Volltext-Downloads (blau) und Frontdoor-Views (grau)
  • search hit 7 of 22
Back to Result List

Targeting watershed protection in the Guapiaçu-Macacu region of the Atlantic Forest, Brazil: An environmental and economic assessment of the potential for a payment for ecosystem services scheme

Der Schutz von Wasserressourcen in der Guapiaçu-Macacu Region im atlantischen Regenwaldbiom Brasiliens: Eine Bewertung der ökologisch-ökonomischen Potentiale eines Projekts von Zahlungen für Ökosystem-Dienstleistungen („Payments for Ecosystem Services“)

  • Land-use intensification and urbanisation processes are degrading ecosystem services in the Guapiaçu-Macacu watershed in the state of Rio de Janeiro, Brazil. Paying farmers to forgo agricultural production activities in order to restore natural watershed services might be a viable means of securing water resources over the long term for the approximately 2.5 million urban water users in the region. This study quantified the costs of changing current land-use patterns to enhance watershed services. These costs are compared to estimates of the avoided water treatment costs for the public potable water supply as a proxy of willingness-to-pay for watershed services. Farm-household data was used to estimate the opportunity costs of abandoning current land uses in order to allow natural vegetation succession; a process that is very likely to improve water quality in terms of reducing erosion and subsequently water turbidity. Opportunity cost estimates were extrapolated to the watershed scale based on land-use classifications and a vulnerability analysis for identifying priority areas for watershed management interventions. Water quality and treatment cost data from the primary local water treatment plant (principal water user in the study area) were analysed to assess the potential demand for watershed services. The conversion of agricultural land uses for the benefit of watershed service provision was found to entail high opportunity costs in the study area, which is near the city of Rio de Janeiro. Alternative, relatively low-cost practices that support watershed conservation do exist for the livestock production systems. Other options include: implementing soil conservation techniques, permanent protection of areas that are vulnerable to erosion, protecting and restoring riparian and headwater areas, and applying more sustainable agricultural practices. These measures have the potential to directly reduce the amount of sediment and nutrients reaching water bodies and, in turn, decrease the costs of treatment required for providing the potable water supply. Based on treatment costs, the state water utility company’s willingness-to-pay for watershed services alone will not be sufficient to compensate farmers for forgoing agricultural production activities in order to improve the provision of additional watershed services. The results suggest that the opportunity costs of land-cover changes at the scale needed to improve water quality will likely exceed the cost of additional investments in water treatment. Monetary incentives conditioned on specific adjustments to existing production systems could offer a complementary role for improving watershed services. The willingness-to-pay analysis, however, only focused on chemical treatment costs and one of a potentially wide range of ecosystem services provided by the natural vegetation in the Guapiaçu-Macacu watershed (water quality maintenance for potable water provision). Other ecosystem services provided by forest cover include carbon sequestration and storage, moderation of extreme weather events, regulation of water flows, landscape aesthetics, and biodiversity protection. Factoring these additional ecosystem services into the willingness-to-pay equation is likely to change the conclusions of the assessment in favour of additional conservation action, either through payments for ecosystem services (PES) or other policy instruments. This effort contributes to the growing body of related scientific literature by offering additional knowledge on how to combine spatially explicit economic and environmental information to provide valuable insights into the feasibility of implementing PES schemes at the scale of entire watersheds. This is relevant to helping inform decision-making processes with respect to the economic scope of incentive-based watershed management in the context of the Guapiaçu-Macacu watershed. Furthermore, the findings of this research can serve long-term watershed conservation initiatives and public policy in other watersheds of the Atlantic Forest biome by facilitating the targeting of conservation incentives for a cost-effective watershed management.
  • Die Intensivierung von Landnutzung und Urbanisierungsprozessen sind Ursachen für den Rückgang von Ökosystem-Dienstleistungen im Einzugsgebiet des Guapiaçu-Macacu im Bundesstaat von Rio de Janeiro. Ein sinnvolles Instrument zur langfristigen Wasserversorgung der etwa 2,5 Mio. Wasserverbraucher könnten Kompensationszahlungen für Landwirte dieser Region sein, wenn diese auf ihre landwirtschaftliche Produktion verzichten. So kann die natürliche Vegetation im Fluss-Einzugsgebiet wiederhergestellt und damit die Ökosystem-Dienstleistung „Lieferung von sauberem Trinkwasser“ erhalten werden. Diese Studie hat die Kosten für Landnutzungsänderungen kalkuliert, die der Verbesserung von Ökosystem-Dienstleistungen bezüglich der Wasserqualität dienen könnten. Diese Kosten wurden verglichen mit der geschätzten Kostenvermeidung aus der Wasseraufbereitung für die öffentliche Trinkwasserversorgung, welche ein Indikator für die Zahlungsbereitschaft für hydrologische Ökosystem-Dienstleistungen (Wasserqualität) darstellt. Opportunitätskosten, die beim Wandel der Landnutzung zugunsten verbesserter Wasserqualität entstehen, sind anhand von Haushaltsdaten landwirtschaftlicher Betriebe kalkuliert worden. Dieser Wandel ist ein Prozess, der mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Verbesserung der Wasserqualität (gemessen als Reduktion der Trübung) durch Verringerung der Erosion beiträgt. Die geschätzten Opportunitätskosten wurden auf das Einzugsgebiet übertragen, basierend auf Landnutzungsklassifizierungen und einer Vulnerabilitätsanalyse der Wasserressourcen, um prioritäre Zonen für Maßnahmen im Bereich Wasserressourcenmanagement zu identifizieren. Um die potentielle Nachfrage nach hydrologischen Ökosystem-Dienstleistungen zu ermitteln, wurden Daten der örtlichen Wasseraufbereitungsanlage (Hauptverbraucher von Wasser) sowohl zur Wasserqualität als auch bezüglich der Aufbereitungskosten analysiert. Es wurde gezeigt, dass eine Reduktion der ackerbaulichen Landnutzung zum Erhalt von Ökosystem-Dienstleistungen hohe Opportunitätskosten im Untersuchungsgebiet, nahe der Stadt Rio de Janeiro, mit sich bringt. Im Gegensatz dazu bestehen im Bereich der Viehzucht einige kostengünstige Optionen zur Erhaltung von hydrologischen Ökosystem-Dienstleistungen. Andere Optionen beinhalten die Implementierung von Bodenkonservierungstechniken; permanenter und effizienter Schutz erosionsanfälliger Gebiete; Schutz und Wiederherstellung der Galeriewälder sowie die Erhaltung von Vegetation an den Wasserquellen und die Umsetzung noch nachhaltigerer landwirtschaftlicher Praktiken. Solche Maßnahmen haben das Potential, die Sediment- und Nährstoffeinträge in den Wasserkörper direkt zu reduzieren und damit gleichzeitig die Kosten der Trinkwasseraufbereitung zu verringern. Davon ausgehend, dass die Zahlungsbereitschaft des staatlichen Wasserbetriebes der Höhe der Wasseraufbereitungskosten entspricht, reichen die Ausgleichszahlungen für den Erhalt von Ökosystem-Dienstleistungen nicht aus, um die landwirtschaftlichen Opportunitätskosten zu decken. Finanzielle Anreize können jedoch weiterhin eine ergänzende Rolle bei der Verbesserung solcher Ökosystem-Dienstleistungen spielen, wenn sie mit spezifischen Regulierungen existierender Produktionssysteme verknüpft werden. Die Analyse der Zahlungsbereitschaft in dieser Arbeit basiert lediglich auf den Aufbereitungskosten von Chemikalien für die Verbesserung der Wasserqualität. Weitere positive Effekte durch die Wiederherstellung des natürlichen Ökosystems wurden nicht explizit untersucht. Diese Ökosystem-Dienstleistungen umfassen die Kohlenstoffsequestrierung durch die Vegetation, die Abflussregulierung durch eine erhöhte Wasserspeicherkapazität der Böden, die Erhaltung der Biodiversität und den Erholungswert der Natur. Diese zusätzlichen Dienstleistungen der Ökosysteme in dem Zahlungsbereitschaftsausgleich zu erfassen, könnten das Verhältnis von Kosten und Nutzen zugunsten zusätzlicher Schutzaktionen verändern. Dies kann durch die Zahlung für Ökosystem-Dienstleistungen oder anderer politischer Maßnahmen erfolgen. Diese Studie leistet einen Beitrag zur wissenschaftlichen Diskussion, wie die Kombination aus räumlich expliziten ökonomischen und ökologischen Informationen verwendet werden können. Ziel ist es, einen nutzbaren Einblick in die Durchführbarkeit von PES-Projekten auf der Skala von Fluss-Einzugsgebieten zu erhalten. Dies ist wichtig, um sachkundige Entscheidungsfindungsprozesse zu unterstützen, unter Berücksichtigung der ökonomischen Spielräume des Wasserressourcenmanagements im Guapiaçu-Macacu Gebiet oder ähnlichen Regionen. Die Ergebnisse dieser Studie dienen zur Unterstützung von Initiativen zur nachhaltigen Nutzung von Wasserressourcen. Weiterhin helfen die Ergebnisse dieser Arbeit der Politik bei der Setzung von gezielten Anreizen zur Bewahrung von Ökosystem-Dienstleistungen in anderen Einzugsgebieten des atlantischen Regenwaldes durch ein kosteneffektives und integriertes Management von Wasserressourcen.

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar

Statistics

frontdoor_oas
Metadaten
Author:Vanesa Rodriguez Osuna
URN:urn:nbn:de:hbz:832-cos-882
Series (Serial Number):Kölner Schriften zur Ingenieur- und Naturwissenschaftlichen Forschung (1/2015)
Advisor:Jürgen Heinrich
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2015
Publishing Institution:Technische Hochschule Köln
Granting Institution:Technische Hochschule Köln, Institut für Technologie in den Tropen (ITT)
Date of final exam:2015/04/27
Release Date:2015/07/02
Tag:Landnutzungsänderungen; Wasseraufbereitungskosten; Wasserressourcen; Ökosystem-Dienstleistungen
Brazil; economic assessment; ecosystem services; opportunity costs; water resources; watershed protection
Institutes and Central Facilities:Institut für Technologie in den Tropen (ITT) / Institut für Technologie- und Ressourcenmanagement in den Tropen und Subtropen
Dewey Decimal Classification:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 500 Naturwissenschaften
Open Access:Open Access
Licence (German):License LogoCreative Commons - Namensnennung, Nicht kommerziell, Keine Bearbeitung