Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im oberen Ouémé-Einzugsgebiet

Problemstellung

Die Landwirtschaft in Benin erfolgt traditionell im Regenfeldbau. Die ohnehin nur gering fruchtbaren Böden können durch unsachgemäße Nutzung schnell erodieren und an Nährstoffen verarmen. Hinzu kommt, dass ein ausreichendes Wasserangebot nur in der Regenzeit gegeben ist, so dass - wenn nicht künstlich bewässert wird - keine ganzjährige landwirtschaftliche Produktion stattfinden kann. Verstärkt durch eine wachsende Bevölkerung kann es so durch Bodendegradation zu einer Verknappung potenzieller Anbauflächen kommen, die in Zukunft die Ernährungssicherung der Bevölkerung gefährden kann.

Eine Ausweitung der Agrarproduktion in die bisher nur wenig genutzten Inland-Valleys könnte einen Beitrag zur zukünftigen Ernährungssicherung darstellen. Die Böden in den Inland-Valleys sind in der Regel fruchtbarer als andere Böden im Einzugsgebiet, da Nährstoffe von den Hängen in diesen Bereich transportiert werden. Gleichzeitig ermöglicht das Wasserangebot eine wesentlich längere landwirtschaftliche Nutzung pro Jahr als auf anderen Flächen im Einzugsgebiet womit Problemen bei einer eventuellen Verkürzung der Regenzeit begegnet werden kann.

Folgende Fragen sind dabei von zentraler Bedeutung:

Wie groß ist die potenziell verfügbare Inland-Valley-Fläche im Oberen Ouémé-Einzugsgebiet?
Sind die hydrologischen Verhältnisse der Inland-Valleys für den Anbau bestimmter Kulturen geeignet?
Inwieweit kann der landwirtschaftliche Anbau in den Inland-Valleys ausgeweitet werden (Nutzungspotenzial)?
Wie verhält sich der Nährstoffhaushalt der Inland-Valleys bei intensivierter Nutzung?
Wie wirken sich Umweltveränderungen (Klimawandel, Bodenerosion, Landnutzungsänderung) auf die Hydrologie und den Nährstoffhaushalt der Inland-Valleys aus? (Szenarien)

Mitarbeiter

Giertz, Steup, Gaiser, Doktorand Ertragsmodellierung

Zielsetzung

Ziel des Problemkomplexes ist die Abschätzung des Nutzungspotenzials der Inland-Valleys und damit ihres möglichen Beitrages zur zukünftigen Ernährungssicherung.

Modellierung

Das Blockdiagramm zeigt den Ansatz des Problemkomplexes sowie die wichtigsten Inputdaten für die verwendeten Modelle (UHP-HRU-N, EPIC und ORYZA).

Der Modellierung geht eine Erfassung und Typologisierung der im Untersuchungsgebiet vorkommenden Inland-Valleys voraus. Es wurden umfangreiche Feldstudien, GIS und Fernerkundungsanalysen zur Erfassung und Charakterisierung der Inland-Valleys im HVO vorgenommen. Die Analysen stellen die Grundlage für die Ermittlung der potenziell verfügbaren Inland-Valley-Fläche und der Typologisierung dar. Für die Modellparametrisierung wurde jeweils ein Inland-Valley-Typ bezüglich seiner boden-physikalischen und chemischen Eigenschaften näher untersucht.

Zur Berechnung der hydrologischen Verhältnisse in den Inland-Valleys wird das numerische Simulationsmodell UHP-HRU-N verwendet, das alle hydrologischen Prozesse (Evapotranspiration, Infiltration, Oberflächenabfluss, Interflow, Grundwasserneubildung) berücksichtigt. Um den Nährstoffeintrag in die Inland-Valleys simulieren zu können, wurde ein Modul zum Stickstofftransport in das Modell integriert, so dass Aussagen über die Wasserverfügbarkeit und die Entwicklung des Nährstoffhaushalts in Inland-Valleys getroffen werden können.

Durch das standortbezogene, konzeptionelle Modell EPIC (früher „Erosion-Produktivity-Impact-Calculator“, heute „Environmental-Policy-Integrated Climate“) werden alle relevanten biophysikalischen Prozesse eines Agrarökosystems in einzelnen Teilmodulen erfasst. Die Modellierung erfolgt auf der Feldskala. Mit EPIC sollen die generelle Eignung verschiedener Kulturpflanzen unter den besonderen hydrologischen Verhältnissen nachvollzogen und die Erträge simuliert werden. Auch der im oberen Ouémé-Einzugsgebiet praktizierte Anbau von Yams in Inland-Valleys soll in EPIC modelliert. Dafür wird Yams als neue Feldfrucht in das Modell implementiert. Der Anbau von Reis wird mit dem Modell ORYZA simuliert, da dies bereits in afrikanischen Inland-Valleys mit verschiedenen Sorten zufrieden stellend angewendet wurde..

Nach Erfassung der rezenten Verhältnisse in den Inland-Valleys sollen die IMPETUS-Szenarien miteinbezogen werden. Die Ertragsmodellierungen auf Feldskala sollen mittels der ermittelten potenziell nutzbaren Inland-Valley-Fläche für das obere Ouémé-Einzugsgebiet regionalisiert werden.

Auf der Grundlage der durchgeführten Untersuchungen (Felduntersuchungen, GIS und Fernerkundung) und der Modellierung wird ein SDSS/IS erstellt, was Entscheidungsträgern in Benin ermöglicht die Nutzung und das Management von Inland-Valleys auf einer verlässlichen Datenbasis zu planen.