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Wissenschaft

Nachhaltig intensivieren - Flächenbedarf mindern

Getreide
Ulrich Graf
Ulrich Graf
am Montag, 28.02.2022 - 16:10

Eine Studie von Geographen der LMU München zeigt, dass über eine gesteigerte Produktivität der Landwirtschaft die weltweite Anbaufläche fast halbiert werden könnte.

Weltweit steigt die Nachfrage nach Agrarprodukten für Nahrungs- und Futtermittel sowie Bioenergie. Damit wächst auch der Druck auf die Ressource Land.

Gleichzeitig sind Flächen, die nicht landwirtschaftlich genutzt werden, wichtig, um den großen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts, wie dem Verlust von Biodiversität und dem weltweiten Klimawandel,– zu begegnen.

Eine Lösung dieses Konflikts könnte es sein, die landwirtschaftliche Produktivität zu steigern und dadurch die benötigte Anbaufläche zu verringern.

Höhere Effizienz steigert Ertrag und senkt Preise

Die LMU-Geographen Julia Schneider und Dr. Florian Zabel sind gemeinsam mit Forscherinnen der Universitäten Basel und Hohenheim der Frage nachgegangen, wie viel Fläche durch effizientere Anbaumethoden global eingespart werden könnte und welche ökonomischen Auswirkungen, etwa auf die Preise und den Handel, dies hätte.

Wie die Autoren im Fachmagazin PLOS ONE berichten, zeigten die Modelle, dass unter optimierten Bedingungen bis zu knapp die Hälfte der derzeitigen Anbaufläche eingespart werden könnte. Aufgrund der gesteigerten Effizienz würden in allen Regionen die Preise für Agrargüter sinken und die weltweite Agrarproduktion um 2,8 Prozent steigen.

Besser intensiv auf kleiner Fläche oder extensiv auf großer Fläche?

Landwirtschaft

Ausgangspunkt der Arbeit war ein aktueller Diskurs in der Wissenschaft, ob es für den Schutz der Biodiversität besser ist, auf mehr Fläche extensiver oder auf weniger Fläche intensiver zu wirtschaften, mit allen damit verbundenen Vor- und Nachteilen. In diesem Zusammenhang hat die Wissenschaftler interessiert, welche Flächeneinsparungspotenzial zu erzielen ist und welche Auswirkungen eine solche Flächeneinsparung ökonomisch hätte.

Zur Beantwortung dieser Fragen untersuchte sie mithilfe eines Ertragsmodells für 15 weltweit wichtige Nahrungs- und Energiepflanzen, welche Flächeneinsparungspotenziale sich durch intensivierte Landnutzung ergeben. Dabei gingen sie davon aus, dass die Lücke zwischen aktuell erzielten und potenziell möglichen Erträgen durch effizientere Anbaumethoden etwa durch den effizienten Einsatz von Düngemitteln und die Optimierung von Aussaatzeitpunkten oder Schädlings- und Krankheitsbekämpfung zu 80 Prozent geschlossen werden kann und dass die insgesamt produzierten Mengen an Agrargütern weiterhin den heutigen entsprechen müssen.

Geringes Einsparpotenzial in Europa

Die Autoren kommen insgesamt zu dem Schluss, dass unter diesen Bedingungen der derzeitige Bedarf an Ackerfläche global zwischen 37 und 48 Prozent reduziert werden könnte.

Regional gesehen ist das Flächeneinsparungspotenzial unterschiedlich: In Europa oder Nordamerika ist es gering, da die Landwirtschaft hier bereits stark industrialisiert und der Intensivierungsgrad sehr hoch ist. Teilweise werden hier die maximal möglichen Erträge auch bereits erreicht.

Großes Potenzial in Subsahara-Afrika, Asien und Lateinamerika

Afrika

In Regionen wie Subsahara-Afrika dagegen liegen die aktuell erzielten Erträge meist weit unter dem, was aufgrund der naturräumlichen Gegebenheiten und bei optimierten Anbaumethoden möglich wäre. Etwas weniger ausgeprägt ist dies den Modellrechnungen zufolge auch in Indien und Teilen Lateinamerikas der Fall. Eine effizientere Produktion könnte in diesen Regionen daher zu großen Flächeneinsparungspotenzialen führen.

Was die Anbaufrüchte betrifft, fanden die Forschenden vor allem für Kulturen wie Sorghum oder Hirse, die aktuell hauptsächlich von Kleinbauern in Regionen angebaut werden, in denen noch große Ertragslücken vorhanden sind, große Flächeneinsparungspotenziale. Für sogenannte Cash Crops, etwa Palmfrucht oder Zuckerrohr, die aktuell bereits sehr intensiv angebaut werden, zeigte das Modell dagegen nur ein geringes Flächeneinsparungspotenzial.

Lebensmittel bleiben erschwinglich

Im nächsten Schritt integrierten die Wissenschaftler die Flächeneinsparungspotenziale in ein ökonomisches Modell der Universitäten Basel und Hohenheim, um die wirtschaftlichen Auswirkungen der Flächenreduktion zu untersuchen.„

Dabei zeigte sich, dass die effizientere Flächennutzung in allen Regionen und für alle Anbaufrüchte zu einem Rückgang der Preise führen würde, sagt Schneider. Dies könnte sich in manchen Regionen positiv auf die Ernährungssicherung auswirken.

Die gesteigerte Effizienz wiederum motiviert laut Modell in manchen Regionen die Landwirte dazu, ihre Produktion zu erhöhen, sodass global die Produktion landwirtschaftlicher Güter um 2,8 Prozent stiege.

Stärksten ökonomischen Effekte in Gebieten mit hohem Flächendruck

Die ökonomischen Effekte der Flächeneinsparung variierten dabei stark zwischen den untersuchten Regionen.

"Spannend für uns war, dass die stärksten ökonomischen Effekte, also die größten Veränderungen in den Preisen, der Produktion und den Handelsströmen, nicht in den Regionen mit den größten Flächeneinsparungspotenzialen auftraten, sondern in dicht bevölkerten Regionen mit hohem Flächendruck, etwa in Malaysia und Indonesien und auch Teilen von Südamerika", sagt Schneider. In diesen Ländern stellt Land eine besonders knappe Ressource dar und spielt deshalb als kostbares Gut in den Produktionskosten eine große Rolle.

Durch die globalisierten Agrarmärkte und internationalen Handel könnten zudem Effekte einer Flächeneinsparung in geographisch weit entfernte Regionen verlagert werden. So führten global fallende Preise beispielsweise im Nahen Osten und Teilen Nordafrikas zu rund 30 Prozent höheren Importen, da diese günstiger waren als die Inlandsproduktion.

Hohes Potenzial für den Klimaschutz

Nach Ansicht der Wissenschaftler zeigen die Ergebnisse, wie wichtig es ist, die Potenziale und Auswirkungen der Flächeneinsparungen in einem integrativen globalen Ansatz zu untersuchen. So können mögliche Zielkonflikte und Co-Benefits zwischen dem Schutz von Klima, Biodiversität und der Nahrungsproduktion identifiziert werden.

Die errechneten Möglichkeiten zur Flächeneinsparung sollten als Ausgangspunkt dienen, um den Einsatz potenziell freiwerdender Flächen für alternative Nutzungen zu bewerten, zum Beispiel für Aufforstung oder Renaturierung zur Eindämmung des Klimawandels. Die Forscher berechneten, dass durch eine Renaturierung der freiwerdenden Flächen mit der Wiederherstellung der natürlichen Vegetation ein zusätzliches Kohlenstoffspeicherungspotenzial zwischen 114 und 151 Gigatonnen CO2 erreicht werden könnte. Die jährlichen globalen Emissionen liegen zum Vergleich aktuell bei ca. 42 Gigatonnen CO2.

Vorhandene Agrarfläche effizient nutzen erspart Flächenausdehnung

Darüber hinaus könnten die potenziell freiwerdenden Flächen für den Anbau von Bioenergiepflanzen oder den Schutz der biologischen Vielfalt, beispielsweise durch die Errichtung von Schutzgebieten, genutzt werden.

Vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung und sich verändernder Konsumgewohnheiten wird auch nach wie vor über eine Expansion der aktuellen Anbauflächen zur Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion gesprochen, sagt Schneider. Unsere Studie hat gezeigt, dass man diese Forderungen durchaus kritisch betrachten kann und dass eine effizientere Nutzung der aktuellen Flächen den Druck auf die Landressourcen deutlich verringern würde.“

Das Wochenblatt hat nachgefragt

LMU München

Das Wochenblatt hat noch einige Zusatzfragen an die Autoren der Studie gestellt. Beantwortung übernahmen Julia Schneider und Florian Zabel.

Mit welchen Methoden soll die Nahrungsmittelproduktion in der Landwirtschaft gesteigert werden? (Gentechnik, effizienterer Pflanzenschutz und Düngung etc.)?
Antwort: In unseren Modellrechnungen wird die Steigerung der Nahrungsproduktion durch einen effizienteren Einsatz von Düngemitteln sowie optimierte Anbaumethoden erreicht. Dabei versorgen wir die Pflanzen in unserem Modell beinahe optimal mit Nährstoffen, geben aber zu jeder Zeit nicht mehr Düngemittel, als diese aufnehmen können. Dadurch wäre die Umwelt nicht belastet. Außerdem simulieren wir den Einsatz optimierter Sorten, die aber bereits verfügbar sind. Den Einsatz von Pestiziden können wir leider nicht berücksichtigen, da Schädlingsbefall in aktuell verfügbaren Pflanzenwachstumsmodellen noch nicht adäquat abgebildet werden kann.

Für welche Getreidearten bzw. Ölsaaten gibt es die größten Potentiale? Von welchen Flächenerträgen sind sie dabei ausgegangen?
Antwort: Global betrachtet zeigen sich die größten Flächeneinsparungspotentiale für Sorghum und Hirse, was hauptsächlich daraus resultiert, dass diese Anbaufrüchte aktuell vor allem von Kleinbauern in Regionen mit wenig intensiver Landwirtschaft angebaut werden, wie z.B. Sub-Sahara Afrika, Indien, dem Nahen Osten und Nordafrika. Dort liegen die heute erzielten Erträge meist weit unterhalb der Erträge, die dort entsprechend unserer Modellsimulationen aufgrund der naturräumlichen Gegebenheiten (Boden, Klima, Topographie) und bei effizienteren Anbaumethoden potentiell erzielbar wären.

Welche Rolle spielt in ihren Modellen die politisch gewollte Ausdehnung des Ökolandbaus? Lassen sich damit die von Ihnen prognostizierten Flächeneinsparpotentiale auch erreichen?
Antwort: Das haben wir im speziellen nicht untersucht. Jedoch gehen wir davon aus, dass unsere simulierte Ertragssteigerung prinzipiell auch nachhaltig geschehen kann, z.B. durch den Einsatz von Precision Farming, und damit eine win-win-win Situation mit positiven Effekten für Nahrungssicherung, Klima und Biodiversität erreicht werden könnte.

Wie sehen Ihre Ergebnisse für Deutschland bzw. Europa aus?
Antwort: Da die Landwirtschaft in Europa bereits sehr stark industrialisiert und intensiviert stattfindet, sind die Flächeneinsparungspotentiale im globalen Vergleich eher gering (22-29%). Die größten Einsparungspotentiale zeigen sich im Osten Europas für Raps sowie für Getreidearten (ca. 30-40%). In unserer globalen Studie unterscheiden wir 17 Regionen, wobei Deutschland in der Region Europa enthalten ist.

LMU München

Bedeuten Ihre Ergebnisse im Umkehrschluss, dass genügend Flächen auch für Energieerzeugung (Strom, Gas, Biokraftstoffe) aus Biomasse zur Verfügung stünden?
Antwort: Es ist in der Tat eine spannende Frage, wie die potentiell freiwerdenden Flächen genutzt werden könnten. In unserer Studie diskutieren wir potentielle Nutzungsoptionen z.B. für den Anbau von Bioenergiepflanzen mit gleichzeitiger Anwendung von CCS Technologie (BECCS)
[Anm. de.Red.: BECCS steht für Bio Energy Carbon Capture and Storage], aber auch den Schutz von Biodiversität oder für Kohlenstoffspeicherung zur Minderung des Klimawandels. Jedoch evaluieren wir nicht, wie viel Bioenergie auf den potentiell freiwerdenden Flächen erzeugt werden könnte. Dies ist allerdings eine zentrale Fragestellung in unserem aktuellen Forschungsprojekt BioSDG, in dem wir die Potentiale für Bioenergieproduktion erforschen und mögliche Co-Benefits und Zielkonflikte zwischen Ernährungssicherung sowie dem Schutz von Klima und Biodiversität betrachten.

Fazit der Autoren: Insgesamt kommen wir zu dem Schluss, dass eine nachhaltige Intensivierung der Landwirtschaft eine win-win-win Situation ermöglichen könnte, mit positiven Effekten für Nahrungssicherung, Klima und Biodiversität.