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Festkolloquium Prof. Dr. Dr. Reinhard Mosandl Freising, 26. Oktober 2018 1
Aufforstung in ariden GebietenPotenziale und Perspektiven für eine nachhaltige Forst- und Holzwirtschaft
in Ägypten
Hany El Kateb & Bernd StimmLehrstuhl für Waldbau
Technische Universität München (TUM)
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Waldbau aus der Sicht des Lehrstuhls für Waldbau, TUMWaldbau – als modernes Waldökosystemmanagement verstanden – erfordert in Wissenschaft und Praxis die Integration nachstehender Komponenten: Auf der Grundlage der ökologischen Gegebenheiten und den technologi-schen Möglichkeiten sollen Waldökosysteme so gestaltet werden, dass die vielfältigen Ansprüche der Gesellschaft unter Wahrung des ökonomi-schen Prinzips bestmöglich erfüllt werden.Diese Komponenten müssen überall auf der Welt berücksichtigt werden,wenn es darum geht, sinnvolle Managementmethoden für Wälder zuentwickeln. Ebenfalls weltweit müssen bei waldbauwissenschaftlichenVersuchen zur Abklärung der Wirkung von waldbaulichen Maßnahmen dieGrundregeln für die Anlage und die statistische Auswertung von wissen-schaftlichen Versuchen beachtet werden.
Nur so können verlässliche Informationen auf rationelle Weise gewonnen undpräzise Aussagen über komplexe Wirkungsmechanismen von Wälderngemacht werden.Mosandl R., El Kateb H., Stimm B. (2003): Waldbau – weltweit: Beiträge zur internationalenWaldbauforschung.
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Weltweite Aktivitäten des Lehrstuhls für Waldbau
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Agenda
• Aufforstung in ariden Gebieten• Aufforstung in Wüstengebieten am Beispiel Ägyptens
• Forstwirtschaft in Ägypten• Nationales Aufforstungsprogramm Mitte der 90er Jahre • Deutsch-Ägyptische Zusammenarbeit• Ressourcenpotential für die Aufforstung• Großflächige Aufforstung• Weitere Anwendungsbereiche
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Aufforstung in ariden Gebieten
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Aride GebieteTrockenheit wird in der Regel als Funktion von Niederschlag undTemperatur ausgedrückt.Aride Zonen % der
gesamten Erdfläche
Vegetation und Landnutzung Jährliche Niederschlagsmenge
Hyper-arid 4,2% Trockengebiete ohne Vegetation, mit Ausnahme von wenigen verstreuten Sträuchern. Wanderhirtentum wird häufig praktiziert.
Kaum mehr als 100 mm. Die Regenfälle sind selten und unregelmäßig.
Arid 14,6% Die Vegetation ist spärlich und kann aus ein- und mehrjährigen Gräsern, Kräutern und Sträuchern bestehen.Weidewirtschaft und Landwirtschaft aber nur mit Bewässerung.
Mengen variieren zwischen 100 und 300 mm.
Semi-arid 12,2% Die Vegetation wird von einer Vielzahl von Arten, wie Gräser, Sträucher und Bäumen vertreten. Landwirtschaft und Tierproduktion.
Stark variierende Niederschlagsmengen von 300 bis zu 700 mm. 2/3 der Menge fällt meistens in den Wintermonaten
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Aride Regionen und subtropische Wüsten
• Ein Drittel der Landoberfläche der Erde ist durch ein arides Klimagekennzeichnet. Dort lebt ein Drittel der Weltbevölkerung.
• Die beiden größten subtropischen Wüsten sind die Sahara (9,1Millionen km2) in Nordafrika und die Arabische Wüste (2,3Millionen km2) auf der Arabischen Halbinsel.
• Subtropische Wüsten sind ein riesiges Reservoir ungenutztenLandes.
• Subtropische Wüsten weisen zwar eine geringe jährlicheNiederschlagsmenge auf, andererseits aber bieten sie Pflanzengenügend Sonnenlicht und damit die Möglichkeiten zuganzjährigem Wachstum. Bis zu einem gewissen Grad lässt sichsagen: Je mehr Sonnenlicht einer Pflanze zur Verfügung steht,desto höher ist die Fähigkeit zur Photosynthese und damit dieProduktion.
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Sahara (9.1 million km2), NordafrikaArabische Wüste (2.3 million km2), Arabische Halbinsel
Die größten subtropischen Wüsten sind:
https://pubs.usgs.gov/gip/deserts/what/world.html
Aride Regionen und subtropische Wüsten
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Aride Regionen und Wasser- Wassermangel in vielen ariden Regionen ist ein ernsthaftes
Hindernis für Wohlstand und Entwicklung.- Wo auch immer Menschen leben, entstehen Abwässer: in der
Landwirtschaft, durch die Industrie, in Städten.- Ungenutzte Abwässer stellen ein ernstes Risiko für die
menschliche Gesundheit und für die Umwelt dar. Zudem sind sieeine Verschwendung wertvoller Wasserressourcen.
- Städtische Abwässer können vorbehandelt und dann zurBewässerung von Bäumen verwendet werden. Zudem weisenAbwässer einen hohen Gehalt an den Pflanzennährstoffen„Stickstoff“ und „Phosphor“ auf, die auch für das Überleben undWachstum von Bäumen von Bedeutung sind. Außerdem könnendie Klärschlämme, die nach der Abwasserbehandlung übrigbleiben, zur Erzeugung erneuerbarer Energie (z. B. Biogas) undals Bodenverbesserer verwendet werden.
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Aufforstung am Beispiel Ägyptens
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Ägypten: Kultur-, Tourismus-
… und Wüstenland
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Satellitenaufnahme ÄgyptensNutzbares Land 3.6%
Klima: Mediterran im Norden (heiß-trockene Sommer, 27°C, warme Winter, 15°C), kontinental im Süden (40°C im Sommer und 13°C im Winter)Durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge: 10 mm (150-200 im Norden, 2 mm im Süden) Luftfeuchtigkeit: Hoch im Norden mit 70% während des Sommers, niedrig imSüden mit 13%.
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Gesamte Landfläche1 Million km2
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Wälder in ÄgyptenÄgypten hat fast keine natürlichen Wälder. Es gibt…
…Reste von Naturwald an den Hängen des Gebel Elba (Berg Elba) im Elba Protected Area im Süden des Landes, dem größten Naturschutzgebiet Ägyptens (über 36,000 km2).
www.cultnat.org
…spärliche, verstreute Mangrovenbestände entlang der Küste des Roten Meeres.
Mangroven in Sharm El Sheikh
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Wälder in Ägypten (Fortsetzung)
Ausgrabungen in verschiedenenTeilen des Landes stützen dieMeinung, dass große Teile des altenÄgyptens an beiden Ufern des Nilsbewaldet waren.
Auch die Sinai-Halbinsel mit ihrenvielen Tälern war waldreich. DieNamen der Täler geben immer nochdeutliche Hinweise darauf.
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Wälder in Ägypten (Fortsetzung)
Am Ende des ersten Jahrtausends, in derEpoche der Fatimiden, war Ägypten das ersteLand der Welt, das eine nationaleForstbehörde einrichtete (Goldmann 2001).Die Bewirtschaftung und Nutzung von Holzwar gut organisiert. Das Holz diente vor allemdem Bau von Schiffen mit einer Länge von ca.85 m und einer Breite bis 35 m.
Heute ist weniger als 0,07% (ungefähr 720 km2) des Landesmit Bäumen bedeckt.
discoverislamicart.org
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Wälder in Ägypten (Fortsetzung)
• Im Land kommen nur wenige heimische Baumarten vor,wie
• Akazie,• Tamariske,• Johannisbrotbaum,• Pappel,• Maulbeerbäume, und vor allem• Dattelpalmen sowie verschiedene Obstbäume.
• Forstwirtschaft in Ägypten basiert hauptsächlich aufForstplantagen; die wichtigsten Arten sind
• Casuarina spp. und• Eucalyptus spp.
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Ägyptens nationales Aufforstungsprogramm• Die Entsorgung riesiger Abwassermengen, die von Bevölkerung und
Industrie produziert werden, stellt ein Problem dar. Ungenutzte Abwässersind nicht nur ein Risiko für Gesundheit und Umwelt sondern auchgleichzeitig eine Verschwendung wertvoller Nährstoffe, Wasser- undEnergieressourcen.
• Mitte der 90er Jahre wurde im Rahmen des „National Programme for theSafe Use of Treated Sewage Water for Afforestation“ die Aufforstungzur Bewältigung der Abwasserproblematik des Landes vorangetrieben, umvor allem die bis dahin vorherrschenden Umweltbedingungen zuverbessern, und zwar durch:
o die Etablierung von Forstplantagen (Begrünung der Wüste) zurUnterstützung der Bemühungen zur Stabilisierung der Treibhaus-gaskonzentration in der Atmosphäre.
• Im Rahmen des Programms wurde ein Pilotprojekt auf landesweit über4.000 ha durchgeführt, um die Erfolgsaussichten einer Aufforstung mithauptsächlich städtischen Abwässern, welche nach einem einfachenReinigungsverfahren zur Bewässerung der Aufforstungsflächen eingesetztwurden, zu untersuchen.
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Nationales Aufforstungsprogramm (Fortsetzung)
Die Aufforstungs-standorte unter Einsatz
von Abwässern
Im Pilotprojekt angepflanzte Arten:• Acacia (Acacia nilotica, A. saligna)• Casuarina (C. equisetifolia,...)• Zypresse (C. sempervirens) • Eukalyptus (E. camaldulensis) • Afrikanisches Mahagoni (Khaya
senegalensis) • Niembaum (Azadirachta indica) • Pinus (P. pinea, P. halepensis)• Pappel (Populus spp.) • Jatropha (Jatropha curcas) und
Jojoba (Simmondsia chinensis) zur Erzeugung von Biotreibstoff
• Sisal (Agava sisalana) und ZierbäumeAktuell sind insgesamt 36 Standorte
für Aufforstungen vorgesehen.
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Nationales Aufforstungsprogramm (Fortsetzung)
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Gegenwärtige Situation der Aufforstung in ÄgyptenProbleme in der Bewirtschaftung:
Vermehrungsgut von meist unbekannter Herkunft, unzureichendeBewässerung, unzulängliches Abwassermanagement, Kamel- und Ziegenverbiss, und verbesserungsbedürftige waldbauliche Pflege
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Deutsch-ägyptische
ZusammenarbeitMinistry of Agriculture and Land Reclamation
Ministry of State for Environmental Affairs National Programme for the Safe Use of Treated Sewage Water for Afforestation
administration, coordination, infrastructure, sewage water analysis
Department of Forestry and Wood Technology, University of Alexandria
(silviculture research)Agriculture Research Centre, Ministry of
Agriculture and Land Reclamation(soil research, forest tree breeding)
Department of Agricultural Engineering, Ain Shams University
(water research, irrigation)
Institute of Silviculture, Technische Universität München (TUM)
(silviculture research, forest tree breeding)Institute of Hydraulic and Water Resources
Engineering, TUM(water research)
Forest Finance Groupforest carbon trade, sponsoring, commercial
application
Bavarian State Ministry of Agriculture and Forestry
knowledge transfer, exchange of experts
Institute of Water Quality Control,TUM
(wastewater research)
German Academic Exchange Service (DAAD)supports enhancement of education and
research in Egypt
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Multifunktionalität der Aufforstung in ariden Gebieten• Reduzierung der Treibhausgasemissionen, da Bäume Kohlendioxid aus
der Atmosphäre absorbieren• Schutz gegen Wüstenbildung und Erosion• Stabilisierung von Sanddünen und Schutz der Küste• Effiziente Nutzung der Wasserressourcen• Holzproduktion und Produktion von Bioenergiepflanzen, als erneuerbare
Energiequellen• Schutz der Siedlungen/Städte vor Wind und Sand• Schutz der Anbauflächen, um die Nahrungsmittelsproduktion einer
wachsenden Bevölkerung zu sichern. Der Schutz führt zu erheblicher Verringerung der Schäden durch Wind, Sand, Frost und Insekten und zur Verbesserung des Mikroklimas für das Überleben und Wachstum der geschützten Kulturen sowie der Effizienz der Bewässerung und Düngung.
• Etablierung neuer forstbasierter Industrien, die die Beschäftigung und die wirtschaftliche Entwicklung fördern.
• Schaffung neuer Arbeitsplätze und Qualifizierungsmöglichkeiten für die Jugend, unter denen die Arbeitslosenquote hoch ist.
• Schaffung von Freizeit- und Erholungsmöglichkeiten für die Bevölkerung
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Begleitende wissenschaftliche Untersuchungen - Methode
• Angewandte Forschung
Daten- und statistische Analysen, Modellierung
Management
Anwendung von Management Science
Bewertung
Baumartenwahl, hochwertiges Vermehrungsgut, Etablierung von Züchtungsprogrammen, u.a. von Samenplantagen, Einrichtung von
Windschutzanlagen Entwicklung eines Entscheidungsunter-stützungssystems für eine nachhaltige und
angepasste Bewirtschaftung der Plantagenwälder in
ariden Gebieten
Identifizierung der am besten geeigneten Bewässerungsverfahren
für die verschiedenen Arten mit Fokus auf ihre Wassernutzungseffizienz,
Erprobung von Verfahren zur Bodenverbesserung (Mykorrhiza und
Bodenhilfsstoffe)
Evaluierung der bestmöglichen waldbaulichen Behandlungsverfahren
für die jeweiligen Arten unter den verschiedenen Umweltbedingungen,
im Hinblick auf das jeweilige Bestockungs- und Wirtschaftsziel der
Aufforstungen
Beurteilung der AbwässerVerbesserung der Behandlung, Qualität, und der technischen
Applikation im Feld
Beurteilung der Entwicklung der Plantagenbestände der
PilotphaseEvaluierung des Zustandes und
Ableitung von geeigneten Verfahren der waldbaulichen Pflege
Erfassung wichtiger ökologischer und sozio-
ökonomischer Kenngrößen
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Begleitende wissenschaftliche Untersuchungen – Artenliste
• Acacia (Acacia nilotica, Acacia saligna), Strauch (Windschutz)• Casuarina (Casuarina equisetifolia), Strauch (Windschutz)• Jatropha (Jatropha curcas), Strauch (Ölpflanze)• Jojoba (Simmondsia chinensis), Strauch (Ölpflanze)• Indische Buche (Pongamia pinnata), Baum (Ölpflanze)• Gmelina (Gmelina arborea), Edellaubholz• Afrik. Mahagoni (Khaya senegalensis), Edellaubholz• Gewöhnliches Afrogelbholz (Afrocarpus falcatus), Edellaubholz• Teak (Tectona grandis), Edellaubholz• Moaholz (Acacia mangium), Laubholz• Niem (Azadirachta indica), Laubholz• Zitroneneukalyptus (Corymbia citriodora), Laubholz• Roter Eukalyptus (Eucalyptus camaldulensis), Laubholz• Kanarische Kiefer (Pinus canariensis C. Smith), Nadelholz• Karibische Kiefer (Pinus caribbea var. hondurensis), Nadelholz
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Behandlung und Nutzung des Potentials der AbwässerFiltration,
Sedimentation
Filtration, Sedimentation
Filtration, sedimentation
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Energie
Um-esterung
* Aerobe, anaerobe und Algen-basierte Behandlung** Membranfiltration
Biolog. Behandlung
Biol. Behandlung, Entfernung v. Schwermetallen und chem.
Reststoffen mit Hilfe landwirtschaftl. Neben- und Abfallprodukte
Biolog. Behandlung, Entfernung v. Schwermetallen* und -recycling
durch mechanische** Maßnahmen
An-aerobi-scher
Digest.
BiogasBio-diesel
Schwer-metall
Behand.Abwas-
ser
Behand. Abwas-
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Dünger
Wiederver-wendung i. d.
Landwirtschaft
Nutzung in der Aufforstung
Algen-Biomasse
Klärschlamm
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Beispiele für das Wachstumspotential einiger Arten, die 2013 and 2014 in der Wüste gepflanzt wurden.
Aufforstungspotential in Ägypten
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Ismailia: Aufforstungen nach 42 Monaten
Aufforstungspotential in Ägypten
Zeinab Abdallah
Ismailia: Aufforstungen nach 4 Monaten
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Aufforstungspotential in ÄgyptenK
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1.5 Jahre10cm, 10m
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12 Jahre30cm, 24m
9 Jahre30cm, 21m
12 Jahre30cm, 20m
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7 Jahre26cm, 14m
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Aufforstungspotential in Ägypten (Fortsetzung)
Corymbiacitriodora
Eucalyptuscamaldulensis
Khayasenegalensis
Erntezeitraum 11 Jahre 12 Jahre 15 Jahre
Gesamtvolumen* 348 m3/ha 346 m3/ha 333 m3/ha
Jährl. CO2-Sequestrierung 51 t/ha/Jahr 50 t/ha/Jahr 30 t/ha/Jahr
Geschätzter Ertrag (El Kateb and Mosandl, 2012)
*In Deutschland wird dieses Volumen im Durchschnitt für alleBaumarten erst ab einem Bestandesalter von 45 - 60 Jahren erreicht.Das heißt: Der gleiche Ertrag tritt in Ägypten in etwa 4 bis 4,5 malfrüher ein als in Deutschland.
N.B.: In nur 2 Parkanlagen in Kairo wurden 134 forstrelevante Baumarten gefunden
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Chancen für eine großflächige Aufforstung
- Städtische Abwässer (ca. 7 Milliarden m3 werden jährlichgesammelt),
- Wüsten mit einer Gesamtfläche von etwa einer Million km2.
Ressourcen
Mit 5,5 Mrd. m3 Abwasser (≈ 10% von Ägyptens Anteil am Nilwasser) und bei einem geschätzten jährlichen Wasserbedarf von durchschnittlich 8.500 m3/ha könnten
- 650.000 ha Wüste aufgeforstet (≈ 20% der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche) und
- 25 Millionen Tonnen CO2 jährlich gespeichert werden.
Potential
Großflächige Aufforstung könnte möglicherweise die Wolkenbildung stimulieren und die Wahrscheinlichkeit für
Niederschläge erhöhen (Universität Hohenheim 2012), die das Land dringend benötigt.
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Großflächige Aufforstung
Kalkulatorische Annahme: durchschn. jährl. Wasserverbrauch von Aufforstungen in Ägypten = 8,400 m3 ha-1
Laufende jährl. Abwässermenge (7*109 m3) 7*109 m3
Bei einer Nutzung von 50% in den Aufforstungen 3.5*109 m3
könnte man theoretisch ein Areal von3.5*109 m3/8,400 m3 ha-1 aufforsten ≈ 0.42*106 ha = 4,200 km2
und jährlich CO2 speichern mit einer Masse von ≈ 17*106 t
Gesamtvolumen der Abwässer (einschl. landw. und industrieller A.) = 22.5*109 m3
Nutzung von 75% dieser Menge ermöglicht Aufforstungen in Höhe von 16.9*109 m3/8,400 m3 ha-1 ≈ 2.0*106 ha = 20,000 km2
und jährl. gespeichertes CO2 von ≈ 80*106 t
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Ein mögliches Szenario für großflächige Aufforstungen
Ackerland 3.6%Aufforstung 2.0%
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Aufforstungen entlangder Küste: Länge je 50 km x 20 km Tiefe, Areal = 1000 km2 x 5 Standorte= 5,000 km2
Aufforstungen entlangdes Nil: Breite = 10 kmLänge = 1,500 kmAreal = 15,000 km2
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Maßnahmen zur Etablierung großflächiger Forstplantagen in den Wüstengebieten Ägyptens
• Aufbau einer nationalen Forstadministration und Zusammen-legung von Aufgaben und Verantwortlichkeiten für die Aufforstungin Ägypten unter dem Dach einer einzigen Behörde
• Aus- und Aufbau von Kapazitäten der Ausbilder und destechnischen Personals
• Verbesserung der Ausbildung und Forschung in den BereichenAbwasser- und Forstmanagement
• Neuerstellung eines Aufforstungsprogramms mit klarenZielsetzungen, wobei die Menge der Abwässer und dieFlächengröße der Wüstengebiete, die für Aufforstungszweckebenutzt werden kann, genau bestimmt werden muss.
• Entwicklung eines nachhaltigen Managements für die Abwasser-ressourcen und Verbesserung der Abwasserbehandlung
• Nutzung des Potentials der Abwässer zur Energiegewinnung
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Maßnahmen zur Etablierung großflächiger Forstplantagen in den Wüstengebieten Ägyptens
• Erarbeitung von wissenschaftlichem Basiswissen über dasManagement von Forstplantagen, wie die Ermittlung von geeignetenBaumarten, Bewässerungstechnik, Techniken zur Verbesserung desBodens und waldbauliche Maßnahmen sowie die Bestimmung desWasserbedarfs der verschiedenen, in der Aufforstung verwendetenArten
• Verwendung von qualitativ hochwertigem Saat- und Pflanzgut beineuen Aufforstungen
• Verbesserung des Managements der Forstplantagen, beginnend beider Anpflanzung, Pflege und Durchforstung, bis hin zur Ernte und zumSchutz vor Wind, Seuchen, Insektenplagen und Bränden
• Erfassung und Speicherung aller Daten, die mit denAufforstungsaktivitäten zusammenhängen sowie der Aufbau vonDatenbanken. Diese werden zur Identifizierung von Problemen, zurÜberwachung der Fortschritte im Hinblick auf die Zielsetzungen undals unterstützendes Tool für die Erstellung geeigneter Manage-mentkonzepte dienen.
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Ausblick
Ägypten plant zur Zeit die Anlage von 1,7 Mio. haneuer Siedlungen in der Wüste (urbane Gebiete undLandwirtschaft). Diese Siedlungen sollen mitumfangreichen Windschutzanlagen ausgestattetwerden, die eine Fläche von insgesamt 0,6 Mio. haeinnehmen.
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Publ. in: Silvicultural Experiments, No. 4 (2015)https://mediatum.ub.tum.de/736443?cunfold=736443&show_id=1279528&dir=736443
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!