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This policy brief introduces preliminary research results of the
Build4People project, funded by the German government as part
of the multi-phase focus programme “Sustainable Development
of Urban Regions”. Furthermore, the research agenda of the
upcoming main four-year Research and Development phase (RD
phase) will be introduced based on insights gained in previous
shorter funding periods. The Build4People research consortium
consists of representatives from four German universities and two
German companies with their respective research, implementation and dissemination partners in the Kingdom of Cambodia.
Build4People’s rationale is based on Phnom Penh‘s dynamic
economic growth, which is coupled with a local urbanisation and
construction boom. However, new buildings and neighbourhoods
are rarely constructed in a sustainable way with direct and
indirect negative environmental impacts. Issues of sustainability
are hardly addressed by decision-makers in the construction
sector, related ministries, city administrations or building users.
The overall aim of the multi- and trans-disciplinary Build4People
project during the RD phase is to support and analyse the
transformative shift in Phnom Penh’s current business-as-usual
urban development pathway towards a pathway with higher
sustainability and liveability levels. The entry points for the
research are the building and neighbourhood planning sectors.
Methods, tools and key instruments to achieve the objectives of
the RD phase are collaborative planning workshops, strategic
niche management approaches, transition management approaches and subsequent experimental implementation. All of these measures will generate applied knowledge for local stakeholders and a basis for evidence-based decision-making.
Urban quality of life as a people-driven approach serves as the
integrating link for all of our scientific, conceptional, analytical
and normative dimensions. During our research, we will jointly
conceptualize, measure and model urban quality of life and
consider its political dimension and its often-ambiguous
relationship to sustainability.
Biodiversity loss is an important topic considering climate change, global warming, and even the reasoning of current and future animal-related diseases, such as the COVID-19 pandemic. Urban biodiversity is also important because of the ecosystem services they provide, restorative benefits for well-being, and physical health of the people who live in urban areas. Each city has its own strategies to cope with this issue, and these strategies do not function without the contribution of habitants of the cities. We developed an index (BBS) of the existing possibilities to support urban biodiversity in Berlin to measure the awareness and willingness of the Berliners to participate and support urban biodiversity. A survey was conducted in a face-to-face situation in four districts of Berlin with 431 urban residents, measuring preference for three different levels of biodiversity, connectedness to residential greenspace, neighborhood and city, nature relatedness, and willingness in participatory actions around greenspace. The results show that the high biodiversity condition in a photo scenario was preferred by most residents, indicating the appreciation for urban biodiversity. The connectedness to the residential greenspace was high (and higher than the connectedness to neighborhood and city), showing large potential for quality of life. While the overall willingness to participate in actions to support urban greenspace was rather high, our index shows substantial differences in activities, which are perceived more or less. This is a key result for urban park management to increase urban biodiversity participation processes.
Im Rahmen eines vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) geförderten Erprobungs- und Entwicklungs-(E+E-)Vorhabens „Naturerfahrungsräume in Großstädten am Beispiel Berlin“ wurde in
einer viereinhalbjährigen Begleituntersuchung die Neueinrichtung von Naturerfahrungsräumen (NER) in Berlin wissenschaftlich untersucht.
Das zu Grunde gelegte Konzept der NER für Großstädte in Deutschland knüpft an die Vorarbeiten von Schemel & Wilke (2008) und Stopka & Rank (2013) an. Gegenstand der wissenschaftlichen Begleitung sind die neu eingerichteten Berliner NER „Wilde Welt“ am Spieroweg in Spandau, an der Moorwiese in Pankow und auf dem Kienberg in Marzahn-Hellersdorf. Alle drei untersuchten NER haben einen räumlichen Bezug zu Großwohnsiedlungen. Sie variieren sowohl in ihrer Größe (von 0,54 ha bis 1,58 ha) als auch in ihrer Vegetationsausstattung. Weiterentwicklungen des Konzeptes sind eine Anbindung der Pilotflächen an Einrichtungen der Kinder- und Jugendhilfe sowie die Beschäftigung von Kümmer(er)*innen. Darüber hinaus wurden Erfahrungen in der Einrichtung und im Betrieb bisheriger NER in ganz Deutschland ausgewertet.
Ziel der wissenschaftlichen Begleitung war es, in einem interdisziplinären Ansatz einerseits das Spielverhalten von Kindern in NER sowie die Akzeptanz dieser Räume zu untersuchen.
Andererseits ging es darum, die gesetzlichen und institutionellen Rahmenbedingungen, die für die Einrichtung und den Betrieb der NER förderlich oder hemmend wirken, zu analysieren.
Drittens sollte der Zusammenhang zwischen dem Spielverhalten der Kinder und der Entwicklung von Flora, Vegetation und Fauna auf diesen Flächen untersucht werden, um hieraus Rückschlüsse auf die Größe und Ausstattung von NER und auf die Notwendigkeit pflegerischer Eingriffe ziehen zu können.
In der Begleituntersuchung wurden die drei Arbeitsbereiche Lebensqualität (Spielverhalten, Gesundheitsvorsorge, (pädagogische) Begleitung durch Kümmer(er)*innen, Akzeptanz, Partizipation), Planungsqualität (gesetzliche Rahmenbedingungen, Betreiber*innen-Modelle, Flächengestaltung, Sicherheit und Haftung) und ökologische Qualität (Entwicklung von Flora, Vegetation und Fauna, Nutzungsspuren und Flächenentwicklung, Flächenpflege) unterschieden.
Entsprechend des Umfangs des Untersuchungsgegenstandes kam eine Vielzahl von Erhebungsmethoden zum Einsatz. Für den Bereich Lebensqualität war die Beobachtung des Spielverhaltens von Kindern ein wesentlicher methodischer Baustein. Darüber hinaus wurden Interviews mit relevanten Akteur*innen (Kümmer(er)*innen, Pädagog*innen, Kinder und Eltern) dieses Bereiches geführt.
Im Bereich der Planungsqualität sind mithilfe von Expert*inneninterviews Erkenntnisse über hemmende und fördernde Bedingungen in der Einrichtung und im Betrieb der NER gewonnen
worden. Zusätzlich wurde eine mit der Materie vertraute Anwaltskanzlei hinzugezogen, die den Stand des Wissens zur Bedeutung der Verkehrssicherungspflicht und zu den Möglichkeiten der planungsrechtlichen Verankerung von NER zusammenfassend darstellte.
Für den Bereich der ökologischen Qualität sind in den NER Flora (Gefäßpflanzenarten), Biotoptypen, Vegetationsstruktur und aussagekräftige Tiergruppen (Avifauna, Tagfalter und tag-
aktive Nachtfalter, Heuschrecken und Grillen) über einen Zeitraum von vier Jahren untersucht worden. Die Dokumentation von Trampelpfaden und eine Fotodokumentation des Zustands der Vegetationsentwicklung über die Jahre stellten einen weiteren methodischen Baustein dar.
Im Ergebnis zeigte sich, dass das Spielverhalten von Kindern auf NER wesentlich vielfältiger ist als auf herkömmlichen Kinderspielplätzen. Gerade die natürliche Ausstattung der NER und damit verbunden der Aufforderungscharakter der unterschiedlichen natürlichen Elemente führt zu einem komplexeren Spielverhalten, die Kreativität und Fantasie der Kinder wird gefördert.
Kinder machen nicht nur wichtige und vielfältige Naturerfahrungen, sie werden auch in ihrem Sozialverhalten positiv unterstützt. So profitieren gerade Kinder, die in einer Großstadt aufwachsen, wenig Zugang zur Natur haben und stärker unter dem Natur-Entfremdungssyndrom
leiden, von dem Besuch eines NER. Der Aufenthalt in natürlicher Umwelt wirkt sich auch positiv auf Gesundheitsaspekte aus, beispielsweise auf Selbstwirksamkeit, Wohlbefinden, Verantwortungsgefühl und Erholung.
Herauszustellen ist die Bedeutung des/der Kümmer(ers)*in für den erfolgreichen Betrieb eines NER. Dieser/Diese Kümmer(er)*in ist Ansprechperson für Kinder aber auch für pädagogische Fachkräfte, Eltern und die Nachbarschaft. Zudem sorgt er/sie für die Sicherheit und Sauberkeit im NER und beteiligt die Kinder bei der Pflege und dem Unterhalt im NER.
Viele Eltern unterstützen grundsätzlich den Besuch ihres Kindes in einem NER. Die Akzeptanz der Eltern hinsichtlich des Aufenthaltes der Kinder im NER ist besonders groß, wenn die Kinder bei der Planung und Einrichtung des NER beteiligt waren.
In Hinblick auf die planungsrechtliche Entwicklung ist es bedeutsam, dass neben der Einführung des NER im Bundesnaturschutzgesetz im Jahre 2009 nunmehr auch die Bestrebung besteht, den Begriff im Baugesetzbuch zu verankern. NER sollten als wichtige Bestandteile eines
städtischen Grünflächensystems gerade auch in hoch verdichteten Stadträumen in den Flächennutzungs- und Bebauungsplänen der Kommunen rechtssicher festgesetzt werden können. Vorbildhaft zeigen sich außerhalb Berlins 14 weitere Groß- und Mittelstädte, in denen
bereits NER oder dem Konzept entsprechende Flächen eingerichtet werden konnten. Einige andere deutsche Kommunen haben bereits von dem Konzept gehört und planen selbst die Einrichtung solcher Flächen. Diese Bestrebungen sind zu unterstützen.
Unsicherheiten in der Einschätzung der Verkehrssicherungspflicht für NER halten offenbar immer noch viele Kommunen davon ab, NER einzurichten und zu betreiben. Hierauf deuten Aussagen von Kommunalvertretern hin. Ein aktives Sicherheitsmanagement, das bereits in der Planung und Gestaltung der Flächen ansetzt, kann die Risiken für den/die Flächenbetreiber*in auf ein Minimum beschränken. Auch hier, das haben die Aussagen der Betreiber*innen von NER gezeigt, ist die institutionelle Verankerung eines/einer Kümmer(ers)*in und die vertrauensvolle Kooperation zwischen Flächeneigentümer*in, Flächenbetreibenden und für die Pflege Verantwortlichen für ein erfolgreiches Sicherheitsmanagement wesentlich.
Die ökologische Begleituntersuchung zeigte, dass die als Pilotflächen ausgewählten NER eine artenreiche Flora und Fauna aufweisen. Positiv für eine hohe Artenvielfalt der betrachteten Artengruppen ist eine Mischung aus unterschiedlichen Vegetationsbereichen, die eine hohe
Strukturvielfalt ergeben. Beim Kinderspiel kommt es zu leichten Abnutzungserscheinungen wie Trampelpfaden und Rindenschäden an Gehölzen. Die Nutzung führte im Untersuchungszeitraum nicht zu einem Verlust gefährdeter Tier- und Pflanzenarten und beeinträchtigte nicht
die Gesamtartenzahlen der untersuchten Tiergruppen. Das Kinderspiel sorgte allerdings für eine gewisse Dynamik in der Vielfalt der Pflanzenarten über die Zeit. Die Vegetationsstruktur wird davon aber nur kleinräumig beeinflusst. Andere Faktoren wie der Witterungsverlauf in den Untersuchungsjahren, die natürliche Sukzession sowie Bau-, Sicherungs- und Pflegemaßnahmen sind entscheidender. Da Bau- und Pflegemaßnahmen auch die Fauna beeinflussen, sollten diese behutsam durchgeführt werden und in für Flora und Fauna unproblematischen Zei-
ten erfolgen. Anfangsgestaltungen und Sicherungsmaßnahmen erhöhen aber auch die Strukturvielfalt, was auf längere Sicht zu einer Zunahme der Artenvielfalt führen kann. Die Nutzung der NER kann also im Rahmen der untersuchten Parameter im Untersuchungszeitraum als nachhaltig angesehen werden. Die NER blieben attraktiv für das Kinderspiel. Ein längerfristig angelegtes ökologisches Monitoring kann weitergehende Erkenntnisse liefern, um die richtige Balance zwischen Nutzungsintensität und ökologischer Flächenentwicklung zu finden.
Insgesamt lässt sich schon jetzt das Fazit ziehen, dass die Einrichtung von NER die Lebensbedingungen von Kindern und deren Familien in hochverdichteten Stadträumen wirksam verbessern kann. Als wichtiger Bestandteil des städtischen Grünflächensystems leisten Naturerfahrungsräume zudem einen wichtigen Beitrag für das Mikroklima und die Biotop- und Artenvielfalt in den Städten. Insofern ist zu hoffen, dass das Konzept der NER eine rasche Verbreitung in den Städten und Kommunen finden wird.
Cities at the fringe of the Taklimakan desert in NW China are prone to dust and sand storms with serious consequences for human well-being. The Kökyar Protection Forest was established in the 1980s as an ecological engineering project with the intent of protecting the city of Aksu, NW China, from these impacts. It is designed as a combination of poplar shelterbelts and orchards, irrigated by river water from the Aksu River, the main tributary of the Tarim River. Prevalent literature describes it as an afforestation project for combatting desertification with manifold positive effects for the economic, social, and environmental dimension of sustainable development. This paper sets out to challenge these claims by a sustainability assessment in which the plantation is examined from a broader perspective, embedding it to the wider context of social and environmental problems in South Xinjiang. Methods comprise evapotranspiration calculations, interviews, a socioeconomic household survey, stakeholder dialogues, and literature research. Results affirm its economic sustainability, but see a mixed record for the social sphere. From the nature conservation point of view, it has to be classified as unsustainable because its high irrigation water consumption results in the downstream desiccation and desertification of natural riparian forests along the Tarim River, causing a forest loss in the downstream area twice the size of the forest gain in the upstream area. There is a trade-off between artificial shelterbelt plantations for urban ecosystem services on the one hand side, and natural riparian forests and their biodiversity on the other hand side. The paper recommends restricting agricultural extension, and using locally adapted less water consuming agroforestry schemes to protect urban dwellers from dust stress.
Riparian forests are rare and valuable ecosystems in Central Asia, both due to their significance for biodiversity and to their provision of vital ecosystem services to local residents. However, the actual forest use behaviour is under-researched, official figures may not be trustworthy, and the question of over-use is up in the air. This paper sets out to shed light on riparian forest use behaviour by local residents using the example of Ak-Tal Village upon the Naryn River in Kyrgyzstan: Which economic use patterns do they practice (focusing on fuel wood and pasture)? Which other ecosystem services do they recognise? Is there forest over-exploitation? To answer these questions, this study builds on local knowledge, by applying the methods of focus group discussions and a household survey. Results show an extreme discrepancy between official wood consumption figures (50–60 m3 p.a.) and figures based on household wood consumption (310–404 m3 p.a.). The forest also serves as an important winter pasture over the seven months between October and April (stocking density 0.61 livestock units/ha), but payments for these ecosystem services are low, with annually 40 KGS/ha. Local residents are aware of additional material and nonmaterial ecosystem services of the riparian forest. Opinions diverge upon the question if there is forest over-exploitation, potentially because different stakeholders have different concepts of an optimal forest status. Consequently, optimal forest use behaviour can only be defined by the local users themselves, e.g., in a future stakeholder dialogue.
Peatlands in the European Union are largely drained for agriculture and emit 25% of the total agricultural greenhouse gas emissions. Drainage-based peatland use has also negative impacts on water quality, drinking water provision and biodiversity. Consequently, key EU environmental policy objectives include the rewetting of all drained peatlands as an essential nature-based solution. Rewetting of peatlands can be combined with site-adapted land use, so-called paludiculture. Paludiculture produces biomass from wet and rewetted peatlands under conditions that maintain the peat body, facilitate peat accumulation and can provide many of the ecosystem services associated with natural, undrained peatlands. The biomass can be used for a wide range of traditional and innovative food, feed, fibre and fuel products. Based on examples in Germany, we have analysed emerging paludiculture options for temperate Europe with respect to greenhouse gas fluxes, biodiversity and indicative business economics. Best estimates of site emission factors vary between 0 and 8 t CO2eq ha−1 y−1. Suitability maps for four peatland-rich federal states (76% of total German peatland area) indicate that most of the drained, agriculturally used peatland area could be used for paludiculture, about one-third of the fen area for any paludiculture type. Fen-specific biodiversity benefits from rewetting and paludiculture, if compared to the drained state. Under favourable conditions, paludiculture can be economically viable, but costs and revenues vary considerably. Key recommendations for large-scale implementation are providing planning security by paludiculture spatial planning, establishing best practice sites and strengthening research into crops, water tables and management options.
Biomass is an important metric for monitoring carabid populations and serves as an ecological indicator. Models that predict carabid weight based on body size represent a simple and straightforward method to estimate biomass and are therefore commonly used. However, such models are rarely evaluated against independent validation data. In this study, we evaluated the two widely used size-weight models by Szyszko (1983) and Booij et al. (1994) drawing on previously published independent data. Additionally, we developed and tested four new models to also evaluate the potential effect of taxonomic parameters; and compared model predictions with actual measurements of biomass using relative deviation graphs and observed versus predicted from regression. We show that the two models by Szyszko (1983) and Booij et al. (1994) contain systematic bias towards larger and smaller carabids, respectively, suggesting restricted applicability of such models. Additional taxonomic parameters improved weight predictions, indicating one possible solution to the issue of restricted applicability. We discuss further relevant limitations of size-weight models and their application and recommend a combined use of the models of Szyszko (1983) and Booij et al. (1994) for carabids ≥ 11.8 mm and < 11.8 mm, respectively.
Implications for insect conservation: Size-weight models are a suitable and simple method to estimate the biomass of carabids and have great potential to be used in monitoring schemes, the investigation of long-term trends and ecological studies. It is, however, essential that researchers pay special attention to potential restrictions in their applicability and methodological limitations.
Detailed knowledge of a soil’s lime requirement (LR) is a prerequisite for a demand-based lime fertilization to achieve the optimum soil pH and thus sustainably increasing soil fertility and crop yields. LR can be directly determined by the base neutralizing capacity (BNC) obtained by soil-base titration. For a site-specific soil acidity management, detailed information on the within-field variation of BNC is required. However, soil-base titrations for BNC determination are too laborious to be extensively applied in routine soil testing. In contrast, visible and near-infrared spectroscopy (visNIRS) is a time and cost-effective alternative that can analyze several soil characteristics within a single spectrum. VisNIRS was tested in the laboratory on 170 air-dried and sieved soil samples of nine agricultural fields of a quaternary landscape in North-east Germany predicting the soil’s BNC and the corresponding lime requirement (LRBNC) at a target pH of 6.5. Seven spectral pre-processing methods were tested including a new technique based on normalized differences (ND). Furthermore, six multivariate regression methods were conducted including a new method combining a forward stagewise subset selection algorithm with PLSR (FS-PLSR). The models were validated using an independent sample set. The best regression model for most target variables was FS-PLSR combined with the second Savitzky-Golay derivation as pre-processing method achieving R2s from 0.68 to 0.82. Finally, the performance of the direct prediction of LRBNC (R2 = 0.68) was compared with an indirect prediction that was calculated by the predicted BNC parameters. This resulted in slightly higher correlation coefficients for the indirect method with R2 = 0.75.
Liming agricultural fields is necessary for counteracting soil acidity and is one of the oldest operations in soil fertility management. However, the best management practice for liming in Germany only insufficiently considers within-field soil variability. Thus, a site-specific variable rate liming strategy was developed and tested on nine agricultural fields in a quaternary landscape of north-east Germany. It is based on the use of a proximal soil sensing module using potentiometric, geoelectric and optical sensors that have been found to be proxies for soil pH, texture and soil organic matter (SOM), which are the most relevant lime requirement (LR) affecting soil parameters. These were compared to laboratory LR analysis of reference soil samples using the soil’s base neutralizing capacity (BNC). Sensor data fusion utilizing stepwise multi-variate linear regression (MLR) analysis was used to predict BNC-based LR (LRBNC) for each field. The MLR models achieved high adjusted R2 values between 0.70 and 0.91 and low RMSE values from 65 to 204 kg CaCO3 ha−1. In comparison to univariate modeling, MLR models improved prediction by 3 to 27% with 9% improvement on average. The relative importance of covariates in the field-specific prediction models were quantified by computing standardized regression coefficients (SRC). The importance of covariates varied between fields, which emphasizes the necessity of a field-specific calibration of proximal sensor data. However, soil pH was the most important parameter for LR determination of the soils studied. Geostatistical semivariance analysis revealed differences between fields in the spatial variability of LRBNC. The sill-to-range ratio (SRR) was used to quantify and compare spatial LRBNC variability of the nine test fields. Finally, high resolution LR maps were generated. The BNC-based LR method also produces negative LR values for soil samples with pH values above which lime is required. Hence, the LR maps additionally provide an estimate on the quantity of chemically acidifying fertilizers that can be applied to obtain an optimal soil pH value.
Soil acidification is caused by natural paedogenetic processes and anthropogenic impacts but can be counteracted by regular lime application. Although sensors and applicators for variable-rate liming (VRL) exist, there are no established strategies for using these tools or helping to implement VRL in practice. Therefore, this study aimed to provide guidelines for site-specific liming based on proximal soil sensing. First, high-resolution soil maps of the liming-relevant indicators (pH, soil texture and soil organic matter content) were generated using on-the-go sensors. The soil acidity was predicted by two ion-selective antimony electrodes (RMSEpH: 0.37); the soil texture was predicted by a combination of apparent electrical resistivity measurements and natural soil-borne gamma emissions (RMSEclay: 0.046 kg kg−1); and the soil organic matter (SOM) status was predicted by a combination of red (660 nm) and near-infrared (NIR, 970 nm) optical reflection measurements (RMSESOM: 6.4 g kg−1). Second, to address the high within-field soil variability (pH varied by 2.9 units, clay content by 0.44 kg kg−1 and SOM by 5.5 g kg−1), a well-established empirical lime recommendation algorithm that represents the best management practices for liming in Germany was adapted, and the lime requirements (LRs) were determined. The generated workflow was applied to a 25.6 ha test field in north-eastern Germany, and the variable LR was compared to the conventional uniform LR. The comparison showed that under the uniform liming approach, 63% of the field would be over-fertilized by approximately 12 t of lime, 6% would receive approximately 6 t too little lime and 31% would still be adequately limed.