Zur Einschätzung der Auswirkungen einer Wiedervernässungsmaßnahme auf den Stoffhaushalt eines degradierten Niedermoores wurde ein ehemals entwässertes und seit 1996 wieder vernässtes ca. 10 Hektar großes Areal im Randow-Welse-Bruch im nordöstlichen Brandenburg über mehrere Jahre untersucht. Stoffkreisläufe wurden vor allem in Abhängigkeit der sich durch die Wiedervernässung ändernden Redoxbedingungen modifiziert. Obwohl Phosphor, ein die Eutrophierung auslösendes Element, selbst direkt nicht durch einen Wechsel von aeroben zu anaeroben Bedingungen durch die Wiedervernässung beeinflusst wird, änderte sich dessen Mobilität auf Grund der Rücklösung seines Sorptionspartners. Infolge der anhaltend reduzierenden Bedingungen fand nach mehrjähriger Wiedervernässung der Prozess der Rücklösung amorpher Eisen(hydr)oxide statt, wobei der ehemals an diese Verbindungen fixierte Phosphor freigesetzt wurde. Bei Niedermooren, die infolge hoher Gehalte an Eisen(hydr)oxiden ein erhöhtes Phosphor-Freisetzungspotenzial besitzen, sollte eine Wiedervernässung mit gereinigtem kommunalen Abwasser nicht in Erwägung gezogen werden. Die Erfassung der gasförmigen Emissionen ermöglichte eine Berücksichtigung innerhalb der Stoffbilanzierung und eine Bewertung der Wiedervernässungsmaßnahme hinsichtlich ihrer Klimarelevanz. Auf Grund des anaeroben Milieus durch die Wiedervernässung wurde neben Lachgas auch molekularer Stickstoff als gasförmige Stickstoffverbindung gebildet. Gegenüber der entwässerten Lysimetervariante zeigte sich ein positiver Beitrag zur Reduzierung des Treibhauseffektes durch die Wiedervernässung. Jedoch ist die Qualität des Zusatzwassers, das zur Wiedervernässung der Torfprofile des Niedermoores Havelländisches Luch eingesetzt wurde, entscheidend. In eutrophen Niedermoorökosystemen sind nährstoffreiche Wasserzuflüsse aus kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen als Wiedervernässungsmaßnahme geeignet, so dass gereinigtes Abwasser den Landschaftswasserhaushalt stützen könnte. / A formerly drained, and since 1996 rewetted, 10 ha fen site within the Randow-Welse-Bruch fen area in northeastern Brandenurg (Germany) has been investigated for several years to evaluate the impacts of rewetting on nutrient dynamics of the degraded fen. Modifications of nutrient cycles were attributed to changes in redox conditions after rewetting. Although phosphorus which causes eutrophication is not directly influenced by a change from aerobic to anaerobic conditions following rewetting its availability increased due to the dissolution of reactive iron (hydr)oxides where phosphorus was fixed before.With prolonged water-logging phosphorus was released from Fe(III) (hydr)oxides. A lysimeter study was carried out to promote the reuse of purified municipal wastewater as an alternative solution for water supply required during rewetting of fens. Fen soil lysimeters were irrigated with wastewater of the secondary treatment of a municipal wastewater treatment plant over the growing seasons. The objective of this study was to assess how restoration of a degraded fen by means of wastewater usage affects input/output nutrient mass balances. Furthermore, we assessed the effect on trace gas emissions and discussed potential changes in the greenhouse potential. No adverse impact of wastewater utilisation for rewetting the fen soil lysimeters on soil and water quality was found over the period of study with regard to the investigated nutrients and heavy metals. Gaseous fluxes during alternative rewetting were estimated for a consideration within nutrient balances and to evaluate the global warming and cooling, respectively. Besides nitrous oxide dinitrogen was formed and released under anaerobic conditions following rewetting. A potential increase of the nitrate concentration in wastewater would be harmless because a high denitrification of the fen soil would cause a major share of dinitrogen emissions of the total gaseous nitrogen loss.

Klimawandel und Bodendegradation üben Druck auf die Nahrungsmittelproduktion sowie auf die Fähigkeit des Bodens zur Minderung des Klimawandels beizutragen aus. Bodendegradation hat negative Auswirkungen auf die Bodenqualität. Ziel dieser Arbeit ist die Analyse der Effekte von landwirtschaftlich getriebener Bodendegradation, vor allem durch Pflügen und dem Umgang mit Ernterückständen. Es wird ein Überblick über das Thema Bodendegradation gegeben, gefolgt von Erweiterung des globalen Ökosystemmodells Lund-Potsdam-Jena-managed-Land (LPJmL) um eine detaillierte Prozessabbildung von Pflugpraktiken und Effekten von Ernterückständen. Diese ermöglicht die Analyse der Effekten von landwirtschaftlichen Managements auf die Anpassung und Minderung des Klimawandel. Das Modell kann die Effekte von naturerhaltender landwirtschaftlicher Bewirtschaftung (im Englischen bekannt als Conservation Agriculture) auf Kohlenstoffvorräte im Boden und CO2 Emissionen simulieren. Im letzten Teil wird die historische Dynamik der Entwicklung von Bodenkohlenstoff (engl.: Soil Organic Carbon – SOC) und die Effekte von Annahmen zum zukünftigen Management unter unterschiedlichen Klimaszenarien gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die historische Umwandlung von natürlicher Vegetation zu landwirtschaftlicher Fläche bis zu 215 Pg SOC im Boden verloren gegangen sind. Bis zum Ende des Jahrhunderts könnten weitere 38 Pg SOC zusätzlich verloren gehen, wird die heutige landwirtschaftliche Fläche nicht nachhaltig bewirtschaften. Die Bewirtschaftung mit dem Pflug zeigt einen geringen Einfluss auf die Kohlenstoffvorräte des Bodens, während die Wahl der Behandlung von Ernterückständen erheblich Einfluss hat. Die Rückführung von Ernterückständen hat positive Einflüsse auf Bodenwassergehalt und Ernteproduktivität, mit regionalen Unterschieden. Insgesamt zeigen 46% der heute Landwirtschaftsfläche das Potenzial zur Steigerung des Bodenkohlenstoff, während mindestens 52% Kohlenstoff im Boden verlieren könnten. / Climate change and increasing soil degradation put pressure on the global food production systems and the ability of land for climate change mitigation. Additionally, soil degradation has negative implications on soil quality. This thesis analyzes the effects of agricultural-driven global soil degradation, in particular tillage and residue management. At first, a review the state of knowledge on global soil degradation is provided. Soil organic carbon (SOC) decline is one of the major forms of soil degradation on cropland and a useful indicator of the status of soil degradation. Secondly, to study the effects of different pathways of agricultural management on biophysical and biogeochemical flows, the global ecosystem model Lund-Potsdam-Jena managed Land (LPJmL) is extended by a detailed representation of tillage practices and residue management. This improvement of LPJmL allows for the analysis of management-related effects on agricultural mitigation of climate change adaption and the reduction of environmental impacts. The model can simulate the effects of conservation practices on SOC stocks and CO2 emissions. And third, SOC development and the effects of different management assumptions under climate change is analyzed. This shows that approximately 215 Pg SOC was lost due to the historical conversion of natural land to cropland and up to 38 Pg SOC could be additionally lost on already existing cropland until the end of the century if cropland is not managed sustainably. The type of tillage system has small effects on the SOC stocks, while the choice of crop residue treatment is shown to be the main driver governing SOC development. Returning residues to the soil slows the decline of SOC, and positively affects soil moisture and crop productivity, with regional differences. In total, up to 46% of todays’ cropland shows the potential for SOC increase, while at least 52% of cropland today will undergo further SOC loss as a form of soil degradation.

Bodendegradation ist ein wachsendes Problem von Pakistan, die Biomasse Verlust verursacht und hat einen schlechten Einfluss auf die Wirtschaft des Landes. Nordöstlich von der Provinz Punjab, die berühmt für die Reisanbau ist, leidet auch mit diesem Problem. Zusammen mit einigen anderen Gründen, sind institutionelle Aufbau in den Regionen und der Landnutzungsänderungen der Hauptgründe für diesen Abbau. Obwohl das Land ist, die privaten Eigentümern, aber wegen der Störung der bestehenden Eigentumsrechte und die jüngste Stadterweiterung in der Region hat interfamiliären Konflikte zwischen Grundbesitzern im Zusammenhang mit Entfremdung Land provoziert. Diese Konflikte haben ein Potenzial von gefährden ländlichen Setup und der landwirtschaftlichen Produktion des Landes. Das Ziel der Studie ist es, diese Konflikte Ansatz, den Schwerpunkt auf die Notwendigkeit des institutionellen Wandels für die Nutzung von landwirtschaftlichen degradierten Flächen und mögliche Governance-Struktur für Land Umwandlung in Pakistan. Die Organe der Sustainability Framework von Hagedorn et al (2002) wird verwendet werden, und einige politische Empfehlungen gehen abgeleitet werden. / Land degradation is a growing problem of Pakistan, which causes biomass loss and has a bad effect on the economy of the country. Northeast of Punjab province, which is famous for the rice cultivation, is also suffering with this problem. Along with some other reasons, institutional setup in the regions and the land-use change are the main reasons of this degradation. Although the land is owned by private owners, but because of the malfunctioning of existing property rights and the recent urban expansion in region has provoked interfamily conflicts between landowners related to land alienation. These conflicts have a potential of jeopardising rural setup and agriculture production of the country. The aim of the study is to approach these conflicts, focus on the need of institutional change for the use of agricultural degraded lands and possible governance structure for land conversion in Pakistan. The Institutions of Sustainability Framework of Hagedorn et al (2002) will be employed and some policy recommendations are going to be derived

Das übergeordnete Ziel dieser Studie ist es, die Auswirkungen des Eindringens von Salzwasser auf den Reisanbau bei unterschiedlichen Salzgehalten zu analysieren und zu untersuchen, wie Veränderungen in den Reissortenoptionen innerhalb der nördlichen zentralen Küstenregion Vietnams dazu beitragen können, diese Auswirkungen zu reduzieren. Auf Böden mit hohem Salzgehalt, die für den Reisanbau nicht mehr geeignet sind, werden geeignetere Anpassungsstrategien gefordert, indem die Präferenz der Landwirte für verschiedene Anbaufolgen und die Faktoren, die ihre Präferenzen im Zusammenspiel mit verschiedenen Salzgehaltsstufen beeinflussen, untersucht werden. Die Studie untersuchte die Auswirkungen des Salzgehalts auf den Mittelwert und die Variabilität der Reiserträge in vier Gemeinden der Provinz und untersuchte mögliche Änderungen im Portfolio der Reissorten, die Erträge zu steigern und gleichzeitig die Ertragsvariabilität zu verringern. Außerdem wurden die Auswirkungen des Salzwassereinbruchs auf die Produktivität und die technische Effizienz der Reisfarmen im Untersuchungsgebiet bewertet. Im Gegensatz zu bestehenden Studien wurden in dieser Untersuchung die Auswirkungen der Bodenversalzung analysiert. Salztolerante Reissorten können die Erträge sichern, solange der Salzgehalt moderat ist, sind aber ungeeignet, sobald der Salzgehalt hoch ist. Dies führte zur Durchführung eines dritten methodischen Ansatzes, der mit Hilfe eines Choice-Experiments Informationen über die Präferenzen und Motivationen der Reisbauern für die Wahl zwischen dem Portfolio der lokal möglichen adaptiven und transformativen Optionen generierte. Die Adoptionsergebnisse der Befragten bei verschiedenen Versalzungsgraden wurden ebenfalls simuliert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich der Salzgehalt negativ auf die Reiserträge auswirkt, zu einer Erhöhung der Variabilität der Erträge beiträgt und die technische Effizienz von Reis in Abhängigkeit von den Reissorten verringert. / The overall objective of this study is to analyze the impact of saltwater intrusion on rice cultivation at different salinity levels and it also explores how changes in the rice cultivar options within the north central coastal region of Vietnam can help to reduce these impacts. In soils with high salinity levels which are no longer suitable for rice cultivation, more suitable adaptation strategies are called upon through examining farmers’ preference for different crop sequences and the factors affecting their preferences in the interaction with various levels of salinity. The study investigated impacts of salinity on mean and variability of rice yields in four communes of Thua Thien Hue Province and looked at possible changes in the portfolio of rice cultivars, which would offer farmers the potential to increase yields and decrease yield variability simultaneously. I also evaluated the impact of saltwater intrusion on the productivity and technical efficiency of rice farms in the study area. Contrasting to existing studies, this research analyzed season-differentiated impact of soil salinity. Salt tolerant rice varieties can secure yields as long as salinity levels are moderate but are inappropriate once salinity becomes severe. This led to the conduct of third methodological approach that generated information about rice farmers’ preferences and motivations for choosing among the portfolio of locally feasible adaptive and transformative options using a choice experiment. The respondents’ adoption outcomes at different salinity levels were also simulated. The results showed that salinity has negative impact on rice yields, contributes to an increase in variability of yields and reduces rice technical efficiency depending on rice varieties.