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Dissertation

Autor(en): Silvia Morgenroth
Titel: Sozioökonomische Rahmenbedingungen und Landnutzung als Bestimmungsfaktoren der Bodenerosion in Entwicklungsländern - Eine überregionale empirische Analyse im Kontext der Agrarentwicklung
Gutachter: Christian Franke; Dieter Kirschke
Erscheinungsdatum: 06.09.1999
Volltext: html (urn:nbn:de:kobv:11-1007980)
pdf (urn:nbn:de:kobv:11-1007996)
Fachgebiet(e): Landwirtschaft, Veterinärmedizin
Schlagwörter (ger): Bodenerosion, sozioökonomische Rahmenbedingungen, Bevölkerungsdruck
Schlagwörter (eng): soil erosion, socioeconomic conditions, population pressure, agroecological carrying capacity
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät
Zitationshinweis: Morgenroth, Silvia: Sozioökonomische Rahmenbedingungen und Landnutzung als Bestimmungsfaktoren der Bodenerosion in Entwicklungsländern - Eine überregionale empirische Analyse im Kontext der Agrarentwicklung; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät , publiziert am 06.09.1999, urn:nbn:de:kobv:11-1008007
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Abstract (ger):
Trotz des erheblichen Ausmaßes der Bodenerosion in vielen Entwicklungsländern ist bislang weitgehend unklar, welches ihre wesentlichen anthropogenen Ursachen sind, und damit auch, wo Politiken und Maßnahmen für den Erhalt der Nahrungs- und Produktionsressource Boden ansetzen sollten. Jenseits unmittelbarer natürlicher und landnutzerischer Ursachen stehen heute sozioökonomische Faktoren im Mittelpunkt der Diskussion, von denen angenommen wird, daß sie die Anbau- und Bodenschutzentscheidungen der Landnutzer und darüber das Ausmaß an Bodenerosion beeinflussen, insbesondere: (i) verstärkte Armut, (ii) zunehmender Bevölkerungsdruck, (iii) verzerrte Agrarpreise, (iv) unangepaßter technischer Fortschritt sowie (v) unsichere Landbesitzverhältnisse. Der Bedeutung dieser Bestimmungsfaktoren wird vorwiegend im Rahmen produktionsökonomischer Ansätze und der Theorie der Induzierten Innovation nachgegangen. Allerdings wird die Wirkung einzelner Ursachen in der Literatur sehr unterschiedlich eingeschätzt. So wird beispielsweise in eher optimistischen Szenarien davon ausgegangen, daß Armuts- und Bevölkerungsdruck langfristig zur Entwicklung und Verbreitung bodenschonender Innovationen führen. In negativen Szenarien überwiegen hingegen Stimmen, die gerade in diesem Druck bei gleichzeitigem Preisdruck die wesentlichen Ursachen für die kurzsichtige Übernutzung des Bodens sehen. Empirische Studien zur Fundierung der kontrovers diskutierten Hypothesen liegen bislang nur für einen jeweils begrenzten lokalen Kontext vor und sind kaum verallgemeinerbar. Vor diesem Hintergrund bieten die Daten der ersten weltweiten Erhebung zum Stand der Bodenerosion (GLASOD, UNEP/ISRIC, 1991) nunmehr die Möglichkeit, sozioökonomische und landnutzerische Determinanten der Bodenerosion auf überregionaler Ebene empirisch zu untersuchen. Anhand der Aggregation und Analyse der im GLASOD enthaltenen Informationen wird zunächst deutlich, daß Afrika und Südostasien flächenmäßig mit jeweils rd. 4,5 Mio km2 am meisten zur Degradation durch Bodenerosion und Nährstoffverluste[1] in Entwicklungsländern beitragen, während der Anteil erodierter Fläche an der jeweiligen Gesamtfläche des Subkontinents[2] in Südwestasien (37%), Mittelamerika und Südostasien (jeweils rd. 25%) am höchsten ist. Extrem stark erodierte Länder finden sich v.a. in Mittelamerika und Afrika: In El Salvador, Haiti und Costa Rica sind zwischen 60% und 90% der jeweiligen Landesfläche betroffen. In Afrika sind vor allem die nord- und westafrikanischen Sahelländer Tunesien, Mauretanien, Libyen, Niger, Burkina Faso und Mali, im Osten die Hochlandstaaten Burundi und Rwanda sowie schließlich die Kapverdischen Inseln, besonders stark erodiert (40% bis 80% der Landesfläche). Wassererosion hat den größten Anteil an der Erosionsfläche, in Mittelamerika und Südostasien sind sogar mehr als 70% der erodierten Fläche von Wassererosion betroffen. Für die empirische Analyse der Zusammenhänge zwischen Bodenerosion und möglichen Bestimmungsfaktoren wird ein exploratives, ökonometrisches Vorgehen auf Grundlage nationaler Daten gewählt[3]. Die spezifische Aufeinanderfolge verschiedener Korrelations-, Faktoren- und Regressionsanalysen wird der großen Anzahl in Frage kommender Indikatorvariablen für mögliche Erosionsdeterminanten sowie den zu erwartenden Problemen der Multikollinearität und Modellspezifizierung in besonderem Maße gerecht. Letztere ergeben sich einerseits aus anzunehmenden Abhängikeiten unter verschiedenen Erosionsdeterminanten. Andererseits macht der latente Charakter[4], den die aus einem mikroökonomischen Kontext abgeleiteten Erosionsursachen auf aggregierter Ebene haben, es notwendig, für jede der angenommenen Determinanten verschiedene, u.U. korrelierte Indikatorvariablen zu definieren, was zusätzlich Kollinearität bedingt. Für Bodenerosion werden auf der Basis der national aggregierten GLASOD-Daten verschiedene Erosionsindizes definiert, die prinzipiell den von Wasser- und Winderosion sowie durch Nährstoffverluste betroffenen Anteil der nutzbaren Landesfläche wiedergeben. Die Datengrundlage für mögliche Erosionsdeterminanten wird ausgehend von Datensammlungen internationaler Organisationen für den Zeitraum 1961-1990 zusammengestellt. Für eine große Anzahl der in der Literatur diskutierten sozioökonomischen, landnutzerischen und auch natürlichen Rahmenbedingungen können repräsentative Indikatorvariablen definiert werden. Mangels geeigneter Indikatoren und Daten bleiben allerdings die Art und Sicherheit der Landbesitzverhältnisse unberücksichtigt. Insgesamt umfaßt die Datengrundlage rund 150 Variablen. Die Ergebnisse der Einfachkorrelationsanalysen zwischen den Erosionsindizes und möglichen Determinanten dienen einer ersten Einschätzung der Zusammenhänge. Sie zeigen, daß länderübergreifend insbesondere Variablen des Bevölkerungsdrucks sowie der durchschnittliche Waldanteil mit dem Ausmaß Bodenerosion in Zusammenhang stehen. Die Abholzungsraten in den 80er Jahren sind vor allem mit dem Ausmaß der Wassererosion korreliert. Bei Betrachtung der Länder mittleren Klimas[5] können Zusammenhänge mit Variablen nachgewiesen werden, die die Landnutzungsintensität und die Ausdehnung der tatsächlichen Nutzfläche in Relation zur potentiellen Nutzfläche wiedergeben. Weiterhin stehen in der mittleren Klimazone tendenziell sinkende Produzentenpreise für Agrarprodukte in Zusammenhang mit dem Ausmaß der Erosion. Erwartungsgemäß ist die Bedeutung natürlicher Faktoren für einzelne Erosionsformen und Klimazonen charakteristisch. Insgesamt scheinen Variablen, die das Ergebnis einer vermutlich längerfristigen Entwicklung wiedergeben, mehr Bedeutung für das Ausmaß der Erosion zu haben als solche, die Veränderungen im Referenzzeitraum 1961-1990 erfassen. Anhand verschiedener Faktorenanalysen für 62 Variablen und 73 Länder mit annähernd vollständigen Datensätzen können sodann strukturelle Zusammenhänge unter der Vielzahl möglicherweise relevanter Erosionsdeterminanten aufgedeckt und die Variablenanzahl auf Grundlage dieser Zusammenhänge auf eine geringere Anzahl weitgehend voneinander unabhängiger Größen reduziert werden. Es zeigt sich, daß die Struktur der Variablen durch etwa zehn gut interpretierbare Faktoren bei rd. 75% erklärter Gesamtvarianz klar wiedergegeben werden kann, und daß diese Faktoren auch bei Variation der Ausgangsvariablen sowie der Faktorextraktions- und Rotationsmethode stabil bleiben. Bemerkenswert ist, daß viele der Faktoren einen deutlichen Bezug zu den in der Literatur diskutierten Wirkungsketten unter möglichen Erosionsdeterminanten haben. So werden in dem für die Erklärung der Gesamtvarianz wichtigsten Faktor Variablen gebündelt, die die langfristige Intensivierung der Landnutzung im Zusammenhang mit strukturellem Bevölkerungsdruck und begrenzter Verfügbarkeit landwirtschaftlich nutzbarer Flächen erfassen. Weitere wichtige Faktoren beziehen sich auf strukturelle Armut in Verbindung mit erhöhtem ländlichen Bevölkerungswachstum; auf die mit Bevölkerungsdruck einhergehende langfristige wie auch rezente Expansion der landwirtschaftlichen Nutzfläche und Abholzung von Naturwald; auf Entwicklungswege, die eher auf die Produktion hochwertiger Produkte statt auf eine Flächenexpansion abzielen. Für die Preisentwicklung im Referenzzeitraum kann anhand einer Faktorenanalyse mit reduzierter Länderanzahl[6] gezeigt werden, daß ein Zusammenhang zwischen langfristig geringen oder negativen Preiszuwächsen im Agrarsektor und dem Faktor "Rezente Abholzungsraten" besteht. Um die relative Bedeutung dieser Faktoren für Bodenerosion zu quantifizieren, werden schrittweise Regressionsanalysen mit Bodenerosion als abhängiger Variablen und ausgewählten Repräsentantenvariablen für jeden Faktor als angenommenen unabhängigen Variablen durchgeführt[7]. Es lassen sich drei besonders relevante anthropogene Entwicklungen identifizieren, anhand derer das Erosionsausmaß bis zu rund 75% erklärt werden kann: (1) die langfristige, historische Ausdehnung der landwirtschaftlichen Nutzfläche auf Kosten des Waldbestandes in Zusammenhang mit einem Gesamtbevölkerungsdruck, der gegen Ende der 80er Jahre die agrar-ökologische Tragfähigkeit überschreitet; (2) die rezente Abholzung von Naturwald, die in Zusammenhang mit dem Wachstum der Gesamtbevölkerung zu sehen ist. Hier scheinen weniger der Druck der Agrarbevölkerung und die Ausdehnung der landwirtschaftlichen Nutzfläche - also die Produktionsseite - im Vordergrund zu stehen, als vielmehr der Druck der Nachfrageseite, in Kombination mit einem tendenziell sinkenden Agrarpreisniveau, das den Expansionsdruck auf das Land verstärkt hat. (3) Die langfristige, bevölkerungsdruckinduzierte Intensivierung der Agrarproduktion, vor allem durch Umwandlung von Dauergrünland in Ackerland, verkürzte Brachezeiten und erhöhte Viehbesatzdichten. Ein weiteres Ergebnis ist, daß in keinem Fall ein wesentlicher Einfluß von Armut auf das landesweite Ausmaß der Bodenerosion nachgewiesen werden kann - wie bereits die Ergebnisse der Einfachkorrelationsanalysen für immerhin 15 verschiedene Armutsindikatoren vermuten lassen. Es bestehen Unterschiede in den Erklärungsmustern für verschiedene Erosionsformen und Klimazonen. Die rezenten Abholzungsraten haben für Wassererosion, insbesondere in Ländern der extrem humiden Klimazone, herausragende Bedeutung. Zusätzlich zu den Faktoren (1) und (2) ist die Intensität der landwirtschaftlichen Produktion (3) vor allem für Wassererosion und in Ländern der mittleren Klimazone von Bedeutung. Hier ist auch die negative Wirkung einer sinkenden Agrarpreisentwicklung am stärksten. Gleichzeitig gilt hier: je eher der eingeschlagene Entwicklungsweg auf die Produktion hochwertiger Produkte im Gegesatz zur reinen Flächenexpansion abzielt, desto geringer ist das Erosionsausmaß. Für das Ausmaß der Winderosion und der Degradation durch Nährstoffverluste hingegen sind insbesondere die agroklimatischen Bedingungen ausschlaggebend. Die als erosionsrelevant identifizierten anthropogenen Rahmenbedingungen sind mit zentralen theoretischen Hypothesen konsistent. Fraglos gehören sie eher zu den Größen, deren kurzfristige Beeinflussung durch politische Maßnahmen schwierig ist. Dennoch können folgende Ansätze für eine Schwerpunktsetzung bei der Gestaltung von Politikmaßnahmen zur wirksamen Erosionsverminderung abgeleitet werden:
  1. Die Reduktion des Bevölkerungsdrucks durch eine an die natürlichen Bedingungen und relativen Faktorknappheiten angepaßte Erhöhung des Produktionspotentials, gerade auch in Regionen mit relativ niedrigem Potential.
  2. Eine stärkere Fokussierung auf Forstpolitiken bzw. auf eine Regulierung der kommerziellen Nutzung von Wäldern, vor allem in humiden Klimazonen.
  3. .Eine selektive, langfristig angelegte Verbesserung der incentive-Struktur für bodenschonende Produkte und Anbaumethoden über wirtschaftspolitische Eingriffe sowie durch verbesserte institutionelle und rechtliche Rahmenbedingungen.
Von Politiken zur Armutsbekämpfung ist hingegen nicht zu erwarten, daß sie maßgebliche Impulse zur Verminderung der Bodenerosion geben können. Es muß jedoch immer präsent bleiben, daß arme Landnutzer sicherlich am stärksten und häufig existentiell von Erosionsschäden betroffen sind. Die Qualität zukünftiger Forschungsbemühungen auf globaler Ebene wird vor allem von der zukünftigen Datenverfügbarkeit und -qualität bestimmt: Für den Stand der Bodenerosion sind Informationen für verschiedene Zeitpunkte erforderlich; für anthropogene Erosionsdeterminanten eröffnen georeferenzierte Daten der Forschung gänzlich neue Perspektiven. Parallel zu überregionalen Analysen sind weitere lokale, sub-nationale Studien unbedingt notwendig, um umfassend zu ergründen, warum und welche Landnutzer die Ressource Boden in einem konkreten sozioökonomischen Kontext degradieren.
Fußnoten:
[1]Neben der Wasser- und Winderosion wird eine weitere Degradationsform, der Verlust von Nährstoffen und organischer Substanz, mitberücksichtigt und vereinfachend mit "Nährstoffverluste" bezeichnet.
[2]Gemeint ist die nutzbare Landesfläche, Ödland ausgenommen.
[3]Georeferenzierte Daten liegen derzeit für sozioökonomische Erosionsdeterminanten noch nicht vor.
[4]D.h. Größen, von denen a priori nicht bekannt ist, wie sie beobachtet und gemessen werden können.
[5]Dies sind Länder, in denen weder extrem aride noch extrem humide Bedingungen vorherrschen.
[6]Für die entsprechende Variable liegen nur Daten für 56 Länder vor.
[7]Umgekehrte Wirkungen der Erosion auf die als unabhängig angenommenen anthropogenen Variablen sind im Betrachtungszeitraum - bis auf die Armutswirkung starker Erosion - unwahrscheinlich.
Abstract (eng):
By the end of this century, soil erosion has reached an alarming extent in many developing countries. Still, uncertainty prevails regarding the human-induced causes of soil erosion. In consequence, many efforts to design efficient anti-erosion policies and instruments remain erratic. The actual discussion about human-induced causes of soil erosion focusses on socioeconomic factors that assumably influence the land users´ decisions on agricultural production and soil protection, and, hence, the degree of soil erosion. The most frequently discussed factors are: (i) poverty, (ii) population pressure, (iii) biased agricultural prices, (iv) the introduction of inadequate technical innovations and (iv) insecurity of land tenure. They are basically deduced from and discussed on base of production theory and the theory of induced innovation. Nevertheless, the different views on the importance to be assigned to the single factors are quite controverse. For example, in a rather optimistic scenario, it is argued that poverty and population pressure lead to the development of soil-conserving innovations in the long run. On the other side, poverty and population pressure, in combination with falling agricultural prices, are assumed to lead to a short-termist overuse of the soil. Empirical evidence that supports some of the controverse hypotheses on the causes of soil erosion is restricted to local studies based on local data on soil erosion, their results can hardly be generalized. In this context, the spatial data compiled within the global assessment of human-induced soil degradation (GLASOD; UNEP/ISRIC, 1991) for the first time permits a large-scale empirical analysis of socioeconomic and landuse factors relevant to erosion. By aggregating the information of the GLASOD data, countries and regions whith marked soil erosion can be identified. While Africa and Asia most contribute to the extent of soil erosion and the loss of nutrients[8] in absolute terms (4,5 mio sqkm each), it is in Southwest Asia (37%), Central America and Southeast Asia (25% each), where the proportion of of the land area - excluding wastelands - that is affected reaches the highest levels. Looked at on a national level, countries with an extreme extent of soil erosion are to be found in Central America and Africa: In El Salvador, Haiti and Costa Rica, 60 to 90 percent of the land area[9] are affected. In Africa, Sahelian Countries as Tunesia, Mauretania, Libya, Niger, Burkina Faso and Mali, as well as the eastafrican highlands of Burundi and Rwanda, and also Cape Verde show the highest proportions of eroded land area2 (40 to 80 %). Water erosion is the most widespread type of erosion, in Central America and Southeast Asia it even contributes with about 70% to the area affected by erosion and the loss of nutrients1. The methodological approach chosen for the empirical analysis of human-induced causes of soil erosion is an explorative, econometric one, based on national cross-country data[10]. A specific combination of correlation analyses, factor analysis, and regression analysis is designed, that can handle the great number of possible indicators for the assumed causes of erosion, and cope with related problems of multicollinearity and model specification. Those problems result from supposed interrelationships among different human-induced causes of soil erosion. At the same time, many of the causes of erosion have a latent character when considered on a national level[11], since they are deduced from a microeconomic context. This makes it necessary to define various indicator variables for each of them, which, again, implies additional multicollinearity. On the basis of the aggregated GLASOD data, a set of operational variables for soil erosion is defined. They basically indicate the proportion of a country´s degradable land area (i.e. land area minus wastelands) that is eroded through wind, water, or degraded by the loss of nutrients and organic matter by the end of the 80´s. In turn, the database for possible determinants of erosion is compiled departing from standard international data sets for the time span 1961-1990. Representative indicators can be defined for many of the causative factors discussed in literature, as well for socioeconomic ones, as for landuse, and also for natural factors. They are adapted in a way that they not only best fit and capture the hypothesized determinants, but also the ecological and timely dimension of the analysis. One important field that is not covered is land tenure. The resulting database comprises about 150 variables for possible causative factors, with a varying number of country-data available. The results of correlation analyses between the indicator variables for soil erosion and for possible causative factors facilitate a first assesion of relevant relationships. They show, that variables that quantify population pressure and the proportion of forested area are correlated with soil erosion for all countries. Deforestation rates in the 80´s are especially related to water erosion. Considering only countries without extreme climatic conditions[12] correlations are found between soil erosion and variables for the intensity of land use and the degree of expansion of the agricultural frontier. Producer price declines for relevant agricultural products are also found to be correlated with soil erosion in these countries. Corresponding to theoretical assumptions, the importance of different natural factors vary for different types of erosion and climatic zones. Altogether, variables that express structural conditions and can be regarded as the outcome of historical, long-term developments, seem to have stronger correlation with the extent of soil erosion than variables that quantify changes that took place within the time span under consideration, 1961 to 1990. The next methodological step consists in different factor analyses for 62 of the variables that express possible causative factors and for 73 countries with approximatively complete data sets. The principal objectives are to detect structural interrelationships among the multitude of variables and to reduce their number on the basis of these interrelations, in a way to obtain a set of variables that are largely independent of each other. It turns out that the structure of the 62 variables under consideration can clearly be reproduced by about 10 factors, with about 75% of their total variance being explained. These factors prove to be robust with respect to changes in the set of included variables, and in the methods of extraction and rotation. It is noteworthy, that many of the identified factors refer to cause-effect relationships that are discussed in literature. For instance, the factor that explains the greatest part of total variance, combines variables that quantify the long-run intensification of land use with others that stand for structural population pressure and a limited buffer for the expansion of the agricultural area. Other important factors relate to structural poverty, in combination with high rates of rural population growth; to the long-term and recent deforestation and to total population pressure; to development paths that aim at sopisticated animal procuction and permanent culture rather than at a mere expansion of the agricultural area. Other factors stand for the prevailing natural conditions. Based on a factor analysis for a reduced number of countries, it can be shown that declinig aggregate agricultural producer prices[13] are associated with the factor ´recent deforestation rates´. To quantify the relative importance of the identified factors, stepwise regression analyses are then carried out, with soil erosion as the dependent variable and selected representative variables for each of the factors as presumed independent variables[14]. Three human-induced factors, or developments, show to have particular relevance for the extent of soil erosion, that they can explain to up to 75%: (1) the long-run historical expansion of the agricultural frontier at the expense of the forested area, in combination with a population pressure well above the corresponding supporting capacities in the 80´s; (2) recent deforestation rates in conjunction with total population growth. This effect can rather be associated with a growth of demand for agricultural and forestral products and declining agricultural prices than with pressures directly resulting from agricultural population and expansion; (3) the long-run intensification of land use, mainly throug the conversion of permanent pastures to arable land, the shortening of fallow periods, and the increase of animal densities. This type of intensification is associated with and possibly induced by high structural population pressure in agricultural areas. Another important result is that poverty seems to have minor impact on the extent of soil erosion at the aggregate, national level. None of the included variables that represent the factor ´poverty´ shows a significant relative impact, neither in the models for the sum of erosion nor for specific types of erosion or climatic zones. This fact supports the low correlation coefficients for altogether 15 different poverty indicators that were calculated in the context of simple correlation analysis. Specific models for specific types of erosion and climatic zones show that there exist characteristic patterns of explanation for each type and zone. Recent deforestation rates and the associated features (factor (2))are particularily important in the explanation of water erosion, especially in countries with predominant humid climate. The impact of production-intensity in terms of factor (3) is specific for water erosion, and for countries without extreme climatic conditions, together with the factors (1) and (2). This is also where the negative effect of declinig agricultural prices appears to be strongest. At the same time, the development of sopisticated animal procuction and the growth of the area under permanent culture in contrast to a mere expansion of the agricultural area seem to be favourable to the soil in this context. In the explanation of wind erosion and loss of nutrients, natural factors are in the foreground. The identified, human-induced pressures related to long-term population growth, intesification, agricultural price decline and recent deforestation are consistent with important theoretical hypotheses. Those pressures are clearly not of the type that can be overcome over night through political intervention. Nevertheless, they lead to the following areas of intervention that should be given priority in the design of policy measures for the reduction of soil erosion:
  1. A reduction of population pressure through an increase in site-specific production potentials, based upon innovations that match the prevailing agro-ecological and economic conditions. Special attention should be given to low potential areas.
  2. A stronger focus on forest policy and the regulation of commercial forest use especially in the humid zone.
  3. A selective, long-term improvement of economic incentives for the production of soil-conserving crops with soil-conserving methods, by means of economic policy as well as through improved institutional conditions.
Policies that aim at the reduction of poverty can not be expected to play a decisive role in the reduction of soil erosion. In spite of that, it is most necessary that policy makers keep in mind that the poor certainly are most affected by and vulnerable to erosion damages. At a global scale, the quality of future research on the topic will largely be determined by data availability and quality: concerning soil erosion, information at different points in time is necessary; for anthropogenic factors, spatial datasets will bring a new dimension into scientific research. Parallel with global analyses, further in depth local studies are necessary for a comprehensive and detailed insight into why and which land users degrade the resource they depend on in a specific socioeconomic context.
footnotes:
[8]The loss of nutrients and organic matter, independent of soil erosion, is also considered and is abbreviated with the term ´loss of nutrients´ in this text.
[9]Again, it is the land area excluding wasteland that is being referred to.
[10]Spatial data sets are not avaiable yet for socioeconomic factors related to soil erosion.
[11]I.e. it is not known a priori, how these causes can be measured and quantified.
[12]I.e. countries without predominant arid, hyper-arid or humid agroclimatioc conditions.
[13]The availability of data for the variable in cause is limited to 56 coutries.
[14]Reciprocal effects that soil erosion might have on anthropogenic factors are not very likely to occurr within the considered time span, except a possible increase of poverty due to erosion.
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