickelt und kartiert. Die resultierenden Karten zeigen eine hohe Landnutzungsintensität in West- und Zentraleuropa und dem Mittelmeerraum, gekennzeichnet durch Mehrfachernten und langen Anbauzeiten. Gebiete mit niedriger Intensität lagen in Osteuropa, in Gebirgsregionen sowie in der Extremadura in Spanien, wo Brachland und die Aufgabe von Agrarflächen häufig sind. Die Aufgabe von Agrarflächen ist ein aktueller Prozess der Landnutzungsveränderung in Osteuropa, während die gleichzeitige Rekultivierung ehemaliger Agrarflächen ebenfalls umfassend ist. Diese räumlichen Muster lassen sich mit unterschiedlichen Agrarumweltbedingungen begründen aber auch mit sozioökonomischen Veränderungen wie die Restrukturierung des osteuropäischen Agrarsektors nach 1989 oder die Marginalisierung landwirtschaftlicher Flächen insbesondere in Gebirgsregionen. Die entstandenen Karten belegen das Potential von MODIS NDVI Zeitreihen, komplexe Phänomene landwirtschaftlicher Nutzungsintensität zu erfassen. Diese könnten genutzt werden um Umweltfolgen der landwirtschaftlichen Produktion zu bewerten oder Zielregionen für eine nachhaltige Intensivierung zu identifizieren. / Global population growth, changing diets, and the demand of bioenergy require an increase in agricultural production. Intensifying agricultural production is one pathway to meet increasing demands. However, our understanding of spatial patterns of agricultural land use remains weak since adequate data sets are lacking. Europe is as a prime example for a region that is undergoing both, intensification as well as decreasing agricultural land use. The goal of this doctoral thesis was to develop methodologies that combine MODIS NDVI time series and agricultural statistics to map spatial patterns of land-use intensity across Europe. To assess land-use intensity, a wide range of intensity indicators were mapped. The resulting maps revealed high-intensity areas in Western and Central Europe and the Mediterranean region, characterized by multi-harvests and long crop duration. Low-intensity areas are mostly located in Eastern Europe, in mountain regions and the Extremadura in Spain, where fallow and abandonment land are widespread. Agricultural abandonment is an ongoing land-use change process in Eastern Europe. At the same time, recultivation of formerly abandoned land is widespread as well. These spatial patterns are the result of agro-environmental conditions but also of changes in socio-economic conditions such as the restructuring of the agricultural sector in eastern European countries after 1989, or the marginalization of farmland especially in mountain regions. The resulting maps show the potential of MODIS time series to assess the complex phenomenon of land-use intensity. They may form a basis to assess the environmental outcomes of agricultural production and to identify target regions for sustainable intensification.

Politische und sozioökonomische Rahmenbedingungen haben entscheidenden Einfluss auf Landnutzungswandel; die relative Bedeutung dieser Faktoren untereinander ist jedoch oftmals unklar. Ziel dieser Arbeit ist es, durch die Untersuchung der Auswirkungen der politischen und sozioökonomischen Transformation auf Landnutzungswandel in Osteuropa zu einem besseren Verständnis solcher übergreifenden Einflussfaktoren beizutragen. Am Beispiel des Dreiländerecks Polen-Slowakei-Ukraine in den Karpaten wurden hierzu grenzüberschreitende Landschaftsvergleiche durchgeführt, da solche Vergleiche die Entkopplung der Faktoren allgemeiner Landnutzungstrends von Faktoren länderspezifischer Veränderungen ermöglichen. Darüber hinaus sind die Auswirkungen postsozialistischen Landschaftswandels auf die Karpaten, einem Gebiet mit einzigartigem ökologischen Wert, bisher weitestgehend unerforscht. Mit Hilfe von Landsat TM/ETM+ Satellitendaten aus dem Jahr 2000 wurden rezente Landschaftsunterschiede zwischen Ländern quantifiziert. Auf der Basis von Bildern von 1986-2000 wurde anschliessend überprüft, ob Länderunterschiede auf sozialistischen oder post-sozialistischen Landschaftswandel zurückführbar sind. Die Ergebnisse dieser Analysen zeigten weit verbreiteten Landnutzungswandel nach 1989 als Folge von sich verschlechternden wirtschaftlichen Bedingungen, geschwächten Institutionen und gesellschaftlichem Wandel. Die Länder unterschieden sich jedoch auch deutlich hinsichtlich Forstveränderungen, Brachfallung und Parzellierung von Ackerland. Diese Unterschiede lassen sich durch verschiedene Besitzverhältnisse, Bewirtschaftungsformen und Landreformen erklären. Während sich Polen und die Slowakei landschaftlich seit 1989 annähern, entfernt sich die Ukraine zunehmend. Diese Arbeit unterstreicht die Bedeutung ökonomischer und institutioneller Veränderungen für Landschaftswandel und zeigt, wie unterschiedliche Besitzstrukturen und Landreformen Landschaftswandel beeinflussen. / Broad-scale political and socio-economic conditions are powerful determinants of land use change. Yet, their relative importance is unclear. The main goal of this thesis was to increase the understanding of such broad-scale drivers of land use change by studying how Eastern Europe’s landscapes were affected by the political and socio-economic transition after the fall of the Iron Curtain in 1989. The border triangle of Poland, Slovakia, and Ukraine in the Carpathians was selected as a study area, because cross-border comparisons of land use change allow for decoupling overall trends in the transition period from country specific changes. Moreover, the Carpathians are of exceptional ecological value, but little is known about land use effects on these ecosystems after 1989. Post-socialist land use change was quantified based on Landsat TM/ETM+ images by (1) comparing contemporary (year 2000) landscapes among countries, and (2) using images from 1986 to 2000 to investigate whether differences originated from socialist or post-socialist land use change. Results indicated that forest change, farmland abandonment, and farmland parcelization were widespread in the transition period, likely due to worsening economic conditions, weakened institutions, and societal change. However, land use trends also differed strongly among the three countries due to dissimilar land ownership patterns, land management practices, and land reforms. Poland and Slovakia converged in the transition period in terms of land cover, while Ukraine clearly diverged. This thesis provided compelling evidence of the importance of economic and institutional change for land use change and underpinned the pivotal role of ownership patterns and land management policies. These factors were important to understand land use change in Eastern Europe, and they are likely equally important elsewhere.