Ohne Boden geht’s nicht

Forscher aus Österreich berechnen, welche Flächen für eine Nachhaltige Intensivierung geeignet sind. Das Ergebnis fällt ernüchternd aus: Nur die Hälfte der Ackerflächen in Deutschland und Europa kommen überhaupt für eine intensivere Nutzung in Frage.

Was auf den ersten Blick wie ein Widerspruch klingen mag, ist für viele Menschen die einzige Möglichkeit, um im Jahr 2050 rund neun Milliarden Menschen zu ernähren. Die Rede ist von einer Nachhaltigen Intensivierung der Landwirtschaft. Seit 2009 findet das Konzept immer mehr Beachtung, schaffte es sogar im Jahr 2010 auf das Titelblatt der renommierten Fachzeitschrift „Science“. Ein Jahr später, nachdem das Grundsatzpapier von der Royal Society, das britische Pendant der Deutschen Forschungsgemeinschaft, entwickelt worden ist.

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Seitdem befassen sich Wissenschaftler mit dem Konzept, prüfen es kritisch auf seine Anwendbarkeit, wägen Risiken ebenso wie Vor- und Nachteile ab. Bis heute fehlte in der Debatte jedoch ein wichtiges Puzzlestück. Nämlich die Antwort auf die Frage, wo genau das Konzept angewendet werden kann. Die Antwort liefern nun drei Wissenschaftler aus Österreich, die sich die Böden hierzulande angeschaut haben. Ihr Fazit: „Rund 39% der untersuchten Ackerflächen in Deutschland eignen sich zur nachhaltigen Intensivierung“, erklärt Jasmin Schiefer, Hauptautorin der Studie. Doch wie sieht es mit dem Rest aus?

Nachhaltige Intensivierung ist nicht überall möglich

Ihre Antwort ist ernüchternd. Rund 45 % der untersuchten Flächen in Deutschland kommen für eine nachhaltige Intensivierung nicht in Frage, bei 1,5 % schlagen die Forscher sogar vor, zu extensivieren. Nicht anders, fällt die Prognose für Europa aus. „Knapp die Hälfte (43%) der Agrarflächen in Europa eignet sich nicht für eine Intensivierung bzw. sollte zum Teil (4%) sogar extensiviert werden. Auf den restlichen Flächen (41%) ist eine Intensivierung möglich, zum Teil (12%) mit gewissen Einschränkungen“, erklärt Schiefers Kollege Georg Lair.

Mehr mit Weniger

Laut Definition der Royal Society handelt es sich bei der Nachhaltigen Intensivierung um eine „Form der landwirtschaftlichen Produktion, mit der Ertragssteigerungen erreicht werden können, ohne negative Effekte für die Umwelt zu verursachen und ohne zusätzliche Fläche in Kultur zu nehmen“. Da das übergeordnete Ziel Ertragssteigerung lautet, rückt das Thema Effizienz in den Mittelpunkt. Den Blick auf den Boden gerichtet bedeutet es, die Flächenerträge zu steigern. Die berechtigte Frage: Kann der Boden die hohen Erwartungen auf lange Sicht erfüllen?

Ein selbst entwickeltes Bewertungssystem

Die Einschätzung der Forscher basiert auf einer Klassifizierung, die sie eigens für Ihre Studie entwickelt haben. „Die größte Herausforderung, und letztendlich auch eine Erfahrungssache,  war die Auswahl und Gewichtung geeigneter Parameter für das Klassifikationsverfahren“, erklärt Lair. Gemeinsam mit seinen Kollegen einigte er sich auf sechs Indikatoren: „Für uns war klar, dass ein Bewertungssystem möglichst einfach und im großen wie im kleinen Maßstab anwendbar sein muss.“

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Im kleinen wie im großen Maßstab anwendbar

Zwar wurde das Verfahren auf lokaler Ebene, in Rutzendorf im niederösterreichischen Marchfeld, erfolgreich getestet, jedoch flossen in die Studie ausschließlich Ackerflächen ab 25 Hektar ein, weil kleinere Flächen in der europäischen Bodenbedeckungsdatenbank CORINE Landcover (CLC) nicht berücksichtigt werden. In Betracht gezogen wurden letztendlich nicht alle Ackerflächen in Deutschland, sondern nur 79.475 km². Etwas weniger als die Hälfte. Dennoch hebt Lair hervor: „Mit unserem Schema und einer repräsentativen Datenlage, können wir auf lokaler Ebene jedem Bauern Auskunft über das Potenzial seines Feldes geben.“ Doch von welchen Indikatoren ist eigentlich die Rede?

Sechs Indikatoren als Bewertungsmaßstab

Bei den sechs Indikatoren handelt es sich um Parameter, die seit den Anfängen der Landwirtschaft über Erfolg oder Misserfolg der Bodenbewirtschaftung entscheiden. Sie werden routinemäßig bei Bodenuntersuchungen erfasst und tauchen in der Literatur und in fast allen Statistiken zur Bodenbeschaffenheit auf: Zu ihnen gehören der Humusgehalt sowie die Bodenart, der pH-Wert und die Kationen-Austausch-Kapazität, die Tiefe und die Hanglage des Bodens. Für die Bewertung vergaben die Forscher in jeder Kategorie einen bis vier Punkte und addierten diese anschließend.

Humusgehalt und Bodenart fallen am stärksten ins Gewicht

Humus ist bekanntlich die Gesamtheit der abgestorbenen organischen Substanz, bestehend aus toten Pflanzen, Tieren und Organismen, verrotteten Blättern, Wurzeln und Pflanzenteilen. Wie in einem geschlossenen Wertstoffkreislauf sickern die zu Lebzeiten aufgenommenen Nährstoffe in den Boden zurück, um zukünftigen Generationen als Nahrungsgrundlage und Baumaterial zur Verfügung zu stehen. Als „gut“ stuften die Forscher einen mäßigen Humusgehalt von 2 bis 4 % ein, darüber hinaus gehend als „exzellent“.

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Lehmböden sind am besten geeignet

Da die Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit stark von der Bodenart abhängt, kamen die Forscher nicht umhin, auch diese in die Bewertung mit einzubeziehen. Je nach Körnung unterscheiden Bodenkundler zwischen feinem, sehr feinkörnigem Ton, intermediärem, feinkörnigem Schluff und mittelkörnigem Sand. Als ideal eingestuft wurden nun Lehmböden, die aus 40% Sand, 40 % Schluff und 20% Ton bestehen.

Ein weiterer Aspekt, den Schiefer in diesem Kontext hervorhebt:  „Tiefe Lehmböden schützen vor einer Kontamination des Grundwassers“, erklärt Schiefer. Gemeint ist die Belastung durch in der Landwirtschaft eingesetzte Dünger.

Niedrige Kationen-Austausch-Kapazität bereitet Sorgenfalten

Zwei weitere Indikatoren, die ebenfalls für die Wasser- und Nährstoffaufnahme entscheidend sind, sind die Kationen-Austausch-Kapazität einerseits und der pH-Wert andererseits. Obwohl beide nicht so stark ins Gewicht fallen, wie die beiden vorherigen Indikatoren, ist es die Kationen-Austausch-Kapazität, die den Forschern am meisten Sorgen bereitet. Sie stellt das größte Hindernis dar. Denn auf rund 30.000 km² Ackerfläche wird eine nachhaltige Intensivierung aufgrund einer unzureichenden Kationen-Austausch-Kapazität unmöglich gemacht. Zum Vergleich: Die anderen drei Indikatoren – Humsugehalt, Bodenart und pH-Wert – bilden jeweils „nur“ auf knapp 5.000 km² den limitierenden Faktor. Doch warum ist dieser Wert, die Kationen-Austausch-Kapazität, so wichtig?

Elektrisch geladener Boden?

So merkwürdig es klingt: Fast alle Bodenpartikel sind elektrisch geladen, wenn auch nur in einem völlig unbedenklichen und für uns nicht spürbaren Bereich. Besonders aktiv sind feine Bodenpartikel mit einem Durchmesser von unter zwei Mikrometer, z.B. Tonminerale. Da ihre Oberfläche im Vergleich zu ihrem Durchmesser sehr groß ist, können sich an ihnen mehr Ionen und Moleküle anlagern als bei gröberen Partikeln, im Fachjargon „Austauscher“ genannt.

Dank der elektrischen Ladung können die Bodenpartikel Ionen und Moleküle austauschen, sie an ihren Oberflächen zum einen anlagern (Adsorption) und zum anderen abgeben (Desorption). Positiv geladene Ionen, die Kationen, lagern sich so an negativ geladenen Bodenpartikeln an, werden dann unter der Zugabe eines Wasserstoffions wieder abgelöst und von der Pflanze aufgenommen. Zu den wichtigsten austauschbaren Kationen zählen u. a.  Kalium (K), Magnesium (Mg) und Calcium (Ca). Drei wichtige Nährstoffe für Pflanzen.

Die Summe aller Kationen ergibt die Kationen-Austausch-Kapazität

Die Summe aller austauschbaren Kationen im Boden wird nun als Kationen-Austausch-Kapazität bezeichnet und gibt Aufschluss darüber, wie hoch die Verfügbarkeit und Aufnahmefähigkeit von Nährstoffen ist. Auf einer Fläche so groß wie die gesamte Hauptstadtregion Berlin-Brandenburg lag dieser Wert unterhalb der Hürde von 10 Zentimol pro Kilogramm (cmol/kg). Zu wenig, um die Erträge dort auf nachhaltigem Weg zu steigern.

Hanglage und Bodentiefe sind Ausschlusskriterien

Bleiben zwei Indikatoren übrig, die Hanglage und die Bodentiefe. Zwei Ausschlusskriterien für die Forscher. Darunter fallen Böden mit einer Steigung von über 25° Grad sowie einer Lehmbodentiefe von unter 30 cm. Zu groß ist das Risiko aus Sicht der Forscher, dass Böden mit einer solch starken Neigung erodieren und abgetragen werden bzw. das Grundwasser bei geringer Tiefe schneller verunreinigt wird.

Geeignete Flächen liegen in Flussnähe

Schaut man sich die Deutschlandkarte an, kristallisieren sich nun Schwerpunktregionen heraus. Sowohl mit Regionen, in denen eine nachhaltige Intensivierung möglich ist, als auch ungeeignete Gebiete. In Frage für eine Intensivierung kommen nach der nun vorliegenden Studie Gegenden in Niederbayern, südlich von Regensburg, und in Unterfranken, die Gebiete zwischen Sachsen-Anhalt und Thüringen, sowie Ackerflächen in Schleswig-Holstein, zwischen Hamburg, Lübeck und Kiel. Insbesondere in Flussnähe. Von den Forschern abgeraten wird dagegen von vielen Gebieten im Norden Deutschlands. Und zwar von der niederländischen Grenze zu Nord-Rhein-Westfalen quer hinüber bis zur Ostgrenze Mecklenburg-Vorpommerns

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Die Bedeutung der Ressource Boden

Mit ihrer Arbeit leisten die Forscher einen Beitrag zur Debatte über die Nachhaltige Intensivierung, indem sie eine bestehende Lücke schließen. „Ich glaube, dass auf europäischer Ebene die Dringlichkeit einer Einbeziehung der Ressource Boden für eine nachhaltige Intensivierung erkannt wurde“, hebt Lair hervor. Nichtsdestotrotz wird die Debatte für und wider einer nachhaltigen Intensivierung lebhaft und hitzig geführt. Zwar herrscht zwischen Befürwortern wie Gegnern Einigkeit, dass die Erträge steigen müssen, jedoch ist unklar mit welcher Landwirtschaft.

Ein Beitrag zur Versachlichung

Die Gegenseite fordert, sich nicht darauf zu beschränken, bestehende Ackerflächen nicht auszuweiten bzw. neue Flächen „in Kultur zu nehmen“, sondern sich stattdessen auf weniger Flächen zu konzentrieren, die Erträge dort aber umso intensiver, mit nahezu allen erlaubten Mitteln zu erhöhen. Negative Effekte werden unter dem Hinweis in Kauf genommen, dass dadurch andere Flächen entlastet werden.

Das Bewertungssystem der österreichischen Forscher kann hier einen Beitrag zur Versachlichtung leisten. Deutlich wird, dass auch eine nachhaltige Intensivierung nicht unproblematisch ist. Nachdem jahrelang über Definitionen und Konzepte einer Nachhaltigen Intensivierung gerungen wurde, kann nun dazu übergegangen werden, infrage kommende Flächen genauer unter die Lupe zu nehmen und zu lokalisieren.

Aber auch Sie, liebe Leserinnen und Leser, können sich an der Debatte und Diskussion beteiligen und sich aktiv einbringen, indem Sie Ihre Ideen und Konzepte in den kürzlich gestarteten Wettbewerb der Visionen zu den „Agrarsystemen der Zukunft“.