Modellierung sektoraler, räumlich disaggregierter Treibhausbilanzen und Bewertung von Klimaschutzstrategien auf regionalpolitischer Ebene
Final Report Abstract
In diesem Forschungsprojekt werden die durch die landwirtschaftliche Produktion verursachten Treibhausgasemissionen und das Senkenpotenzial von landwirtschaftlichen Flächen mit dem ökonomisch-ökologischen Regionalmodell EFEM (Economic Farm Emission Model) analysiert. Dabei konnte auf ein von der DFG gefördertes Vorgängerprojekt aufgebaut werden, bei dem ein Modellverbund von EFEM mit dem Ökosystemmodell DNDC (Denitrification Decomposition model) entwickelt wurde. Mit dem Modellverbund der 1. Förderphase lassen sich die Emissionen der durch die Landwirtschaft verursachten Treibhausgase (CO2, CH4, N2O) und dem indirekt wirksamen Klimagas Ammoniak berechnen. Dieser Modellverbund wurde zur Abbildung der Senkenfunktion von Kohlenstoff in und auf landwirtschaftlichen Flächen erweitert. Hierfür sollte mit DNDC der Kohlenstoffhaushalt von Böden modelliert werden und das Modell für den Einsatz mehrjähriger Simulationen angepasst werden. Der Einsatz von DNDC zur Modellierung des Kohlenstoffhaushaltes musste leider verworfen werden. Die Ergebnisse der mehrjährigen Simulationen waren äußerst instabil und ließen sich mit realen Messergebnissen nicht erklären. Stattdessen wurden die Parameter zur Abbildung des landwirtschaftlichen Senkenpotenzials direkt in EFEM integriert. Die im Modell berücksichtigten Kohlenstoffsenken lassen sich in die Teilbereiche "Boden" und Nachwachsende Rohstoffe "NaWaRo" unterteilen. Zur Integration der Parameter zur Abschätzung der Kohlenstoffsenke Boden wurden die IPCC-Richtlinien zu "landuse change & forestry" und die EU-Verordnung zu den "Cross Compliance" verwendet. Für die Analyse der Kohlenstoffsenke "NaWaRo" wurden die Produktionsverfahren in EFEM um die Produktionsverfahren zum Anbau von Bioenergiepflanzen erweitert. Des Weiteren wurde EFEM für die Modellierung der Bundesländer Niedersachsen und Brandenburg erweitert. Zur Berechnung der Reduktionsmöglichkeiten von Treibhausgasemissionen aus Landwirtschaft wurde mit zwei Modellvarianten von EFEM gerechnet. Die Bewertung der Kohlenstoffsenken "Boden" und "NaWaRo" erfolgte für die Bundesländer Niedersachsen und Brandenburg mit EFEM-NS_BB. Dabei zeigte sich, dass die Berücksichtigung der bereits schon in der Referenzsituation durchgeführten Maßnahmen zur Humusakkumulation zu einer deutlichen Verringerung der Treibhausgasbilanz führen würde. Die auf die landwirtschaftliche Fläche bezogene Treibhausgasbilanz könnte z.B. in Niedersachsen von 6,2 auf 5,1 t CO2-Äquivalent reduziert werden. Momentan werden diese in der nationalen Treibhausgasbilanz der Landwirtschaft noch nicht berücksichtigt. Die Modellszenarien zur Ausweitung der Kohlenstoffsenke "Boden" zeigen, dass ein vermehrter Zwischenfruchtanbau und eine Ausweitung der reduzierten Bodenbearbeitung die von der Landwirtschaft ausgehenden Treibhausgasemissionen um bis zu 21 % senken könnten. Dabei werden bei den meisten Modellszenarien sogar Vermeidungsgewinne erzielt. Durch Kohlenstoffsenke "NaWaRo" können die Treibhausgasemission je nach Anbauausdehnung in Brandenburg um fast 72 % und in Niedersachsen um rund 61 % verringert werden. Dies würde allerdings durch die hohen staatlichen Transferzahlungen und Steuermindereinnahmen der derzeitigen nationalen Förderpolitik für erneuerbare Energien zu hohen Vermeidungskosten führen (Niedersachsen: 66 €/t und Brandenburg 124 €/t CO2-Äquivalent). Mit dem in der 1. Förderphase entwickelten EFEM-BW wurden zahlreiche Modellrechnungen zur Bewertung von umweltpolitischen Instrumenten wie Emissionsbesteuerung und Emissionskontingentierung durchgeführt. Dabei zeigte sich bspw., dass in Baden-Württemberg ein Steuersatz 30 € je t CO2-Äquivalent erhoben werden müsste, um die landwirtschaftlichen Treibhausgasemissionen ca. 10 % zu senken. Hierbei käme es zu erheblichen betrieblichen Vermeidungskosten, die im Landesdurchschnitt etwas über 290 €/t CO2-Äquivalent betragen würden. Bei allen Modellszenarien liegen die Vermeidungskosten der Ackerbaubetriebe deutlich unter denen der Veredlungs- und Futterbaubetriebe.
Publications
- Eignung bestehender Modellansätze zur Abschätzung des Reduktionspotenzials und der Vermeidungskosten von Treibhausgasen aus der Landwirtschaft. In: Perspektiven in der Landnutzung - Regionen, Landschaften, Betriebe - Entscheidungsträger und Instrumente. Schriften der Gesellschaft für Wirtschaftsund Sozialwissenschaften des Landbaues e.V. Band 39, S. 211 -220.
ANGENENDT, E., ZEDDIES, J. (2004):
- Modellierung klimarelevanter Emissionen aus der Landwirtschaft Baden-Württembergs. In: Perspektiven in der Landnutzung - Regionen, Landschaften, Betriebe - Entscheidungsträger und Instrumente. Schriften der Gesellschaft für Wirtschafts- und Sozialwissenschaften des Landbaues e.V. Band 39, S. 221 -230.
SCHÄFER, M., ANGENENDT, E., NEUFELDT, H., ZEDDIES, J. (2004):
- Carbon stocks and sequestration potentials of agricultural soils in the federal state of Baden-Württemberg, SW Germany. In: J. Plant Nutr. Soil Sci., 168, 202-211.
NEUFELDT, H. (2005):
- Abschätzung der Emissionen klimarelevanter Gase aus der Landwirtschaft Baden-Württembergs und Bewertung von Minderungsstrategien unter Nutzung eines ökonomisch-ökologischen Regionalmodells. Shaker Verlag, Aachen.
SCHÄFER, M. (2006):
- Disaggregated greenhouse gas emission inventories from agriculture via a coupled economic- ecosystem model. In: Agriculture Ecosystems and Environment, 116, S. 233- 240.
NEUFELDT, H., SCHÄFER, M., ANGENENDT, E., LI, C., KALTSCHMITT, M. ZEDDIES, J. (2006):
- Modeled effects of policy instruments to mitigate greenhouse gas emissions from livestock farming systems in southwest Germany. In: International Congress Series 1293 (2006) 96¿99. Elsevier.
SCHÄFER, M., NEUFELDT, H. (2006):
- Möglichkeiten zur Verminderung von Treibhausgasen aus der Landwirtschaft in den Bundesländern Brandenburg und Niedersachsen. Josef EUL Verlag, Lohmar - Köln.
TRIEBE, S. (2007):
- Mitigation strategies for greenhouse gas emissions from agriculture using a regional economic-ecosystem model. In: Agriculture, Ecosystems and Environment 123 (2008) 305-316.
NEUFELDT, H., SCHÄFER, M. (2008):
