CACAO AGROFORESTRY UNDER AMBIENT AND REDUCED THROUGHFALL: TREE WATER USE CHARACTERISTICS AND STAND WATER BUDGETING

Abstract

Die Waldflächen in vielen tropischen Regionen der Welt haben in den vergangenen Jahr-zehnten drastisch abgenommen, und ein Ende dieses Trends ist bis heute nicht abzusehen. Den-noch gibt es auch Bestrebungen zur Wiederaufforstung ehemaliger Regenwaldflächen mit ein-heimischen oder exotischen Arten in Mischbeständen, kommerziellen Plantagen oder Agro-forstsystemen, die eine Kombination von Bäumen und Sträuchern mit landwirtschaftlichen Kul-turen und/oder Nutztieren darstellen. Wiederaufforstungen sind in vielerlei Hinsicht von gro-ßem Nutzen: Sie können in Form von kommerziellen Plantagen oder Agroforstsystemen zur Einkommenssicherung der lokalen Bevölkerung beitragen, dienen aber auch als Bindeglied zwi-schen Nationalparks und Kulturlandschaften und sind geeignet zur Erosionskontrolle sowie zum Rekultivieren degradierten Landes. Neben ihrem Nutzen zur Erhaltung der Biodiversität verfü-gen sie auch über ein großes CO2-Speicherpotential, was sie besonders aus der Sicht des Klima-schutzes interessant macht.Trotz dieser Vorteile geraten Bestrebungen zur Wiederaufforstung aber auch häufig in die Kritik, weil sie durch hohe Evapotranspirationsraten im Vergleich zur vorhergehenden Vegetati-on die Grundwasserneubildung sowie den Oberflächenwasserabfluss verringern können. Das ist besonders problematisch in Gebieten, wo die Wasserressourcen ohnehin schon stark vom Men-schen genutzt werden. Angesichts des Klimawandels könnte sich dieser Konflikt noch verschär-fen, weil ein Anstieg von Häufigkeit und Stärke von Trockenzeiten in den (Sub-) Tropen erwar-tet wird. Um den Wasserverbrauch von Wiederaufforstungen zu verringern und um zukünftige Bestände gut an Dürreereignisse anzupassen, ist neben der Bestandesführung auch eine geschick-te Wahl der Baumarten von essentieller Bedeutung. Leider gibt es bisher nur wenige Studien, die sich mit der Wassernutzung einzelner tropischer Bäume beschäftigen, auch wenn diese vielfach für Pflanzungen zum Einsatz kommen. Ebenso gibt es nur wenige Erkenntnisse über die Reakti-on tropischer Baumarten oder ganzer Ökosysteme auf ungewöhnliche Trockenereignisse. Es bleibt aber generell fraglich, ob die Artwahl überhaupt großen Einfluss auf den Wasserverbrauch von Bäumen in ähnlichen Ökosystemen hat. Aktuelle Forschungsergebnisse aus tropischen Re-genwäldern haben gezeigt, dass unter gegebenen klimatischen Bedingungen artunabhängige Be-ziehungen zwischen Baumdurchmesser und Wassernutzung bestehen. Allerdings gibt es bisher keine gleichartigen Studien, die ähnliche Abhängigkeiten in Wiederaufforstungen oder Agro-forstsystemen belegen könnten.Die vorgelegte Dissertation setzt sich anhand eines Feldexperiments in einem Kakao-/Gliricidia-Agroforstsystem mit diesen offenen Fragestellungen auseinander. Saftflusscharakteris-tiken und Wassernutzungsraten wurden bestimmt und zwischen den Arten im Bestand sowie mit Arten aus anderen Beständen (Monokulturplantagen in Panama und Wiederaufforstungen in den Philippinen) verglichen. In einem zweiten Schritt wurde der Bestandesniederschlag für eine Zeit von 13 Monaten in drei Flächen der Kakaoplantage mit Hilfe von Plastikdächern um 71 % im Vergleich zu drei Kontrollflächen verringert. Dabei wurden Veränderungen des Saftflusses der Bäume, der Bestandestranspiration sowie des Bodenwasserhaushalts, die sich aus dem reduzier-ten Niederschlag ergaben, mit einer Kontrolle unter normalen Niederschlagsbedingungen vergli-chen.Die Fragestellungen der Arbeit waren:In der ersten Veröffentlichung werden Einflüsse von Baumstruktur, Baumart und Umwelt-bedingungen wie Beschattung auf Saftfluss und Wassernutzung eines Kakao-/Gliricidia-Agroforstsystems in Zentralsulawesi/Indonesien beschrieben. Die Saftflussdichte von 18 Bäu-men pro Art wurde mit Granier-Xylem-Saftflusssensoren bei normalem Bestandesniederschlag bestimmt. Parallel wurden Wetterdaten und Daten zur Bodenfeuchte erhoben. Zur Auswertung der Daten wurde ein einfaches Jarvis-Modell benutzt, dass den Saftfluss in Beziehung zum Was-serdampfdruckdefizit der Luft und zur Globalstrahlung setzt. Die daraus resultierenden Modell-parameter sowie kumulierten Saftflüsse wurden dann analysiert und in Beziehung zu Baumart und -struktur gesetzt.In einer zweiten Publikation werden Saftflussdaten aus der Studie des indonesischen Agro-forsts mit Daten aus einer Plantage in Panama (Bäume in Monokultur) und einer Wiederauffors-tung in den Philippinen (Mischbestand) zusammengebracht. Anhand von 100 Bäumen aus 17 Arten wurde geprüft, ob generelle Zusammenhänge zwischen Baumstruktur und Wassernutzung für ähnliche Nutzungssysteme in verschiedenen tropischen Regionen bestehen, oder ob es Art-unterschiede in der Wassernutzung und der Reaktion des Saftflusses auf Umweltparameter gibt.Nach der Untersuchung des Saftflusses und der Wassernutzung von Kakao- und Gliricidia-Bäumen in dem indonesischen Agroforstsystem unter normalen Niederschlagsbedingungen wurde der Bestand in sechs Teilflächen untergliedert, von denen drei für einen Zeitraum von 13 Monaten mit Dachkonstruktionen bestückt wurden. Die Dächer aus Bambusstangen und durch-sichtiger Folie verringerten den Bestandesniederschlag im Vergleich zu den verbleibenden drei Kontrollflächen um 71 %. In einer dritten Studie werden dann die Auswirkungen des reduzierten Bestandesniederschlags auf Saftfluss und Wassernutzung der beiden Arten bzw. auf die Interak-tionen zwischen den Arten beschrieben. Weiterhin wurde ein Bodenwasserhaushaltsmodell zur Beschreibung von Auswirkungen des reduzierten Bestandesniederschlags auf die Wasserbilanzen von normalem und reduziertem Bestandesniederschlagsszenario angewendet.Die Hauptergebnisse waren:Zusammenfassend ergab sich, dass ein klarer Arteinfluss auf die Wassernutzung von Bäumen in Wiederaufforstungen und Agroforstsystemen in Indonesien, Panama und den Philippinen nachgewiesen werden konnte. Die Wassernutzung wurde aber auch von der Bestandesstruktur (Beschattung, Exposition der Bäume) beeinflusst. Schattenbäume in Agroforstsystemen wirken sich in zweierlei Hinsicht auf den Wasserverbrauch aus. Einerseits erhöhen Schattenbäume die Bestandestranspiration um die eigene Transpirationsleistung, andererseits können sie auch den Wasserverbrauch der beschatteten Bäume erhöhen. Daher sind eine geschickte Artwahl und ein gute Bestandesführung (Beschattungsmanagement) geeignete Maßnahmen, um den Wasser-verbrauch von Wiederaufforstungen und Agroforstsystemen zu steuern.Die Studie zur künstlichen Reduktion des Bestandesniederschlags in einem Kakao/Gliricidia-Agroforstsystem ergab, dass Kakao bei längeren Trockenperioden im Vergleich zu Gliricidia ei-nen Vorteil in der Konkurrenz um Wasser hat, bzw. die Konkurrenz weniger stark ausgeprägt war. Mögliche Gründe für die relativ hohe Trockenheitstoleranz des Ökosystems sind die niedri-ge Bestandestranspiration, aber auch die offenbar getrennte Wasseraufnahme der Arten aus ver-schiedenen Bodenschichten.