Zusammenarbeit mit der EPFL

Welche natürlichen und anthropogenen Faktoren beeinflussen das Wachstum der Bäume auf den von arboRise aufgeforsteten Flächen? Um das herauszufinden, hatten wir das Glück, dass unser Forschungsprojekt von der EPFL im Rahmen der Design Projects ausgewählt wurde. In diesem obligatorischen Kurs sind die Masterstudenten der ENAC-Abteilung dafür verantwortlich, wissenschaftliche Antworten auf Problemstellungen zu finden, die von Unternehmen, Gemeinden usw. geliefert werden. Diese angewandte Forschung umfasst etwa 500 Arbeitsstunden für jedes Paar, es handelt sich also um eine echte wissenschaftliche Analyse, die von den Professoren der EPFL beaufsichtigt wird.

Unser Projekt weckte sofort das Interesse von Ines und Aurèle und wir hatten das Glück, mehrere Monate lang von ihren Fähigkeiten zu profitieren (ca. 2 Tage pro Woche über 15 Wochen). Danke Ines, danke Aurèle! Beide studieren Geowissenschaften und beherrschen daher alle Werkzeuge der Satellitenanalyse wie aus dem Effeff. Sie wurden von Professor Devis Tuia betreut. Der Bericht von Ines und Aurelius ist eine Fundgrube an Informationen. Er kann hier im Detail eingesehen werden: 240607_EPFL Design Project – Abschlussbericht.

Zunächst mussten sie die Flächen, die wir von 2021 bis 2023 aufgeforstet haben, in verschiedene Kategorien einteilen (grob gesagt „gute“ und „schlechte“ Flächen), und zwar nach dem Wachstum der Biomasse seit dem Aussaatdatum und im Vergleich zu „neutralen“ Referenzflächen. Die Daten stammen vom Satelliten Sentinel 2, den arboRise bereits häufig für seine eigenen Analysen verwendet hat. Unsere beiden Forscherinnen entschieden sich, die Analysen auf den Monat Februar (2021, 2022, 2023, 2024) zu fokussieren, der mitten in der Trockenzeit liegt, um den Einfluss von Gräsern auf die Daten so weit wie möglich zu vermeiden.

In einem zweiten Schritt wurde die Baseline (Bäume, die vor der Aufforstung auf den Grundstücken standen) aus den Daten entfernt, um auch hier einen Einfluss von außerhalb des Projekts zu vermeiden.

Drittens wurden über verschiedene Satelliten zahlreiche weitere Daten erhoben, die allesamt potenzielle anthropogene oder natürliche Einflussfaktoren darstellen: Neigung, Exposition, Höhe, Bodenart, Entfernung zum nächsten Dorf, Straßen, Wasserläufe, Buschfeuer usw. Die Korrelationen zwischen diesen potenziellen Einflussfaktoren ermöglichen es uns, zahlreiche Hypothesen zu formulieren und ein besseres Verständnis der Geografie unseres Perimeters zu erlangen. Die Korrelationen zwischen diesen potenziellen Einflussfaktoren ermöglichen es uns, zahlreiche Hypothesen zu formulieren und die Geografie unseres Perimeters besser zu verstehen. Zum Beispiel:

• Es gibt eine Korrelation zwischen Längengrad (West-Ost) und Höhe und das ist normal: Die Hügelkette des Simandou, die unser Gebiet im Westen begrenzt, liegt höher als das Flussbett des Dion, das unser Gebiet im Osten begrenzt, daher „neigt“ sich unser Gebiet nach Osten.
• Die durchschnittliche Neigung unserer Grundstücke ist daher logischerweise im Westen, in der Nähe des hügeligeren Simandou, stärker. Es ist daher normal, dass die Entfernung zwischen unseren Grundstücken dort größer ist als in den flacheren Gebieten im Osten, wo es leicht ist, Grundstücke zusammenzulegen. Logischerweise liegen die Straßen eher im Osten, sodass die Nähe unserer Grundstücke zu den Straßen im Osten des Perimeters größer ist.
• Wir sehen auch, dass sich die Bodenbeschaffenheit je nach Höhenlage ändert: Lehmböden im Westen und Sandböden im Osten, da der Abfluss von Westen nach Osten verläuft.
• Es gibt auch starke, logische Korrelationen zwischen allen Faktoren, die mit der Bodenbeschaffenheit zusammenhängen: Stickstoffgehalt oder organischer Kohlenstoff, ph-Wert des Bodens, Größe der Bodenfragmente etc.

Viertens schließlich maßen Aurèle und Ines statistisch den Grad des Einflusses jedes Faktors auf das Wachstum der Geländekategorien (z. B.: Sind alle „guten“ Gelände höher als alle „schlechten“ Gelände?). Hier werden nur die statistisch signifikanten Einflüsse dargestellt:

• Da ist zunächst der Einfluss der Bodenbeschaffenheit. Sandige Böden mit einem ph-Wert, der nahe an der Neutralität liegt, sind wachstumsfördernder. Das ist erstaunlich, denn man hätte erwarten können, dass Böden mit einem höheren Lehmanteil, der Wasser besser speichert, günstiger sind. Überraschend ist auch die Tatsache, dass der Reichtum an Stickstoff und organischem Kohlenstoff eher auf den „schlechten“ Böden zu finden ist, obwohl diese Faktoren normalerweise das Pflanzenwachstum fördern.
• Das Gefälle hat ganz klar einen negativen Einfluss auf das Wachstum, sicherlich aufgrund des Abfließens von Regenwasser (das Wasser bleibt weniger lange auf dem Boden und nimmt die Nährstoffe mit sich), vor allem auf Böden mit geringer „Baseline“ (Baseline: die zum Zeitpunkt der Aussaat auf dem Boden vorhandene Vegetation). Dies erscheint logisch: Die auf dem Feld vorhandene Vegetation bremst den Wasserabfluss. Dies kann auch durch die Weidefeuer erklärt werden, die am unteren Ende der Hänge entzündet werden und leichter die Hänge hinaufwandern als auf ebenem Gelände.
• Die Ausrichtung des Geländes nach Süden ist günstig, da die Sonneneinstrahlung die Photosynthese fördert.
• Die Nähe zu Wasserläufen und die Nähe zu Feuern ist negativ. Es ist sehr interessant, dass nur die jüngsten Feuer (2024) einen sichtbaren Einfluss haben. Die Feuer in den Jahren 2021, 2022 und 2023 stechen nicht als Einflussfaktor hervor, wahrscheinlich weil sich Bäume nach einem Brand schnell regenerieren. Insbesondere Weidefeuer (die das Keimen junger Grashalme anregen, die das Vieh gerne frisst), die in der Nähe von Wasserläufen entzündet werden, wirken sich manchmal auf wiederaufgeforstete Flächen aus.
• Es ist sehr interessant, dass die Entfernung zum nächsten Dorf oder die Entfernung zu Pisten und Wegen keinen Einfluss auf das Wachstum der Biomasse hat.
• Auch das Jahr der Anpflanzung hat einen Einfluss. Dies könnte an den ArboRise-Methoden liegen, die im Laufe der Zeit perfektioniert wurden, oder an den Niederschlagsmengen, die jedes Jahr variieren.
• Es scheint, dass Parzellen, deren Samen kurz vor der Regenzeit geerntet und ausgesät werden, besser wachsen. Es bleibt unklar, ob dies mit den in dieser Gruppe gesäten Arten oder mit der feuchteren Periode zusammenhängt.
• Schließlich scheint es, dass junge Bäume dort besser wachsen, wo die „Baseline“ gering ist. Dies könnte ein Effekt der natürlichen Konkurrenz sein: Die vorhandene Vegetation besetzt den Boden, saugt Wasser auf und verringert die Sonneneinstrahlung.

Im Allgemeinen scheinen, abgesehen von den jüngsten Bränden, vor allem natürliche Faktoren das Baumwachstum zu beeinflussen. Natürlich kann man Dörfer identifizieren, auf deren Grundstücken die Bäume besser wachsen als in anderen Dörfern, aber das ist wahrscheinlich eher auf natürliche Faktoren (Bodenbeschaffenheit, Gefälle, Exposition usw.) zurückzuführen, da die „ungünstigen“ Dörfer eher im Westen in einem hügeligen Gebiet liegen.

Diese Ergebnisse sind daher sehr nützlich, um die Wahl zukünftiger Grundstücke zu bestimmen, bei denen Steigungen, vor allem an Flussufern, vermieden werden sollten und Grundstücke mit starker bestehender Vegetation vermieden werden sollten.

Ein riesiges DANKESCHÖN an Aurèle und Ines, die sich wirklich für das Thema begeisterten, sowie an Devis Tuia, der so freundlich war, unser Forschungsprojekt auszuwählen. Ebenso wie der ETHZ sei auch der EPFL gedankt, dass sie Organisationen wie arboRise mit hochwertigen wissenschaftlichen Kompetenzen versorgt.