Forscher stellen Ertragsprognosen auf den Prüfstand

Versuchsfelder taugen nur bedingt zur Ertragsvorhersage

19.01.2017 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Die Autoren der Studie plädieren dafür, dass sich Ertragsprognosen künftig häufiger an den Gegebenheiten auf großen Feldern orientieren müssen als bisher. (Bildquelle: © wobogre/ Pixabay.com/ CC0)
Die Autoren der Studie plädieren dafür, dass sich Ertragsprognosen künftig häufiger an den Gegebenheiten auf großen Feldern orientieren müssen als bisher. (Bildquelle: © wobogre/ Pixabay.com/ CC0)

Überschriften, wie „Erträge im Biolandbau höher als gedacht“ oder „Erträge im Biolandbau werden unterschätzt“ stimmen optimistisch. Aber stimmen sie deshalb auch? Ein Forschungsteam ist dieser Frage systematisch nachgegangen und zu einem ernüchternden, aber wichtigen Ergebnis gekommen: Speziell in den Bereichen der ökologischen und integrierten Landwirtschaft erweisen sich die Vorhersagen in Bezug auf die zu erwartenden Erträge als weniger treffsicher als gedacht.

Um es vorwegzunehmen: Was nun folgt, ist weder ein Pro und Kontra noch ein Für oder Wider in Bezug auf eine bestimmte Landwirtschaftsform, also die konventionelle, integrierte oder ökologische  Landwirtschaft. Dem Team um Erstautorin Alexandra Kravchhenko ging es darum, auf eine derzeitige Schwachstelle im Zusammenhang mit Ertragsprognosen hinzuweisen. Obwohl einige Schlüsse, die am Ende der Studie gezogen werden, einigen Kollegen übel aufstoßen dürften, ist die Studie mit Blick auf eine der drängendsten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts zu begrüßen: Die Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung mit Nahrungsmitteln und Rohstoffen aus der Landwirtschaft. Schätzung der FAO zufolge wird die globale Nachfrage nach Nahrungs- und Futtermitteln bis 2050 um 70 % steigen. Umso wichtiger wird es sein, Vorhersagen treffen zu können, mit welcher Produktionsmethode welche Mengen produziert werden können.

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Entwicklung der Öko-Anbaufläche in den verschiedenen Weltregionen von 2000 - 2008. Obwohl die Fläche deutlich zunimmt, werden derzeit nur knapp 1 % der weltweiten landwirtschaftlichen Nutzflächen ökologisch bewirtschaftet.

Entwicklung der Öko-Anbaufläche in den verschiedenen Weltregionen von 2000 - 2008. Obwohl die Fläche deutlich zunimmt, werden derzeit nur knapp 1 % der weltweiten landwirtschaftlichen Nutzflächen ökologisch bewirtschaftet.

Quelle: © Spitzl/ wikimedia.org/ gemeinfrei

Wie geht’s weiter?

Neben der Suche nach einer Lösung des Verteilungsproblems und der Auseinandersetzung mit dem Klimawandel sind sich Experten aus aller Welt einig, dass die steigende Nachfrage nicht ohne eine Steigerung der Produktivität auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen dieser Erde zu befriedigen ist. Sowohl auf den derzeit genutzten als auch auf den neu zu erschließenden. Aus diesem Grund kann die Diskussion über die Landwirtschaftsform der Zukunft auch nicht losgelöst von der Frage nach den Erträgen geführt werden, obgleich andere Punkte, wie z. B. Fragen des Umwelt- und Ressourcenschutzes, sozioökonomische, (welt-)wirtschaftliche, logistische und natürlich auch kulturelle Aspekte, gewiss eine Rolle spielen.

Darf man den Prognosen trauen?

Vor dem Hintergrund dieser Aufgabe ging es Kravchenko zugespitzt gesagt um folgende Frage: Können wir uns bei der Diskussion über das Ertragspotenzial der unterschiedlichen Landwirtschaftsformen auf die Prognosen aus der Wissenschaft verlassen? „Während sich ein Großteil der Landwirtschaft in den meisten Regionen der Welt auf Flächen von 25 - 100 Hektar und weit darüber hinaus abspielt, basiert unser Wissen zum Großteil auf Experimenten und Beobachtungen auf Versuchsflächen, die zwischen 0,005 ha und 0,01 ha groß sind.“, begründet sie ihre Kritik.

Prognosen schießen über das Ziel hinaus

Dass ihre Sorgen berechtigt sind, bestätigen Untersuchungen aus den letzten Jahren. So ergaben Metaanalysen, dass speziell im Ökolandbau die Prognosen um durchschnittlich 20 - 25 % über den tatsächlichen Erträgen liegen, Umfragen unter Ökobauern zufolge sogar um bis zu 34 %. Was bislang jedoch fehlte, war eine empirische Untersuchung. Diese Lücke zu schließen, war das Ziel der Studie, die jetzt im Fachmagazin PNAS erschienen ist.

Sechs Jahre (2007 - 2012) dauerte es, bis die Forscher genügend Daten für den Vergleich zur Hand hatten. Diese stammten einerseits von 27 kommerziell genutzten Feldern (6 - 36 Hektar) im Bundesstaat Michigan, zum anderen aus Anbauversuchen auf kleinen Versuchsparzellen (0,2 - 1 Hektar). In allen Fällen ging es dabei um Soja (Glycine Max), Mais (Zea mays) und Winterweizen (Triticum aestivum), die konventionell, ökologisch oder nach dem Prinzip der integrierten Landwirtschaft in Fruchtfolge angebaut wurden.

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Es ist schwierig, hier das Unkraut vom Mais zu unterscheiden. In der Analyse war die Unkrautbelastung einer der Hauptgründe, dass die tatsächlichen Erträge unterhalb der Prognosen lagen.

Es ist schwierig, hier das Unkraut vom Mais zu unterscheiden. In der Analyse war die Unkrautbelastung einer der Hauptgründe, dass die tatsächlichen Erträge unterhalb der Prognosen lagen.

Quelle: © Don Manfredo/ wikimedia.org/ CC BY-SA 3.0

Wo stimmen die Prognosen und wo nicht?

Die gute Nachricht zuerst: Als ziemlich treffsicher erwiesen sich die Prognosen im Bereich der konventionellen Landwirtschaft, und zwar in Bezug auf alle drei Nutzpflanzenarten. Dies galt jedoch nicht für die Low-Input-Landwirtschaft und den Ökolandbau. Hier wichen die Prognosen, die auf den Erträgen der Versuchsparzellen basierten, deutlich von den tatsächlichen Erträgen ab.

Dass dem so war, lag u.a. daran, dass das Ertragsminderungspotenzial durch Unkraut in diesen beiden Fällen unterschätzt wurde. „Während es kein großes Problem war und ist, das Unkraut auf einer Versuchsparzelle in Schach zu halten und rechtzeitig zu bekämpfen, gestaltet sich dies im großen Maßstab völlig anders“, erklärt Kravchenko.

Wenn Wirklichkeiten auseinanderdriften

Was die Erträge bei diesen beiden Landwirtschaftsformen auf den kommerziellen Feldern jedoch am stärkste schmälerte, war kein unerwünschtes Beikraut, sondern fehlende Niederschläge in der ersten Jahreshälfte. So brachten die niederschlagärmsten Jahre auch gleichzeitig am wenigsten Erträge. Dank intensiver künstlicher Bewässerungsmaßnahmen waren die konventionell wirtschaftenden Bauern in diesen Jahren in einer komfortableren Situation. Auf den Versuchsparzellen hingegen fielen die niederschlagsabhängigen Ertragsschwankungen wesentlich geringer aus, weshalb die Prognosen speziell für die trockeneren Jahre zu hoch waren.

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Auf kleinen Versuchsparzellen, die ökologisch bewirtschaftet werden, herrschen ganz andere Bedingungen als auf großen Feldern. Diese gilt es in Zukunft, stärker in den Blick zu nehmen.

Auf kleinen Versuchsparzellen, die ökologisch bewirtschaftet werden, herrschen ganz andere Bedingungen als auf großen Feldern. Diese gilt es in Zukunft, stärker in den Blick zu nehmen.

Quelle: © Haijhouse/ Wikimedia.org/ gemeinfrei

Bemerkenswert war zudem, dass von den insgesamt 13 Ernteausfällen, die sich im Sechsjahreszeitraum ereigneten, kein einziger vorhergesagt wurde. (Von den 13 Ausfallereignissen traf es jeweils sechsmal die ökologisch und integriert bewirtschafteten Flächen und einmal einen konventionellen Landwirtschaftsbetrieb.) Laut Kravchenko ist dies darauf zurückzuführen, dass komplette Ertragsausfälle auf Versuchsparzellen eher selten sind.

In größeren Dimensionen denken

Man könnte die Liste weiter fortsetzen, doch reichen die vorgestellten Beispiele aus, um nachzuvollziehen, dass die Wirklichkeit auf einer kleinen Versuchsparzelle von der auf einem mehrere Hundert Hektar großen Feld abweicht. Besonders hart gehen die Autoren daher mit den Prognosen in den Bereichen des Ökolandbaus und der integrierten Landwirtschaft ins Gericht. So taugen diese aus ihren Augen nur bedingt als Entscheidungs- und Argumentationsgrundlage.Auch wenn der Vergleich im Fall der konventionellen Landwirtschaft zufriedener stimmte, sehen die Autoren die einzige echte Lösung darin, sich zukünftig nicht mehr nur auf Experimente im kleinen Maßstab zu beschränken, sondern verstärkt auch mit der Realität auf mehreren Hektar großen „Versuchsparzellen" auseinanderzusetzen.

Im Grunde öffnet sich damit im wahrsten Sinne des Wortes ein völlig neues Forschungsfeld, welches zu erschließen Zeit und Geld kosten wird. Dass die überwiegende Mehrheit der Prognosen nach wie vor auf Experimenten auf kleinen Versuchsfeldern basiert, ist hauptsächlich dem Mangel an Alternativen geschuldet.

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