Anbaumix verbessert Qualität, Erträge und Umwelteinfluss

10.03.2020 Forschung & Technik

Wissenschaftler untersuchen die Auswirkungen abwechslungsreicherer Fruchtfolgen

Ein internationales Forscherteam hat mit einer Computersimulation untersucht, wie sich mehr Fruchtartenwechsel auf den Feldern des indischen Subkontinents auf Erträge, Qualitäten und Inhaltsstoffe sowie den Betriebsmitteleinsatz auswirkt.

Die Grüne Revolution hat im letzten Jahrhundert den Kalorien-Ertrag in der Landwirtschaft enorm gesteigert. Das brachte jedoch auch mit sich, dass die Nahrung im Durchschnitt nährstoffärmer und der Anbau nicht immer umweltschonender wurde. Die Aufgaben für die Ernährung der Menschheit sind daher nicht kleiner geworden: Jeder neunte Mensch ist unterernährt, jeder achte Erwachsene fettleibig und jeder fünfte leidet an einem Mikronährstoffmangel. Auch diese Fakten sind zum Teil Folge der Grünen Revolution, setzte sie doch sinnvollerweise auf ertrag- und kalorienreiche Getreide wie Reis und Weizen – auf Kosten anderer Feldfrüchte mit höherem Nährstoffgehalt.

Unterschiedliche Produktionsanteile simuliert

Dafür wurden unterschiedliche Anbauszenarien entworfen und mit einer Computersimulation optimiert. Dabei blieb der Maisanteil konstant, da Mais vorrangig als Futter und für den Export produziert wird. Auch der Weizenanteil wurde nicht verändert, da er hauptsächlich als Winterkultur angebaut wird und daher nicht durch anderes Grobgetreide substituiert werden kann. Variiert wurden die Anbauflächen für Reis, Fingerhirse, Perlhirse und Sorghum. Bedingung war, dass der landesweite Kalorien-Ertrag nicht unter den heutigen Ist-Wert fallen durfte. Die Software durfte außerdem nur Getreidearten auswählen, die in den jeweiligen Anbauregionen schon erfolgreich kultiviert worden waren.

Das Computerprogramm optimierte daraufhin die Anbauverteilung im Hinblick auf sechs Ziele: maximaler Protein-Gehalt, maximaler Eisen-Gehalt, minimaler Energiebedarf, minimale Treibhausgas-Emissionen, minimaler Wasserbedarf und maximale Widerstandsfähigkeit gegenüber den Klimawandelfolgen, gemessen am Ertragsverlust in einem extremen Dürrejahr.

Die entscheidende Botschaft aus den Simulationen: Es ist möglich, ohne große Kompromisse alle sechs Parameter gleichzeitig zu verbessern. Durch ein optimiertes Anbauverhältnis der vier Getreide lassen sich, national betrachtet, bis zu 5 Prozent mehr Protein sowie bis zu 49 Prozent mehr Eisen ernten. Den eher bescheidenen Protein-Gewinn erklären die Forscher damit, dass alle Getreide-Alternativen recht ähnliche Protein-Gehalte aufweisen.

Die Simulation zeigte auch, dass die künstliche Bewässerung um bis zu 21 Prozent verringert werden kann – vor allem in Gebieten, die kaum noch zugängliches Grundwasser besitzen. Der Energiebedarf sank in den Berechnungen um bis zu 12 Prozent, die Treibhausgas-Emissionen um bis zu 13 Prozent. Und gleichzeitig verbesserte sich die Widerstandsfähigkeit gegen Klimawandelfolgen um bis zu 13 Prozent. Der für die Grundversorgung der Menschen wichtige Kalorien-Gehalt der Ernte bleibt wie gewollt unverändert, allerdings hatten Grobgetreide daran einen von 14 bis 32 Prozent höheren Anteil.

In einer späteren Simulation begrenzten die Forscher die Anbaufläche eines jeden Getreides auf die größte, bislang in historischen Daten dokumentierte Anbaufläche. Dadurch wollten die Forscher sicherstellen, dass der Anbau im errechneten Umfang auch tatsächlich möglich wäre. Selbst unter diesen restriktiveren Bedingungen ließen sich alle sechs Ziele parallel optimieren, allerdings nicht so effektiv.

Ziel der optimalen Kalorienversorgung fast ausgereizt

In einer dritten Simulation ermittelten die Forscher die optimale Getreideverteilung mit dem Ziel des maximalen Kalorien-Ertrags. Die Software konnte die Kalorienversorgung um maximal 7 Prozent erhöhen – ein Hinweis darauf, dass genau dieses Ziel von Politik und Landwirten in der Vergangenheit bereits vorrangig verfolgt worden ist. Abschließend untersuchten die Forscher anhand zweier Bundesstaaten, was die veränderten Anbauverteilungen für die Anbaupraxis bedeuten würden. Während der Bedarf an Saatgut, chemischem Dünger, Arbeitszeit, Arbeitsmaschinen sowie Bewässerungspumpen gleich bliebe oder sänke, würde sich der Bedarf an Gülle erhöhen.

Nachhaltigerer Anbau

Der Hauptautor der Studie, Kyle Davis von der Columbia University, fasste zusammen: „Um die Landwirtschaft nachhaltiger zu gestalten, ist es wichtig, dass wir über das bloße Erhöhen der Nahrungsversorgung hinausdenken und Lösungen finden, die der Ernährung, den Landwirten und der Umwelt nutzen. Indien kann seine Nahrungsversorgung nachhaltig stärken, indem Landwirte weniger Reis und mehr nährstoffreiche und umweltfreundlichere Getreide wie Fingerhirse, Perlhirse und Sorghum anbauen“.

Quelle: pflanzenforschung.de