Mehr Vielfalt beim Anbau!

Ein stärkerer Anbaumix von Kulturpflanzen verbessert die Lebensmittelqualität und schont die Umwelt

10.12.2019 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Reisfelder in Indien. (Bildquelle: © Bishnu Sarangi/Pixabay/CC0)
Reisfelder in Indien. (Bildquelle: © Bishnu Sarangi/Pixabay/CC0)

Die Grüne Revolution hat im letzten Jahrhundert den Kalorienertrag in der Landwirtschaft enorm gesteigert. Doch die Nahrung wurde im Durchschnitt nährstoffärmer und der Anbau nicht immer umweltschonender. Am Beispiel Indien lässt sich zeigen, wie ein vielseitigerer Anbau diese Probleme entschärfen kann – und das ohne Verluste beim Kalorienertrag.

Die Grüne Revolution trägt ihren Namen nicht grundlos: Neue Technologien und vor allem Transferinitiativen in den 1950er- bis 1960er-Jahren haben den Grundstein dafür gelegt, dass die Landwirtschaft seitdem ihre Erträge drastisch steigern konnte. Dennoch gibt es bedenkliche Zahlen: Jeder neunte Mensch ist unterernährt, jeder achte Erwachsene fettleibig und jeder fünfte Erdenbewohner leidet an einem Mikronährstoffmangel. Auch das ist zum Teil eine Folge der Grünen Revolution, denn diese setzte vor allem auf ertrag- und kalorienreiche Getreide wie Reis und Weizen – auf Kosten anderer Feldfrüchte mit höherem Nährstoffgehalt.

Ein internationales Forscherteam hat nun untersucht, ob dieser Zusammenhang zwingend ist. Indien ist einer der großen Profiteure der Grünen Revolution und hat seine Landwirtschaft hauptsächlich auf Reis- und Weizenanbau umgestellt. Heute wachsen auf drei Viertel der indischen Ackerfläche diese beiden Getreidearten. Wäre es möglich, deren Anteil zu verringern und durch nährstoffreicheres Grobgetreide wie Hirse zu ersetzen, ohne den Kalorienertrag zu verringern?

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In Indien ist das wichtigste Getreide Reis. Für Ernährung, Umwelt und Landwirte wäre mehr Vielfalt im Getreideanbau besser, zeigt eine neue Studie.

In Indien ist das wichtigste Getreide Reis. Für Ernährung, Umwelt und Landwirte wäre mehr Vielfalt im Getreideanbau besser, zeigt eine neue Studie.

Quelle: © Nandhu Kumar/Pixabay/CC0

Unterschiedliche Produktionsanteile simuliert

Um diese Frage zu beantworten, haben die Forscher unterschiedliche Anbau-Szenarien für die indische Landwirtschaft entworfen und mit einer Computersimulation optimiert. Dabei ließen die Wissenschaftler den Maisanteil konstant, da er vorrangig als Futter und für den Export produziert wird. Auch der Weizenanbau wurde in der Simulation nicht verändert, da dieses Getreide hauptsächlich als Winterkultur genutzt wird und daher nicht durch anderes Grobgetreide substituiert werden kann. Simuliert wurden daher unterschiedliche Anbauflächen für Reis, Fingerhirse, Perlhirse und Sorghum.

Welche Wetterbedingungen in den jeweiligen Regionen herrschen, welche Ressourcen der Anbau einer Getreideart erfordert, wie deren jeweiliger Nährstoffgehalt sich zusammensetzt – diese Daten stammten aus Erhebungen aus der realen Landwirtschaft. Die Simulationssoftware durfte schließlich den Flächenanteil von Reis, den Hirsearten und Sorghum frei wählen. Einzige Bedingungen: Der landesweite Kalorienertrag sollte nicht unter den heutigen Ist-Wert fallen und für die unterschiedlichen Anbauregionen durfte die Simulationssoftware nur solche Getreidearten auswählen, die bereits in der Vergangenheit dort erfolgreich kultiviert wurden.

Anschließend optimierte die Software die Anbauverteilung für sechs unterschiedliche Ziele: maximaler Proteingehalt, maximaler Eisengehalt, minimaler Energiebedarf, minimale Treibhausgasemissionen, minimaler Wasserbedarf und maximale Widerstandsfähigkeit gegenüber den Klimawandelfolgen, gemessen am Ertragsverlust in einem extremen Dürrejahr.

Keine Kompromisse erforderlich

Die entscheidende Botschaft aus den Simulationen: Es ist möglich, alle sechs Parameter gleichzeitig zu verbessern. Allzu große Kompromisse zugunsten des einen oder des anderen Ziels sind nicht erforderlich. Durch ein optimiertes Anbauverhältnis der vier Getreide lassen sich national betrachtet bis zu fünf Prozent mehr Protein sowie bis zu 49 Prozent mehr Eisen ernten. Den eher bescheidenen Proteingewinn erklären die Forscher damit, dass alle Getreidealternativen recht ähnliche Proteingehalte 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 zwölf Prozent, die Treibhausgasemissionen 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 Kaloriengehalt der Ernte bleibt wie gewollt unverändert, allerdings hatten Grobgetreide daran einen von 14 auf bis zu 32 Prozent erhöhten Anteil daran.

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Mit der Grünen Revolution wird vor allem die Entwicklung moderner Hochleistungssorten bei Weizen und Reis in Verbindung gebracht.

Mit der Grünen Revolution wird vor allem die Entwicklung moderner Hochleistungssorten bei Weizen und Reis in Verbindung gebracht.

Quelle: © Björn Schrempp/Pixabay/CC0

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.

Reis als Kalorienbringer ausgereizt

In einer dritten Simulation ermittelten die Forscher die optimale Getreideverteilung mit dem Ziel des maximalen Kalorienertrags. Die Software konnte die Kalorienversorgung um maximal sieben Prozent erhöhen – ein Hinweis darauf, dass genau dieses Ziel von Politik und Landwirten in der Vergangenheit bereits vorrangig verfolgt worden ist. „Eine zentrale Erkenntnis dieser Studie ist, dass Grobgetreide zwar geringere Durchschnittserträge hat, dass es aber genügend Regionen gibt, in denen das nicht gilt“, betont der an der Studie beteiligte Forscher Narasimha Rao von der Yale University. „Eine nicht-triviale Verschiebung weg vom Reis wäre möglich, ohne die Gesamtproduktion zu verringern.“

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 ohne Abstriche bei den Kalorien

„Um die Landwirtschaft nachhaltiger zu gestalten, ist es wichtig, dass wir über das bloße Erhöhen der Nahrungsversorgung hinaus denken und Lösungen finden, die der Ernährung, den Landwirten und der Umwelt nutzen“, fordert Hauptautor Kyle Davis von der Columbia University. Diese Studie zeige, dass es reale Möglichkeiten gebe, das zu tun. „Indien kann seine Nahrungsversorgung nachhaltig stärken, indem Landwirte weniger Reis und mehr nährstoffreiche und umweltfreundlichere Getreide wie Fingerhirse, Perlhirse und Sorghum anbauen.“

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