| dc.contributor.advisor | Isselstein, Johannes Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Lamega, Sala Alanda | |
| dc.date.accessioned | 2023-05-23T13:40:01Z | |
| dc.date.available | 2023-05-30T00:50:10Z | |
| dc.date.issued | 2023-05-23 | |
| dc.identifier.uri | http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?ediss-11858/14676 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9883 | |
| dc.description.sponsorship | German Federal Ministry of Education and Research: grant number 01LL1802A | de |
| dc.format.extent | XXX Seiten | de |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 630 | de |
| dc.title | The Analysis of Climate-induced Feed Gaps in Arid and Semi-arid Southern African Regions: The Case of The Limpopo Province-South Africa | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | Isselstein, Johannes Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2022-07-21 | de |
| dc.description.abstractger | In Afrika südlich der Sahara wirken sich klimatische Risiken, wie lang anhaltende
Dürren, negativ auf die landwirtschaftlichen Produktionssysteme aus. Die
Viehwirtschaft in den überwiegend kleinbäuerlich geprägten Strukturen ist davon
besonders betroffen, weil eine starke Abhängigkeit von der Produktivität des Savannengraslands
besteht, welche stark durch Dürren zurückgeht, wodurch saisonal
Futterlücken (sog. feed gaps“) resultieren. Insbesondere der niederschlagsfreie
Winter zählt zu den kritischen Perioden innerhalb eines Jahres, wobei inter-annuell
Variation in der Stärke von Wintertrockenheit auftritt. Daher sind Möglichkeiten
und Anpassungsstrategien an die saisonal auftretenden Futterlücken dringend erforderlich.
Vor diesem Hintergrund untersuchten wir in einer der trockenheitsanfälligsten
Provinzen Südafrikas, der Provinz Limpopo, das saisonale Auftreten von
Futterlücken. Dafür wurden auf ausschlieSSlich viehhaltenden Betrieben sowie
auf Gemischtbetrieben mit Ackerbau und Viehhaltung Untersuchungen vorgenommen.
Um die Klimavariation in der Provinz Limpopo abzubilden, wurden diese
Betriebstypen in unterschiedlichen agro-klimatischen Regionen (warm-arid, warmsemiarid
und kühl-semiarid) aufgesucht. Zunächst haben wir eine Umfrage durchgeführt,
um spezifische Informationen über die saisonale Futterverfügbarkeit und
aktuelle Anpassungsmöglichkeiten unter Kleinbauern zu erhalten. Wir verknüpften
die Erhebungsdaten einerseits mit Berechnungen anhand eines Vegetationsmodells
zur Bestimmung der Produktivität des Savannengraslands der untersuchten
Standorte. Andererseits wurden Elementarnährstoffanalysen des im Winter beweideten
Savannengraslands vorgenommen, um Rückschlüsse auf die Muster der
Futterlücken in den verschiedenen Betriebstypen (z. B. nur Viehhaltung, Mischkulturen
mit Viehhaltung) und agro-klimatischen Regionen (warm-arid, warmsemiarid
und kühl-semiarid) zu ziehen. Um ein umfassenderes Bild der verfügbaren
Futterressourcen zu erhalten, berechneten wir zweitens die Futterbilanz der Studienprovinz
in Abhängigkeit von der Viehbesatzdichte. Wir verknüpften diese Berechnungen
mit einer agronomischen Bewertung der Landnutzungsarten Weide und
Ackerland. Hierfür wurden Bodennährstoffanalysen sowie Futterqualitätsanalysen
durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass unter Einbezug der Graslandproduktivität
und des Aufkommens von Ernteresten des Ackerlands eine negative Futterbilanz
in der Provinz die Hauptursachen für die saisonalen Futterlücken sein können.
Diese sind auf Betriebsebene aber nicht weit verbreitet, um die Risiken klimabedingter
Futtermittellücken zu verringern. Drittens wurden Analysen stabiler Isotope
von Boden- und Futterproben sowie von Schwanzhaaren und Dungproben der
Rinder auf den untersuchten landwirtschaftlichen Betrieben vorgenommen. Hierbei
lag der Fokus auf der saisonalen Dynamik von Kohlenstoff-(C) und Stickstoff-(N)
Isotopensignaturen, die den Ernährungsstress in Abhängigkeit von Betriebstypen
und agro-klimatischen Regionen aufzuzeigen können und einen Rückschluss auf die
Futterverfügbarkeit in Zeiten der Futterlücken zulassen. Insbesondere Haargewebe
enthält Informationen aus dem Ernährungsarchiv, die uns zeitlich und räumlich
über die Umwelt informieren können. In diesem Zusammenhang bestätigen die
Ergebnisse einen ťťProteinmangelťť, was die Ursache für Gewichtsverluste der Tiere
sein kann. Die Ergebnisse zeigen, dass Futterlücken starken saisonalen Mustern folgen
und legen nahe, dass Strategien zur Bewältigung kontextspezifisch sein müssen.
Darüber hinaus bilden die Ergebnisse dieser Studie eine solide Grundlage für das
Dürrerisikomanagement in der kleinbäuerlichen Viehhaltung. Die Studien zeigen
auch die Notwendigkeit weiterer Forschungsarbeiten zu gemischten Ackerbau- und
Viehzuchtsystemen auf, die sich auf einen Modellierungsansatz für den gesamten
Betrieb konzentrieren sollten, um das System im Hinblick auf Klimaszenarien und
verschiedene Managementoptionen zu bewerten. | de |
| dc.description.abstracteng | In the southern areas of Africa, climate hazards such as prolonged drought are among the phenomena that have negatively affected the farming systems. In relation to livestock, productivity is constrained by the shifts in vegetation dynamics that
translate into feed gaps. Therefore, opportunities to cope with seasonal or interannual feed gaps for smallholder livestock keepers are urgently needed. Against this background, we investigated one of the most susceptible provinces to drought
risks in South Africa, the Limpopo province, the seasonal occurrence of feed gaps.
Firstly, we used a survey technique to derive specific on-farm information regarding the seasonal feed availability and the current adaptation options as perceived by the rural smallholder farmers. We linked the survey information to vegetation-modeled data of the surveyed sites using aDGVM (adaptive Dynamic Global Vegetation Model) and elemental nutrient analysis of grazed grasses during the winter period. We analyzed these data to draw conclusions on the patterns of feed gaps across farm types (e.g. livestock only, mixed crop-livestock) and locations (warm arid, warm semi-arid, and cool semi-arid).
Secondly, to have a broader picture of the available forage resources, we calculated the forage balance of the study province in relation to cattle keeping. Here, we linked the results to the assessment of the land use types (soil nutrient analysis of rangelands and arable lands) and crude protein levels of available feeding resources in periods of feed gaps. We found that a negative forage balance in the province, and degraded land use types may be strong drivers of the seasonal feed gaps.
Thirdly, additional on-farm data (e.g. cattle feces samples, cattle tail hair) were analyzed for the C and N isotope signatures. These samples were analyzed to assess and identify the triggers of feed gaps and their impacts on the farming systems. Here, we used isotopic signature techniques (δ15N and δ13C ) to highlight livestock nutritional stress/differences across the locations and farm types. Stable isotopes are an important tool that can be used to describe and quantify different diet sources. Particularly, hair tissues contain dietary archive information that can temporally and spatially inform us on the environment. In line with this, the results confirmed that feed when available to livestock is usually “protein-deficit” which may be the cause of feed gap impacts such as animal weight losses.
The results indicated that feed gaps follow strong seasonal patterns and suggest that strategies to cope need to be context-specific. Furthermore, the results of this study set a strong foundation to inform drought risk management in a smallholder livestock farming context. The results can serve as a step toward developing context-specific management options for improved livestock systems. Also, this study calls for further mixed crop-livestock systems research focusing on a whole-farm modeling approach to evaluate the system against climate scenarios and different management options. | de |
| dc.contributor.coReferee | Ayisi, Kingsley Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Schlecht, Eva Prof. Dr. | |
| dc.subject.eng | Crop-livestock systems | de |
| dc.subject.eng | Drought | de |
| dc.subject.eng | δ15N | de |
| dc.subject.eng | δ13C | de |
| dc.subject.eng | Communal rangelands | de |
| dc.subject.eng | Climate risks | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-ediss-14676-1 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Agrarwissenschaften | de |
| dc.subject.gokfull | Land- und Forstwirtschaft (PPN621302791) | de |
| dc.description.embargoed | 2023-05-30 | de |
| dc.identifier.ppn | 1846177901 | |
| dc.identifier.orcid | 0000-0002-4887-9056 | de |
| dc.notes.confirmationsent | Confirmation sent 2023-05-23T13:45:01 | de |