Computermodelle berechnen optimale Nutzung und Bewirtschaftung von Landflächen

Wie wirkt sich der Anbau von Pflanzen für die Energiegewinnung auf die Preise von Lebensmitteln aus?

Das ist eine der derzeit drängenden Fragen für Politik und Gesellschaft – und Computermodelle von Gießener Wissenschaftlern können bei der Antwort helfen. Diese Modelle wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 299 „Landnutzungskonzepte für periphere Regionen“ der Universität Gießen entwickelt, der nach zwölf Jahren der Förderung zum Jahresende ausläuft.

Welchen Wert hat eine Landschaft? Lassen sich unterschiedliche Ansprüche an Landschaften miteinander in Einklang bringen oder sind Konflikte bei der Landnutzung unvermeidbar? Ist die landwirtschaftliche Nutzung automatisch mit Einbußen an Wasserqualität oder Artenvielfalt verbunden? Diese und andere Fragen standen im Raum, als der SFB im Januar 1997 seine Arbeit aufnahm. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) förderte ihn mit insgesamt 15 Millionen Euro. Ziel der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler war es, eine Methode zur Bewertung von ökonomisch und ökologisch nachhaltigen Formen der Landnutzung zu erarbeiten.

Dabei sollten unterschiedliche Funktionen einer Landschaft – etwa die Produktion von Agrar- und Forsterzeugnissen sowie von ausreichendem und sauberem Trinkwasser, Klimaregulierung oder Erholungswerte – vergleichend analysiert und ihr Beitrag für die Gesellschaft beurteilt werden. Die Arbeiten waren vom ersten Tag an interdisziplinär angelegt. So forschten unter anderem Juristen, Betriebswirte, Hydrologen, Ökologen und Soziologen zusammen – mit Erfolg. Denn nun liegt eine Methode vor, mit der verschiedene Umweltgüter miteinander verglichen werden können. Dadurch ist es möglich, vereinfacht ausgedrückt, tatsächlich „Äpfel mit Birnen“ zu vergleichen.

Kernstück der neuen Methode ist ein Verbund von Computermodellen, die die Prozesse in verschiedenen Landschaften abbilden und deren funktionale Beziehungen in Zeit und Raum mathematisch darstellen können. Dank dieses Netzwerkes ist es möglich, einen Blick in die Zukunft zu werfen und unmittelbar Antworten auf drängende Fragen im Bereich der Landnutzung zu bekommen. Das Modellnetzwerk ist mit der Bezeichnung ITE²M (Integrated Tools for Ecological & Economic Modelling) in die wissenschaftliche Literatur eingegangen.

Die Untersuchungen begannen 1997 im Lahn-Dill-Bergland in Mittelhessen und wurden später in die Wetterau übertragen. Teilkomponenten der im SFB entwickelten Methoden und Modelle konnten auch in anderen Regionen Deutschlands und sogar in China eingesetzt werden. SFB-Sprecher Prof. Dr. Hans-Georg Frede freut sich über das erreichte Forschungsziel und betont: „Großprojekte wie Sonderforschungsbereiche messen ihren Erfolg nicht zuletzt daran, ob sie hinreichend publiziert und Nachwuchswissenschaftler ausgebildet haben.“ Auch dabei habe der Sonderforschungsbereich „Landnutzungskonzepte für periphere Regionen“ Maßstäbe gesetzt. Ausgewählte Ergebnisse wurden in nahezu 1000 wissenschaftlichen Veröffentlichungen publiziert, etwa zur Hälfte in internationalen Fachzeitschriften. Zudem promovierten am Sonderforschungsbereich 95 Nachwuchswissenschaftler, 16 habilitierten hier. Ein Großteil der Habilitierten lehrt inzwischen an anderen Hochschulstandorten Deutschlands.

Der Sonderforschungsbereich 299 endet zwar am 31. Dezember 2008, doch die Arbeiten gehen weiter. Seit Beginn dieses Jahres betreiben die Gießener Wissenschaftler unter Leitung von Prof. Frede einen sogenannten Transferbereich zum SFB – ebenfalls finanziert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. Transferbereiche sind DFG-Förderinstrumente, die das in Großprojekten entwickelte Wissen auf möglichst schnellem Weg in die Praxis bringen sollen. Das ist auch das Ziel des laufenden Transferbereichs „Energiepflanzen, Wirtschaft und Umwelt“, bei dem die Forscher mit der HEAG Südhessische Energie AG (HSE) zusammenarbeiten, die auch einen Teil der Finanzierung übernimmt. Die HSE plant, bis Ende 2012 rund zehn Millionen Euro in den Ausbau von Bioenergie zu investieren. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage nach den ökonomischen und ökologischen Risiken eines verstärkten Anbaus von Energiepflanzen auf Landwirtschaftsflächen. Das im SFB entwickelte Computermodell-Netzwerk wird bei der Beantwortung dieser und weiterer Fragen helfen.

Kontakt:
Prof. Dr. Hans-Georg Frede, Professur für Ressourcenmanagement
Heinrich-Buff-Ring 26-32, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-37380, Fax: 0641 99-19843
E-Mail: Hans-Georg.Frede@umwelt.uni-giessen.de