Kohlendioxid: die gemischte Bilanz der Landwirtschaft

Weltweit trägt die Landwirtschaft erheblich zum Klimawandel bei. Doch Ackerpflanzen helfen dem Klima auch: In ihrem Wurzelraum gebundenes Kohlendioxid bleibt über Jahre der Atmosphäre entzogen. Züchter arbeiten zudem an Pflanzen, die CO2 besonders gut verwerten; Ertrag und Klima profitieren gleichermaßen.

Auf neun Prozent schätzt der Klimabericht der Europäischen Kommission für Europa den Anteil der Landwirtschaft am Klimawandel. Weltweit spricht der WWF von 14 Prozent, die die Landwirtschaft direkt verursachen. Pete Smith, der Autor des Landwirtschaftsteils des dritten Berichts des Weltklimarats IPCC schätzt in einer Greenpeace-Studie den vollständigen Anteil auf gut 30 Prozent aller Treibhausgase. Weitere 50 Prozent entfallen auf die Verbrennung fossiler Rohstoffe durch Kraftwerke, Fabriken, Verkehr und Haushalte, 20 Prozent auf die chemische Industrie.

Drei Gase sind dabei die wesentlichen Verursacher der Klimaerwärmung: Lachgas (N2O) zu 7 Prozent, Methan (CH4) zu 14 Prozent und Kohlendioxid (CO2) zu 78 Prozent. Die größte landwirtschaftliche CO2-Quelle ist sicherlich die Viehzucht. Zum einen, weil für sie enorme Waldflächen gerodet werden. Das ist gleich dreifach schlecht, da die Bäume fehlen, die CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen, da das bereits aufgenommene CO2 beim Verbrennen freigesetzt wird, und da aus bestimmten Bodentypen nun Methan entweichen kann, das aggressivste aller Treibhausgase. Zum anderen stoßen vor allem Rinder große Mengen klimaschädlicher Gase aus, die während der Verdauung entstehen.

Doch der Anbau von Ackerpflanzen ist nicht unbeteiligt: Allein die Stickstoffdüngung setzt Lachgas in einer Menge frei, deren Effekt jährlich 2,1 Milliarden Tonnen Kohlendioxid entspricht. Weil die verschiedenen Treibhausgase das Klima unterschiedlich stark beeinflussen, hat man sich auf die Wirkung von Kohlendioxid als Standardmessgröße geeinigt. Eine Tonne Lachgas entspricht demnach 300 Tonnen CO2-Äquivalenten. Weitere 2,9 bis 5,9 Milliarden Tonnen CO2-Äquivalente verursacht die Umwandlung von Land in Ackerfläche. Hinzu kommen die CO2-Emissionen der landwirtschaftlichen Fahrzeuge, die Trocknung der Ernte und auch die Verarbeitung. Insgesamt ergeben sich auf diese Weise bis zu 16,5 Milliarden Tonnen CO2-Äquivalente.

Pflanzenschutz ist nicht unbedingt auch Klimaschutz (Quelle: iStockphoto®).

Pflanzen als Klimakiller zu verteufeln, wäre dennoch ein Trugschluss: Die Vegetation ist maßgeblicher Bestandteil des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs. Pflanzen nutzen zur Energiegewinnung die Photosynthese, ein chemischer Mechanismus, der mit Sonnenenergie, Wasser und Kohlendioxid abläuft und Sauerstoff freisetzt. Allein die deutschen Wälder beinhalten etwa 2,6 Milliarden Tonnen Kohlenstoff. Das bedeutet, sie haben der Atmosphäre 9,5 Milliarden Tonnen CO2 für viele Jahrzehnte entzogen.

Wie effizient Pflanzen der Atmosphäre CO2 entnehmen, hängt von mehreren Faktoren ab. Pflanzenart und Wachstumsgeschwindigkeit spielen natürlich hinein. Aber auch der Klimawandel selbst verstärkt den Einfluss der Vegetation: Je höher die CO2-Konzentration in der Luft ist, desto mehr CO2 nehmen Pflanzen vom so genannten Typ C3 auf. Immerhin 90 Prozent aller Landpflanzen zählen zu dieser Gruppe. Ursächlich für diesen Effekt sind die Stomata, Spaltöffnungen in den Blättern, über die die Pflanzen CO2 aufnehmen, aber auch Wasser verlieren können. Deshalb öffnet eine Pflanze ihre Stomata nur so kurz wie nötig, und kann bei höherer CO2-Konzentration in der gleichen Zeit mehr Gas binden. Profitieren kann die Pflanzen von mehr Kohlendioxid also nur, wenn genügend Feuchtigkeit vorhanden ist, um die Stomata bedenkenlos zu öffnen. Vor allem in Südeuropa könnte das zu Problemen führen, da der Klimawandel dort Wärme und Trockenheit verstärkt. Sind jedoch alle Bedingungen erfüllt, steigert eine höhere CO2-Konzentration der Ertrag der Pflanzen. Stiege die Konzentration von heute 385 ppm (parts per million, Moleküle in einer Million Luftmoleküle) auf 550 ppm, stiege der Ertrag der fünf wichtigsten Nahrungspflanzen um sieben Prozent. Allerdings gelten die Folgen des Klimawandels bereits ab einer Konzentration von 450 ppm als nicht mehr beherrschbar. Voraussetzung für steigende Erträge wäre außerdem, dass der Klimawandel nicht auch andere Rahmenbedingungen verändert.

Doch die Rahmenbedingungen ändern sich durchaus: So stellt das Team von Evan DeLucia an der Universität von Illinois fest, dass sich bei Sojabohnen die Fraßschäden durch Japankäfer bei einer CO2-Konzentration von 550 ppm verdoppeln. Vermutlich bilden die Pflanzen mehr Zucker und weniger Eiweiße, was die Blätter attraktiver für den Käfer macht. Gleichzeitig fanden die Forscher in den Sojabohnen weniger natürliche Abwehrstoffe gegen Schädlinge. Positiver Nebeneffekt des Klimawandels: Die höhere Temperatur führt schon heute zu messbar längeren Vegetationsperioden – und das längere Wachstum bedeutet, dass die Pflanzen mehr CO2 in Biomasse umwandeln.

Der genaue Zusammenhang zwischen atmosphärischer CO2-Konzentration und weiteren Faktoren wie Klima oder Boden ist Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten. In Deutschland untersucht dies beispielsweise das Projekt FACE der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft für die Fruchtfolge Wintergerste – Zwischenfrucht Weidelgras – Zuckerrübe – Winterweizen. Die Gendatenbank des Forschungsprogramms GABI listet bereits über 20 Gene, die mit dem CO2-Stoffwechsel zusammenhängen. Pflanzenzüchter können dadurch gezielter arbeiten.