Landwirtschaft im Spannungsfeld von Klimawandel und ... · niz-. “Landwirtschaft im Spannungsfeld...
Transcript of Landwirtschaft im Spannungsfeld von Klimawandel und ... · niz-. “Landwirtschaft im Spannungsfeld...
Leib
niz
-Zentr
um
für
Agra
rlandsc
haft
sfors
chung (
ZALF)
e. V.
“Landwirtschaft im Spannungsfeld von Klimawandel und globaler
Marktentwicklung”
- welche Perspektive hat unsere Landwirtschaft -
Frank Eulenstein
Leibniz - Zentrum für Agrarlandschaftsforschung, Müncheberg
Westfälisch-Lippischer Landwirtschaftsverband e.V.
20. Januar 2015
Oestinghausen
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e. V.
1928 – 1945 Kaiser-Wilhelm-Institut für Züchtungsforschung
1945 – Weiterführung als Max-Planck-Institut für
Züchtungsforschung in Köln-Vogelsang
1945 – 1951 Neubeginn in Müncheberg
1952 – 1969 Institut für Acker- und Pflanzenbau
1970 – 1991 Forschungszentrum für Bodenfruchtbarkeit
ab 1992
Leibniz-Zentrum für
Agrarlandschaftsforschung
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e. V.
ZALF-Campus
Direktorat/Verwaltung
Bodenlandschaftsforschung
Landschaftswasserhaushalt
Gutshof
Landschaftsstoffdynamik
Forschungsstation
Landschaftssystemanalyse
+ Rechenzentrum
Deutsches Entomologisches
Institut
Landschaftsnutzung/-ökologie
Forschungsstation
Sozioökonomie
Forschungsstation
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e. V.
S Seit die Erde existiert ist sie klimatischen Veränderungen unterworfen
Soest vor 220.000 Jahren? (Foto: Eulenstein 1991/Island)
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e. V.
Mögliche Änderungen der globalen Lufttemperatur bis 2100
nach IPCC, 2001
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e. V.
Veränderung der Sommerniederschläge
UBA 2013
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Veränderung der Winterniederschläge
UBA 2013
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e. V.
Veränderung der
Jahresdurchschnittstemperatur
UBA 2013
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e. V.
1. Regionalisierung für Brandenburg nach
Berechnungen des PIK-Potsdam, (Gerstengabe
2003) auf der Grundlage des A1B-CO2 des IPCC)
2. Keine Veränderung der Landnutzung und des
Managements in der Pflanzenproduktion
(Düngung, Bodenbearbeitung etc.)
Annahmen der Kalkulation
Einleitung
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e. V.
Wirtschafts- dünger
organisch
gebundener
Bodenstickstoff
schwer mineralisierbarer Stickstoff
leicht mineralisier- barer Stickstoff
Teilmodell N-MineralisationTeilmodell Wasserhaushalt
pWP FK
Evap
orat
ion
Tran
spira
tion
kapi
llare
r Au
fstie
g
Teilmodell N-Transport
NO3
TeilmodellDenitrifikation
N - Abfuhr
N( )
N, NO2 2 Sättigungs- defizit Niederschlag
Temperatur
Bodenfeuchte
kg NO-N/ha3
Tief
e
Sicker-wasser N-Austrag
atm. NDeposition
N- Fixierung2
Mineral-dünger
Gr undwasser
unge
-sä
ttigt
eZo
ne
Gra
fik: K
. C
. K
ers
ebaum
Struktur des Simulationsmodells HERMES [Kersebaum 1995]
M.
Will
ms e
t al.
Wasserh
au
sh
alt
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e. V.
Düngungsbedarf
Bewirtschaftung von
Wasserschutzgebieten
Sickerwasser
Stoffaustrag
• Bodendaten
• Wetterdaten
– Anbaufrucht
– Stoffzufuhr
– Stoffabfuhr
Sta
nd
ort
L
an
dn
utz
un
g
Verschneidung der Datenebenen
Simulation,
Methoden
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e. V.
Variabilität des Klimas
Müncheberg, (nach Gerstengabe)
-20
0
20
40
60
No
v
92
No
v
93
No
v
94
No
v
95
No
v
96
No
v
97
No
v
98
No
v
99
No
v
00
No
v
01
Te
mp
era
tur
-40
0
40
80
120
Nie
de
rsc
hla
g
Ist-Klima
Klimaszenario
-20
0
20
40
60
No
v
20
45
No
v
20
46
No
v
20
47
No
v
20
48
No
v
20
49
No
v
20
50
No
v
20
51
No
v
20
52
No
v
20
53
No
v
20
54
Te
mp
era
tur
-40
0
40
80
120
Nie
de
rsc
hla
g
Dürreperiode humide Jahreszeit Hilfs-fläche Temperatur Niederschlag
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+20 437 417 ETa aktuell, berechnet [mm]
19
744
10,6
397
457
2046 bis
2054
143
510
9,1
498
569
1993 bis
2001
+234 ETp, potenziell, n. Haude [mm]
+1,5 Jahresdurchschnitts-Temperatur [°C]
-124 Sickerwasser [mm]
-112 Niederschlag [mm]
-101 Niederschlag, bodenwirksam [mm]
Differenz 2046 -
2054 minus 1993 - 2001
Kenngrößen des Wasserhaushaltes der
landwirtsch. Nutzflächen
Ergebnisse
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0
300
600
1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 MwWasserhaushalt [mm/a]
NS
NS
bodenw.
ETa
Sicker-
wasser
0
50
100
150
200
250
1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001
Stoffausträge
[kg/(ha*a)]
S-
Austrag
N-
Austrag
0
50
100
150
200
250
300
3501983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001
Konzentration
[mg/L]
SO4-Konz.
NO3-Konz.
Datenbasis: Flächenbilanz +
Simulationsrechung
Ist-Klima: simulative Berechnung von:
Wasserhaushalt, Stoffausträge und Konzentrationen
Ergebnisse
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Date
nba
sis
: F
lächenbila
nz +
S
imula
tionsre
chun
g
0
300
600
2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2051 2052 2053 2054 MwWasserhaushalt
[mm/a]NS
NS
boden
w.
ETa
Sicker-
wasser
0
50
100
150
2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2051 2052 2053 2054 MwStoffausträge
[kg/(ha*a)] S-
Austrag
N-
Austrag
0
200
400
600
800
1.000
2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2051 2052 2053 2054 Mw
Konzentration
[mg/L]
SO4-Konz.
NO3-Konz.
Klimaszenario: simulative Berechnung von:
Wasserhaushalt, Stoffausträge und Konzentrationen
Ergebnisse
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e. V.
Differenz der simulativ berechneten jährlichen Sickerwasser-Rate 2046 – 2054 minus 1993 - 2001
9-jähriges Mittel
0 5 KilometerN
Differenz der Sickerwasserrate
(mm/a) bis -60
-60,1 bis -80-80,1 bis -100-100,1 bis -120
-120,1 bis -140-140 bis -160
< -160
Da
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ba
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: F
läch
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bila
nz +
M
od
elli
eru
ng
+ W
ette
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es P
IK
Ergebnisse
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N
0 5 Kilometer
NO Konzentration 3
mg/l
< 150150.1 - 300300.1 - 450450.1 - 600600.1 - 750
750.1 - 900> 900
Nitrat-Konzentration im Sickerwasser – im Mittel der Jahre 1993 - 2001
Ergebnisse
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e. V.
N
0 5 Kilometer
NO Konzentration 3
mg/l
< 150150.1 - 300300.1 - 450450.1 - 600600.1 - 750
750.1 - 900> 900
Nitrat-Konzentration im Sickerwasser -
Klimaszenario
Ergebnisse
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e. V.
Zu erwartende Änderungen des Wasserhaushaltes für den Fall, dass die Annahmen des Klimaszenarios zutreffen:
• Rückgang der Niederschläge, nach derzeitiger
Datenlage um etwa 100 mm,
• Sickerwasserbildung wird nach derzeitiger
Datenlage von rund 140 mm/a auf < 20 mm/a
sinken
Erträge und Ertragssicherheit, Stoffausträge
Zusammenfassung
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Potenzielle
Sickerwasser-
menge in Deutschland
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Grundwasser-Neubildung bei unterschiedlichen
Nutzungsformen Standort Süchteln, Niederrhein
mm/a mm/a mm/a
181 149 0 Wald
271 155 0 Weide
351 233 108 Acker
936 749 627 Niederschlag
Feuchtjahr
1987/88
Normaljahr
(vieljähriges.
Mittel)
Trockenjahr
1989/90
Quelle: Eulenstein, Drechsler, 1992
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e. V.
Aktuelle Evapotranspiration und Verhältis der aktuellen zur potenzielle
Evapotranspiration
in verschiedenen Ökosystemen in Turew (Polen)
Eakt / Epot %“Acker”100%= mm/a
1,09 110 478 Acker + Nadelwald (30%)
1,06 107 464 Acker + Nadelwald (20%)
1,03 104 449 Acker + Nadelwald (10%)
1,05 106 460 Acker + Laubwald (30%)
1,03 104 452 Acker + Laubwald (20%)
1,01 102 443 Acker + Laubwald (10%)
0,73 73 317 Brache
1,42 143 620 See
1,41 142 616 Nadelwald
1,26 127 552 Laubwald
1,10 111 482 Grünland
0,99 100 434 Acker
Verhältnis akt. zu pot. Evapotranspiration
Evapotranspiration Landschaftstyp
Quelle
: R
yszkow
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edzio
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19
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),
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chnungen
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H. Wittenberg:
Aufforstung und Landnutzung - die Veränderung des Wasserhaushaltes in der Lüneburger Heide
Bewaldung und Schafpopulation Regierungsbezirk Lüneburg
0
100
200
300
400
1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990
Heid
schnucken *
1000
10
20
30
40
Wald
fläche
%
Wald
Schafe
LK Uelzen
RB Lüneburg
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H. Wittenberg: Aufforstung und Landnutzung –
die Veränderung des Wasserhaushaltes in der Lüneburger Heide
Hösseringen bei Suderburg
Wald und Heide 1898 TK 25 3128
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H. Wittenberg: Aufforstung und Landnutzung –
die Veränderung des Wasserhaushaltes in der Lüneburger Heide
Hösseringen bei Suderburg
Wald und Heide 1994 TK 25 3128
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e. V.
H. Wittenberg – Universität Lüneburg - Suderburg
Mittlere jährliche Wasserbilanz Ilmenau am Pegel Bienenbüttel, bezogen auf
die Gesamtfläche des Einzugsgebietes (AE = 1430 km2) Einfluss der Grundwasserentnahmen (Feldberegnung, Wittenberg, 1998)
0
100
200
300
400
500
600
700
1888 1908 1928 1948 1968 1988
Nie
ders
chla
g
mm
/a
0
100
200
300
400
500
600
700
ET
ET Wald
Entnahme
Abfluss
Verdunstung ET
Abfluss
Verdunstung ET Wald
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e. V.
• Exkurs:
Die Landwirtschaft gewährleistet
Grundwasser-Neubildung
Die Landwirtschaft speist ökologisch
wertvolle Feuchtgebiete
“IstStickstoff-Auswaschung ein
gesellschaftliches oder ein ökologisches
Problem”
Leib
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e. V.
Ertragsdifferenzen zwischen Ist-Situation (2000) und
Klimaszenario nach Gerstengabe für 2050
W.
Mir
schel et
al.
Ert
rag
sp
rog
no
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Leib
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e. V.
** Grundlage: ertragswirksamer CO2-Einfluß aus dem FACE-Experiment der FAL Braunschweig (gemittelt über Fruchtarten und Jahre), bezogen auf
465 ppm im Jahre 2050
- 4 - 9 1 Zuckerrüben
- 6 - 11 7 Winterraps
- 2 - 7 0,6 Sommerraps
- 9 - 14 0,3 Kartoffeln
0,5 - 5 1 Winterweizen
- 0,3 - 6 22 Winterroggen
0,5 - 5 6 Wintergerste
1 - 4 6 Triticale
1 - 4 0,4 Sommerweizen
0,3 - 5 1 Sommergerste
0,1 - 5 0,3 Hafer
- 3 - 8 10 Silo-Mais
- 8 - 13 0,4 Kleegras
- 7 - 12 1 Luzerne
Ø Ertragsveränderung (mit CO2
(% ,**Ø Ertragsveränderung
(ohne CO2, %) Anbauanteil
(%)
Fruchtart
- Ertragsvergleich 2000 vs. 2050 -
Ergebnisse
Leib
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e. V.
• Wie steht die Deutsche Landwirtschaft zukünftig im globalen Kontext
•
Folgewirkungen veränderter Klimabedingungen für
die Landwirtschaft- was ist zu erwarten?
Leib
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e. V.
KWB=
Niederschlag-
Verdunstung+/-
Speicher-änderung
BIOME-BGC
NCAR CLM v3.0
Global drying trends
Leib
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e. V.
The 2001-2007 Drought
Including El Niño in 2002/03 & 2006/07
Red colours show 5th & 10th percentile rainfall,
Blue 90th percentile
The Prolonged Drought Since 2001 From: Colin Grant, Australian Government, Bureau of Rural Science
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e. V.
Media Coverage
From: Colin Grant, Australian Government, Bureau of Rural Science
Leib
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e. V.
Impact on Water Storages
From: Colin Grant, Australian Government, Bureau of Rural Science
Leib
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e. V.
Cattlestation in Zentralaustralien
Leib
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e. V.
Der Fink-River in Zentral-Australien
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e. V.
PRECIPITATION TEMPERATURE
The two regions with larger changes
in Precipitation are
Southeast and Northeast Brazil
and the La Plata basin region.
Larger increase of
Temperature over
Central South America
Südamerika in 50 Jahren From: CLARIS 2006
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e. V.
Landschaftsstruktur in der Parana
Leib
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e. V.
Lincoln University –
Agriculture & Life
Sciences
Feldexkursion südlich
Christchurch
Leib
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e. V.
Lincoln University –
Agriculture & Life
Sciences
Lysimetersstation
Dairy-Farm
mit 6 GV/ha
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e. V.
Lincoln University –
Agriculture & Life
Sciences
Feldexkursion südlich
Christchurch
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e. V.
Russland,
Region Krasnodar,
Reisanbau auf
überfluteten
Schwarzerden
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e. V.
• Für Mitteleuropa - volkswirtschaftlich
- kein extremes Abfallen der mittleren Ertragspotentiale
- Mitteleuropableibtrelative“Gunstlage”
- deutliches Ansteigen der Erzeugerpreise durch Steigerung
der weltweiten Nachfrage nach Lebensmitteln, bei gleichzeitiger
Verschlechterung der Produktions- bedingungen in wichtigen
Produktionsgebieten
- deutliches Ansteigen der Erzeugerpreise durch Steigerung
der weltweiten Nachfrage nach Energie
Folgewirkungen veränderter Klimabedingungen für
die Landwirtschaft- was ist zu erwarten?
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e. V.
BWR = 07. Juni, [158]
s = 4.8 d (1961-2000)
MIN = 26.05. [146], 2000
MAX = 16.06. [167], 1962
DIFF = 21 Tage
Daten: DWD
PhPhäänologie des Winterroggen in Deutschland, 1961nologie des Winterroggen in Deutschland, 1961--20002000
n=304
Müller, 2002
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e. V.
Schossbeginn
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
0
10
20
-10
-20
Jahr
R
31 (
Tag
e)
1961-2000: 116 (26.04.)
Schossbeginn beim Winterroggen in Deutschland (Anomalien Schossbeginn beim Winterroggen in Deutschland (Anomalien
zur Periode 1961zur Periode 1961--2000)2000)
Chmielewski et al. 2004
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e. V.
Ernte / Vollreife
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
0
10
20
-10
-20
Jahr
R
89 (
Ta
ge)
1961-2000: 219 (07.08.)
Erntebeginn beim Winterroggen in Deutschland (Anomalien Erntebeginn beim Winterroggen in Deutschland (Anomalien
zur Periode 1961zur Periode 1961--2000)2000)
Chmielewski et al. 2004
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e. V.
World Population 6,756,528,577
The Challenge: Sustainable Management of an Ever-Changing Planet
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ZALF)
e. V.
Zusammengefasste Entwicklung des
Verbrauchs pflanzlicher Erzeugnisse nach
Verwendungskategorien Titel: World Agriculture: Towards 2015/2030. An FAO perspective...
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e. V.
Deutschland - Import von landwirtschaftlichen Produkten
Quelle: FAO
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e. V.
Global Crop Cover
Change 1700 to 1992
Fraction of Grid Cell in Croplands
BIOME 300
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um
für
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ZALF)
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Region Mio.ha
EU 4
RUS,UA 13
USA 15
CDN 2
Lateinamerika 45
SSAfrika 6
Asien,AUS -4
Ausdehnung der weltweiten Ackerflächen: 2000-2020 (Quelle: von Witzke, 2008)
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Markt 2003/05
$/t
2015/17$/t
BasisSznro.
15/17in%
von03/05
Weizen 158 272 172
Mais 106 219 207
sonstiges
Getreide
91 137 151
Ölsaaten 288 492 171
Zucker 250 493 197
4. Weltmarktpreise, 2003/05 -2015/17
Quelle: von Witzke et al., 2009
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Welt-Weizenerträge (t/ha) 2010/11 ermittelt nach: Marktbericht 24.5.2012, Toepfer-International
0
1
2
3
4
5
6 USA
Kanada
Argentinien
Australien
China
Indien
Russland
Ukraine
Kasachstan
EU-27
Welt
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F Fazit für den Bodenmarkt Weltweit
• Die Nachfrage nach Agrarprodukten steigt rapide
• Landwirtschaftliche Nutzfläche wird immer knapper
• Der Klimawandel verrigert Weltweit die Flächenproduktivität
• Landwirtschaftliche Nutzfläche wird durch Landnutzungsänderung vermehrt
• Landwirtschaftliche Nutzfläche ist wertstabil
• Landwirtschaftliche Nutzfläche und deren Produktion steigt im Wert
• Landwirtschaftliche Nutzfläche ist ein atraktives Investment
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La Landcrabbing versus Offshorefarming/
agricultural land banking
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17.02.2012 Seite 8
Nachfrage
Internationale Landakquirierung 227 Mio. ha Land in Entwicklungsländern,
eine Fläche so groß wie Nordwesteuropa,
wurden seit 2001 verkauft, gepachtet,
lizensiert oder sind derzeit in Verhandlung Akteure sind überwiegend internationale
Investoren aus dem Finanzsektor und dem
Agribusiness
Anlagefonds von Plantagenkonzernen
Private Equity Fonds
Agrarunternehmen Mangelnde Transparenz und Geheimhaltung
lassen vermuten, dass der reale Maßstab des
globalen Landhandels um ein vielfaches
größer ist land acquisition ≠ land grabbing
Land Matrix Partnership, 2011 in Oxfam, 2011:5
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17.02.2012 Seite 9
Nachfrage
Internationale Landakquirierung
International Land Coalition, 2011
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17.02.2012 Seite 10
Blase‘ im Land- und Grundstücksmarkt bedroht die Stabilität der Finanzmärkte (UNESCAP, 2011)
Nachfrage
Int. Landakquirierung - ‚agricultural land banking‘ Landspekulation / ‚agricultural land banking„
= Landaneignung zum Zweck der Weiterveräußerung nach Wertsteigerung fruchtbares Land wird durch Investoren
großflächig ‚blockiert‘ statt genutzt
Landpreis steigt über den
produktiven Wert des Landes an von 56 Mio. ha analysierter
Landhandelsfläche blieben 80% vorerst
gänzlich ungenutzt (Weltbank, 2011)
‚agricultural land banking‘
“Farmland is going to be one of the best investments of
our time.“ Jim Rogers, Investor
Crawshaw, 2009 in Oxfam, 2011
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Fazit für den Bodenmarkt für NRW
• Landwirtschaftliche Nutzfläche wird immer knapper
• Landwirtschaftliche Nutzfläche und deren Produktion steigt im Wert
• Immer mehr Investmentgruppen, Kapitalgesellschaften und“Nichtlandwirte”
kaufen Landwirtschaftliche Nutzflächen
• Preise für Land und Pachten steigen rasant
• Für nicht intensive Produktionsverfahren steigen die Preise und Pachten so
sehr, dass sie in der Konkurenz um Flächen keine Chance haben
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• Haben Sie Kinder?
- Sorgen Sie dafür, dass sie eine landwirtschaftliche
Ausbildung absolvieren!
• Haben Sie Geld?
- Kaufen Sie Ackerland und investieren Sie in die Veredelung!
Folgewirkungen veränderter Klimabedingungen für
die Landwirtschaft- was ist zu erwarten?