Getreide ist ein elementares Grundnahrungsmittel für viele Menschen. Die weltweite Nachfrage steigt beständig, während immer mehr Ackerflächen verloren gehen. Deshalb untersuchen Forschende seit vielen Jahren, durch welche Faktoren sich die Erträge pro Fläche steigern lassen. Die Analyse des Bodens spielt dabei eine wichtige Rolle.
1.840 Quadratmeter, ein Quadrat von rund 42 Metern Kantenlänge. So viel Ackerfläche hätte jeder Mensch auf der Erde für sich zur Verfügung, wenn man das weltweit vorhandene Ackerland von 1,4 Milliarden Hektar durch die Bewohner der Erde teilte. Zu diesem Ergebnis kam die FAO, die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen, bei ihrer Erhebung im Jahr 2018*. Gleichzeitig musste sie feststellen, dass sich dieser Wert seit 1961 halbiert hat, während die Zahl der Menschen auf der Erde in dieser Zeit von drei auf fast acht Milliarden angewachsen ist. Diese Entwicklung bringt große Herausforderungen für die Ernährungssicherung der Bevölkerung mit sich, der sich die globale Politik, Wissenschaft und Industrie in gleichem Maße stellen müssen. Auch in Deutschland nimmt die landwirtschaftliche Nutzfläche zugunsten der Siedlungs- und Verkehrsfläche ständig ab. Hier ist aber seit 2004 eine Verlangsamung dieser Entwicklung zu beobachten.
Während vielerorts landwirtschaftliche Flächen reduziert werden, ist in einigen Ländern auch eine Ausdehnung von Ackerland, etwa durch Waldrodung, zu beobachten. Sie erfolgt, um die Produktion für stark nachgefragte Produkte wie Soja und Palmöl zu erhöhen. Diese Entwicklung ist aus ökologischer und klimatischer Sicht sehr bedenklich, weil damit eine Verringerung der natürlichen CO2-Speicherung und der Biodiversität einhergeht. Einen Ausweg bietet hier der ökologische Landbau, der sowohl die CO2-Speicherung und Biodiversität erhöht als auch eine hohe Akzeptanz beim Verbraucher erreicht. Da die Flächenerträge hier aber zu gering sind, sind ergänzend weitere neue und nachhaltige Methoden gefragt. Ein wirksamer Weg, die Verringerung der Biodiversität zu bekämpfen und unsere Ernährung besser zu sichern, ist die Steigerung der Flächenerträge von Kulturpflanzen.
Der Kohlenstoffgehalt von Ackerflächen hat erheblichen Einfluss auf ihre Fruchtbarkeit. Ist er der Schlüssel zur Steigerung der Erträge?
Faktor Kohlenstoff
Ebenso herausfordernd für die Ernährungssicherung der Weltbevölkerung ist der Klimawandel, der die Nahrungsmittelproduktion gefährdet. In Mittel- und Osteuropa und zum Teil auch in Deutschland wird vor allem in den Sommermonaten eine Zunahme des Wasserdefizits erwartet. Dies beeinträchtigt Ernteerträge und muss durch künstliche Bewässerung kompensiert werden. Daneben können extreme Wetterereignisse wie Starkregen, Hagel oder deutlich zu milde Winter mit anschließendem Spätfrost Ernteausfälle zur Folge haben.
Hier kommt dem Kohlenstoffgehalt im Boden eine große Bedeutung zu. Böden sind der größte terrestrische Speicher für Kohlenstoff. Ihre organische Substanz entscheidet darüber, wie gut sie in der Lage sind, Kohlenstoff zu binden; denn neben Wäldern und Ozeanen gehören sie zu den wichtigsten globalen Speichern für CO2. Der Kohlenstoffgehalt von Bodenflächen gibt nicht nur Auskunft über deren Einfluss auf die Umwelt, sondern er hat auch erheblichen Einfluss auf ihre Fruchtbarkeit. Diese Erkenntnis hat zur Folge, dass sich viele Forschungsprojekte mit der Berechnung der Kohlenstoffspeicherung in landwirtschaftlichen Flächen befassen, um daraus Maßnahmen für ihre Bearbeitung abzuleiten.
Ein Experte für dieses Fachgebiet ist Prof. Dr. Bernd Honermeier, von 1998 bis 2020 Leiter der Professur für Pflanzenbau an der Justus-Liebig-Universität Gießen. Gemeinsam mit seinen Kolleginnen und Kollegen erforschte er in einem Dauerfeldversuch, wie sich beispielsweise der Einsatz verschiedener Düngemittel und unterschiedliche Bewirtschaftungsformen auf den Kohlenstoffgehalt im Boden und damit langfristig auf die Ernteerträge auswirken.
Eine Erkenntnis seiner Forschung ist, dass auch die Art der Bodenbearbeitung einen starken Einfluss auf die Wasserspeicherung und die Kohlenstoff-Akkumulation hat. „Während eine stark lockernde und wendende Bodenbearbeitung zu mehr Wasserverlusten führt“, erklärt Prof. Dr. Honermeier, „wird der Wasserhaushalt bei einer konservierenden Bodenbearbeitung mehr geschont. Konservierend meint hier, den Boden seltener zu lockern und ganzjährig über das Mulchen verstärkt Pflanzenreste einzubringen, um den Sauerstoffeintrag, die Wasserinfiltration und die Erosion des Bodens so gering wie möglich zu halten.“
Fortsetzung folgt...
Sie möchten mehr erfahren über das Forschungsprojekt, die Erkenntnisse des Forschungsteams um Prof. Dr. Honermeier und wie die Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff in Böden und Biomasse von Kulturpflanzen mittels Elementaranalyse bestimmt wurden? Dann melden Sie sich für unseren Newsletter an, um zu erfahren wann der nächste Artikel der Serie veröffentlicht wird.
1.840 Quadratmeter, ein Quadrat von rund 42 Metern Kantenlänge. So viel Ackerfläche hätte jeder Mensch auf der Erde für sich zur Verfügung, wenn man das weltweit vorhandene Ackerland von 1,4 Milliarden Hektar durch die Bewohner der Erde teilte. Zu diesem Ergebnis kam die FAO, die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen, bei ihrer Erhebung im Jahr 2018*. Gleichzeitig musste sie feststellen, dass sich dieser Wert seit 1961 halbiert hat, während die Zahl der Menschen auf der Erde in dieser Zeit von drei auf fast acht Milliarden angewachsen ist. Diese Entwicklung bringt große Herausforderungen für die Ernährungssicherung der Bevölkerung mit sich, der sich die globale Politik, Wissenschaft und Industrie in gleichem Maße stellen müssen. Auch in Deutschland nimmt die landwirtschaftliche Nutzfläche zugunsten der Siedlungs- und Verkehrsfläche ständig ab. Hier ist aber seit 2004 eine Verlangsamung dieser Entwicklung zu beobachten.
Während vielerorts landwirtschaftliche Flächen reduziert werden, ist in einigen Ländern auch eine Ausdehnung von Ackerland, etwa durch Waldrodung, zu beobachten. Sie erfolgt, um die Produktion für stark nachgefragte Produkte wie Soja und Palmöl zu erhöhen. Diese Entwicklung ist aus ökologischer und klimatischer Sicht sehr bedenklich, weil damit eine Verringerung der natürlichen CO2-Speicherung und der Biodiversität einhergeht. Einen Ausweg bietet hier der ökologische Landbau, der sowohl die CO2-Speicherung und Biodiversität erhöht als auch eine hohe Akzeptanz beim Verbraucher erreicht. Da die Flächenerträge hier aber zu gering sind, sind ergänzend weitere neue und nachhaltige Methoden gefragt. Ein wirksamer Weg, die Verringerung der Biodiversität zu bekämpfen und unsere Ernährung besser zu sichern, ist die Steigerung der Flächenerträge von Kulturpflanzen.
Der Kohlenstoffgehalt von Ackerflächen hat erheblichen Einfluss auf ihre Fruchtbarkeit. Ist er der Schlüssel zur Steigerung der Erträge?
Faktor Kohlenstoff
Ebenso herausfordernd für die Ernährungssicherung der Weltbevölkerung ist der Klimawandel, der die Nahrungsmittelproduktion gefährdet. In Mittel- und Osteuropa und zum Teil auch in Deutschland wird vor allem in den Sommermonaten eine Zunahme des Wasserdefizits erwartet. Dies beeinträchtigt Ernteerträge und muss durch künstliche Bewässerung kompensiert werden. Daneben können extreme Wetterereignisse wie Starkregen, Hagel oder deutlich zu milde Winter mit anschließendem Spätfrost Ernteausfälle zur Folge haben.
Hier kommt dem Kohlenstoffgehalt im Boden eine große Bedeutung zu. Böden sind der größte terrestrische Speicher für Kohlenstoff. Ihre organische Substanz entscheidet darüber, wie gut sie in der Lage sind, Kohlenstoff zu binden; denn neben Wäldern und Ozeanen gehören sie zu den wichtigsten globalen Speichern für CO2. Der Kohlenstoffgehalt von Bodenflächen gibt nicht nur Auskunft über deren Einfluss auf die Umwelt, sondern er hat auch erheblichen Einfluss auf ihre Fruchtbarkeit. Diese Erkenntnis hat zur Folge, dass sich viele Forschungsprojekte mit der Berechnung der Kohlenstoffspeicherung in landwirtschaftlichen Flächen befassen, um daraus Maßnahmen für ihre Bearbeitung abzuleiten.
Ein Experte für dieses Fachgebiet ist Prof. Dr. Bernd Honermeier, von 1998 bis 2020 Leiter der Professur für Pflanzenbau an der Justus-Liebig-Universität Gießen. Gemeinsam mit seinen Kolleginnen und Kollegen erforschte er in einem Dauerfeldversuch, wie sich beispielsweise der Einsatz verschiedener Düngemittel und unterschiedliche Bewirtschaftungsformen auf den Kohlenstoffgehalt im Boden und damit langfristig auf die Ernteerträge auswirken.
Eine Erkenntnis seiner Forschung ist, dass auch die Art der Bodenbearbeitung einen starken Einfluss auf die Wasserspeicherung und die Kohlenstoff-Akkumulation hat. „Während eine stark lockernde und wendende Bodenbearbeitung zu mehr Wasserverlusten führt“, erklärt Prof. Dr. Honermeier, „wird der Wasserhaushalt bei einer konservierenden Bodenbearbeitung mehr geschont. Konservierend meint hier, den Boden seltener zu lockern und ganzjährig über das Mulchen verstärkt Pflanzenreste einzubringen, um den Sauerstoffeintrag, die Wasserinfiltration und die Erosion des Bodens so gering wie möglich zu halten.“
Fortsetzung folgt...
Sie möchten mehr erfahren über das Forschungsprojekt, die Erkenntnisse des Forschungsteams um Prof. Dr. Honermeier und wie die Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff in Böden und Biomasse von Kulturpflanzen mittels Elementaranalyse bestimmt wurden? Dann melden Sie sich für unseren Newsletter an, um zu erfahren wann der nächste Artikel der Serie veröffentlicht wird.
