Optimierung des Düngemitteleinsatzes: Herausforderungen und Lösungen

Die Produktivität der Ernte wird von mehreren Faktoren beeinflusst. Diese lassen sich als biotische Faktoren (die sich auf die mit dem Produktionsprozess verbundenen Lebewesen beziehen) und abiotische Faktoren (die sich auf das Klima, die Physik und die Bodenfruchtbarkeit beziehen) einteilen. Unter den letzteren ist die Bodenfruchtbarkeit am einfachsten zu steuern und die Bedeutung des Einsatzes von Düngemitteln, Bodenverbesserungs- und -aufbereitungsmitteln zur Schaffung einer produktiveren Umgebung ist unbestreitbar.

Allerdings importiert Brasilien etwa 85 % der etwa 41 Millionen Tonnen Düngemittel, die es jährlich verbraucht. Von den essentiellen Makronährstoffen importieren wir 90 % der Stickstoffnährstoffe (Russland, China und Naher Osten), 75 % der Phosphate (China, Marokko und Russland) und 90 % des Kaliums (Weißrussland, Kanada und Russland). Es sei darauf hingewiesen, dass unser wichtigstes landwirtschaftliches Erzeugnis, die Sojabohne, glücklicherweise nicht auf Stickstoffdünger angewiesen ist. Dies ist auf die intensive Forschung zur biologischen Stickstofffixierung (BNF) zurückzuführen.

Diese externe Abhängigkeit, die eine Frage der nationalen Sicherheit und Souveränität darstellt, ist für einen Akteur unserer Bedeutung in der globalen Landwirtschaft äußerst unangenehm, vor allem weil ein erheblicher Teil dieser Düngemittel aus politisch instabilen Regionen stammt, was Spekulanten die Möglichkeit gibt, ihre Aktivitäten auszuüben und zu plötzlichen Preissteigerungen führt.

Unter den in größeren Mengen verbrauchten Düngemitteln sind Phosphor (P) und Kalium (K) ausschließlich auf Mineralreserven angewiesen, Stickstoff (N) hingegen kann aus Erdgas oder durch einen Prozess gewonnen werden, bei dem atmosphärischer Stickstoff gebunden wird, wobei letzterer mit einem großen Verbrauch an elektrischer Energie verbunden ist.

Es ist wichtig hervorzuheben, dass diese unangenehme Situation bei Kalkstein (Säurekorrektor) und landwirtschaftlichem Gips (Bodenverbesserer) nicht auftritt, da wir bei diesen Rohstoffen Selbstversorger sind.

Zu den Maßnahmen, die diese externe Abhängigkeit bei der Beschaffung von Düngemitteln teilweise umkehren und bis 50 auf 2050 % reduzieren sollen, gehören die Suche nach Vorkommen, die Förderung einer Steigerung der Inlandsproduktion und die Behandlung ökologischer und logistischer Fragen. Diese sind im Nationalen Düngemittelplan aufgeführt, der von einer interministeriellen Arbeitsgruppe ausgearbeitet und dessen Ziele kürzlich überarbeitet wurden. In diesem Zusammenhang ist auch die Verwendung mineralischer oder organischer Abfälle aus der Industrie oder Agrarindustrie als Düngemittel zu nennen. Dies bietet zudem eine konkrete Möglichkeit, die Entstehung von Treibhausgasen zu reduzieren und Nährstoffe zu recyceln, die sonst auf Mülldeponien landen würden.

Ein anderer Ansatz zur Lösung dieses Problems besteht in der Reduzierung der erforderlichen Düngemittelmengen, die sich aus der effizienteren Nutzung dieses Inputs ergibt, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen. Es lässt sich feststellen, dass sich die Art und Weise der Düngung von Nutzpflanzen nach der Einführung mineralischer Düngemittel jahrzehntelang praktisch nicht geändert hat: Lösliche N-, P- und K-Quellen werden weiterhin auf den Boden aufgebracht, oft jedoch in geringerem Maße von den Nutzpflanzen genutzt. Schätzungsweise werden beispielsweise nur 50 % der eingesetzten Nährstoffe von den Pflanzen tatsächlich genutzt, wobei es zu Verlusten durch Bodenfixierung (P), Auswaschung (N und K) und Verflüchtigung (N) kommt.

Düngemittelnutzungseffizienz

Um die Effizienz der Düngemittelnutzung zu steigern, sind verschiedene Strategien erforderlich. Die am häufigsten angewandte Strategie besteht darin, die Nährstofffreisetzung mit der Pflanzenentwicklung zu synchronisieren, um sie im Verlauf des Pflanzenzyklus verfügbar zu machen und den maximalen Bedarf in der Kornfüllungsphase zu erreichen. Das bemerkenswerteste Beispiel betrifft Stickstoff, bei dem physikalische Einkapselungstechniken für Düngemittelgranulate und/oder die Verwendung chemischer oder biochemischer Verzögerungsstoffe zum Einsatz kommen. Dies wird häufig bei Harnstoff verwendet, der am häufigsten auf dem Markt erhältlichen Stickstoffquelle.

Die am häufigsten genutzte natürliche Phosphorquelle ist Phosphatgestein (Calciumphosphat), das einer Säurebehandlung unterzogen werden muss, um seine Löslichkeit im Boden zu erhöhen. Allerdings unterliegen sehr lösliche Formen wie MAP (Monoammoniumphosphat) bei der Anwendung auf tropischen Lehmböden einer Phosphorfixierung in Oxiden und sind für Pflanzen schnell nicht mehr verfügbar. Als Folge dieses Prozesses weisen unsere landwirtschaftlichen Böden zwar aufgrund der langen Düngegeschichte bereits einen hohen Phosphorgehalt auf, ein erheblicher Teil dieses Elements bleibt jedoch für Pflanzen nicht zugänglich. Um dieses Problem zu lösen, wurden vor kurzem biologische Produkte entwickelt, die einen Teil dieses Phosphors verfügbar machen können, wodurch der Bedarf an zusätzlichen Düngemitteln reduziert wird.

Die oben genannten Ansätze sind das Ergebnis jahrelanger Forschung, Entwicklung und Innovation (F&I) durch Embrapa, Universitäten und andere öffentliche und private Forschungseinrichtungen und schließen Lösungen nicht aus, die den Einsatz effizienterer Pflanzen, Biostimulanzien und Verbesserungen der Produktionssysteme beinhalten. Um nur ein Beispiel zu nennen: Der Einsatz von Deckfrüchten kann einige dieser Nährstoffverlustprozesse reduzieren, indem er einen Kreislauf zwischen den tieferen Schichten und der Bodenoberfläche ermöglicht. Dies deutet darauf hin, dass kombinierte Strategien zur Steigerung der Düngeeffizienz effizienter sein können.

Daher ist es selbstverständlich, dass zur Fortsetzung der erfolgreichen Geschichte unserer Landwirtschaft mit stetigen Produktivitätssteigerungen ständige Fortschritte bei der Bodenfruchtbarkeit und den Pflanzenmanagementtechnologien erforderlich sind, die für mehr Effizienz, geringere Kosten und weniger Umweltbelastungen sorgen.

*Pro Walder Antonio Gomes de Albuquerque Nunes e Adriana Marlene Moreno Pires, von Embrapa Agriculture West