Verfasst von Meagan E. Schipanski a, c, *, Mary Barbercheck bMargaret R. Douglas b, Denise M.Finney c, eKristin Haider aJason P. Kaye c, Armen R. Kemanian aDavid A. Mortensen a, cMatthew R. Ryan dJohn Tooker bCharlie White c

Abstrakt

Anbausysteme, die Ökosystemleistungen über die Pflanzenproduktion hinaus erbringen, gewinnen bei Landwirten, politischen Entscheidungsträgern und der Gesellschaft insgesamt an Interesse, doch es fehlen Rahmenbedingungen für die Bewertung und Verwaltung mehrerer Ökosystemleistungen. Am Beispiel der Integration von Deckfrüchten in jährliche Fruchtfolgen präsentieren wir einen Bewertungsrahmen, der: (1) die zeitliche Dynamik einer Reihe von Ökosystemleistungen schätzt; (2) veranschaulicht die Multifunktionalität des Ökosystems unter Verwendung von Spinnenplots; und (3) Schlüsselzeitpunkte für die Optimierung der Vorteile von Ökosystemleistungen und die Minimierung von Kompromissen identifiziert. Unter Verwendung quantitativer Modelle und semi-quantitativer Schätzungen haben wir den Rahmen angewendet, um die zeitliche Dynamik von 11 Ökosystemleistungen und zwei Wirtschaftsmetriken zu analysieren, wenn Deckfrüchten in eine 3-Jahres-Sojabohne eingeführt werden (Glycine max) - Weizen (Triticum aestivum)-Mais (Zea Mays) Rotation in einem typischen mittelatlantischen Klima. Wir haben geschätzt, dass Deckfrüchten 8 von 11 Ökosystemleistungen steigern könnten, ohne die Ernteerträge negativ zu beeinflussen. Wir zeigen, dass bei der Messung von Ökosystemleistungen Angelegenheiten und kumulative Bewertungen aufgrund des episodischen Charakters einiger Dienste und der Zeitempfindlichkeit von Verwaltungsfenstern irreführend sein können. Beispielsweise traten Vorteile der Nährstoffretention hauptsächlich während des Wachstums von Deckfrüchten auf, Vorteile der Unkrautbekämpfung während des Wachstums von Geldernten durch einen Legacy-Effekt von Deckfrüchten und Vorteile von Kohlenstoff im Boden, die über Jahrzehnte hinweg langsam zunahmen. Es bestehen Unsicherheiten bei der Abschätzung der Auswirkungen von Deckfrüchten auf verschiedene Dienste, z. B. die Schädlingsdynamik. Es kam zu Kompromissen zwischen den Vorteilen des Deckfrucht-Ökosystems, den Produktionskosten und den Managementrisiken. Die Unterschiede bei den Produktionskosten mit und ohne Deckfrucht haben sich über 3 Jahre verdreifacht, was hauptsächlich auf Änderungen der Düngemittelpreise zurückzuführen ist. Daher wird die Verwendung von Deckfrucht mit steigenden Düngemittelpreisen oder bei Einführung bescheidener Kostenteilungsprogramme wirtschaftlicher. Rahmenbedingungen wie die hier vorgestellten bieten die Möglichkeit, Ökosystemleistungen zu quantifizieren und den Übergang zu multifunktionaleren landwirtschaftlichen Systemen zu erleichtern.

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