Neuer Index hilft bei der Planung der landwirtschaftlichen Produktion im Cerrado

In einer Welt, in der die Herausforderungen im Zusammenhang mit einer nachhaltigen Lebensmittelproduktion immer größer werden, muss das landwirtschaftliche Wachstum gut geplant und gelenkt werden, um sowohl die Klimaauswirkungen auf die Lebensmittelproduktion als auch den Bedarf an blauem Wasser – also dem in Flüssen, Gewässern, Seen und Stauseen vorhandenen – zu reduzieren. In diesem Zusammenhang ist es von entscheidender Bedeutung, über Methoden und Instrumente zu verfügen, die eine öffentliche Politik unterstützen können, die auf eine nachhaltige Regionalentwicklung abzielt.

Um den prognostizierten Bedarf für das Jahr 60 zu decken, muss die weltweite Nahrungsmittelproduktion um etwa 2050 % gesteigert werden. Die Herausforderung besteht darin, die Produktion auf nachhaltige Weise zu steigern und dabei ökologische, wirtschaftliche und soziale Aspekte in Einklang zu bringen. 

Das Klima ist der Faktor, der den größten Einfluss auf die landwirtschaftliche Produktion hat. Unsicherheiten, insbesondere in Bezug auf Niederschläge, die wichtigste Wasserquelle für die Ernte, beeinträchtigen die Stabilität der Nahrungsmittelproduktion, vor allem in der Trockenlandwirtschaft, und setzen die Wassersicherheit der Flusseinzugsgebiete aufs Spiel.

In Brasilien, dem wichtigsten Produzenten und Exporteur mehrerer landwirtschaftlicher Erzeugnisse, ist an mehreren Orten ein Rückgang der landwirtschaftlichen Produktion zu beobachten, der auf die Verringerung und/oder schlechte Verteilung der Niederschläge zurückzuführen ist, vor allem in der Region Cerrado, die rund 45 % der nationale landwirtschaftliche Fläche.

Studien im Zusammenhang mit Klimaprognosen für den Cerrado gehen von steigenden Temperaturen, einer längeren Trockenzeit und einer geringeren Wasserverfügbarkeit aus, was die Landwirtschaft in der Region beeinträchtigen könnte, insbesondere den Regenfeldbau. Diese Prognosen haben noch gravierendere Auswirkungen auf die Gebiete, in denen es bereits zu Konflikten um die Nutzung und Verteilung von Wasser kommt.

Angesichts des Klimawandels gilt es, Widerstandsfähigkeit zu entwickeln und Konflikte über die Wassernutzung zu mildern. Zu den aufgezeigten Alternativen gehören die Intensivierung landwirtschaftlicher Praktiken auf bereits bewirtschafteten Flächen, etwa auf degradiertem Weideland, sowie eine Verbesserung der Bewirtschaftung und Planung lokaler Wasserressourcen auf der Grundlage grundlegender und zuverlässiger hydrologischer Informationen.

Im Rahmen der Intensivierung scheint die Bewässerung eine der Strategien mit dem größten Potenzial zu sein, die Produktion auf derselben Fläche zu steigern und gleichzeitig die negativen Auswirkungen des Klimas zu verringern. Andererseits muss der Ausbau der Bewässerung, dem größten Verbraucher der brasilianischen Wasserressourcen, gut koordiniert werden, um Konflikte um die Wassernutzung nicht zu verschärfen, insbesondere in Regionen, in denen ohnehin eine geringe Wasserversorgung herrscht. Die größte Herausforderung in diesen Regionen besteht darin, den Ausbau der Bewässerung, der auf eine stabile Nahrungsmittelproduktion abzielt, mit der Verfügbarkeit von Wasserressourcen in Einklang zu bringen. Im Cerrado wird es zunehmend wichtiger, mit weniger Wasser mehr zu produzieren.

Die Entwicklung vieler Regionen basiert auf ihrer Fähigkeit, die Landwirtschaft nachhaltig zu entwickeln. Die Nationale Wasseragentur prognostiziert, dass die bewässerte Fläche Brasiliens bis zum Jahr 3,64 um 2030 Millionen Hektar zunehmen wird. Rund 64 % der bewässerten Fläche Brasiliens liegen in der Cerrado-Region.

In dieser Region, deren Wirtschaft auf der Landwirtschaft beruht, gibt es bereits mehrere Gebiete, in denen Wasserknappheit herrscht und in denen es aufgrund unterschiedlicher Möglichkeiten des Zugangs zu Wasser soziale Unterschiede gibt. Das Wachstum der Landwirtschaft im Cerrado muss sehr gut geplant werden. Dabei müssen geeignetere Nutzpflanzen, günstigere Pflanztermine und nachhaltigere Fruchtfolgen bevorzugt werden und Regionen mit geringer Wasserversorgung vermieden werden. Unorganisiertes Wachstum gefährdet die Wasser- und Nahrungsmittelsicherheit und verschlechtert die Lebensqualität der Menschen. 

Die Identifizierung von Gebieten, die sich in großen Regionen wie dem Cerrado sowohl unter trockenen Bedingungen als auch mit Bewässerung besser für die Produktion eignen, ist von strategischer Bedeutung für die Umsetzung staatlicher Strategien, die auf eine nachhaltige Entwicklung und eine Verbesserung der Lebensqualität der Menschen abzielen. Die Identifizierung der für die Produktion am besten geeigneten Regionen ist ein entscheidender Teil der strategischen Planung. Deren Entwicklung wurde jedoch durch ein mangelndes Verständnis der komplexen Wechselwirkung zwischen Klima, Boden und Pflanzen behindert. Die Planungsschwierigkeiten werden durch den Mangel an hydroklimatischen Daten in den entsprechenden räumlichen und zeitlichen Maßstäben noch verstärkt. Diese Tatsache erschwert die Planung, trägt zu zunehmenden Konflikten über die Wassernutzung bei und beeinträchtigt die Entwicklung des Cerrado.

Andererseits bietet diese Situation auch die Möglichkeit für den Einsatz von Planungsinstrumenten, wie beispielsweise Nachhaltigkeitsindikatoren. In Bezug auf die Wasserverfügbarkeit wurden mehrere Nachhaltigkeitsindikatoren entwickelt. Sie ermöglichen jedoch keine, zumindest direkte, vergleichende Beurteilung der produktiven Eignung von Flächen innerhalb einer Region, wodurch die Entwicklungsmöglichkeiten in weniger geeigneten Flächen verringert werden. Ein geeignetes Instrument muss daher in der Lage sein, die für die Entwicklung einer Bewässerungs- und Regenfeldbauwirtschaft am besten geeigneten Gebiete unter Berücksichtigung der besten Aussaatzeiten, Sorten und Fruchtfolgen anzuzeigen.

Eine der Initiativen in dieser Hinsicht war die von Embrapa Cerrados in Zusammenarbeit mit der Bundesuniversität von Viçosa (UFV) entwickelte Studie. In dieser Studie wurde der Viability Index for Annual Crop Production (IVP) entwickelt, um die am besten geeigneten Gebiete in einer bestimmten Region für den Anbau jährlicher Regenfeld- und Bewässerungskulturen zu ermitteln. Das IVP wurde entwickelt, um öffentliche Maßnahmen zu unterstützen, die zum nachhaltigen Wachstum der Regenfeld- und Bewässerungslandwirtschaft beitragen. Das IVP zeigt innerhalb von Regionen Gebiete auf, die sich besser für den Anbau einjähriger landwirtschaftlicher Nutzpflanzen eignen, wobei der Schwerpunkt auf Wasserbedarf und -angebot liegt. Sein Wert reicht von null bis eins. Je näher der Wert bei 1 liegt, desto besser ist die Fläche für den Anbau einer bestimmten Kulturpflanze oder Fruchtfolge geeignet. Mit dem IVP können die Eignungen zwischen Gebieten einer Region unter Berücksichtigung unterschiedlicher Pflanzdaten und Fruchtfolgen verglichen werden.

Der IVP besteht aus zwei Indikatoren zur Darstellung der Bewässerungslandwirtschaft (ISDIA) und der Regenfeldbauwirtschaft (ISDRA), die wiederum jeweils aus fünf Indikatoren bestehen. In der Studie von Embrapa und UFV wurde IVP im Cerrado-Biom für Sojapflanzen eingesetzt, wobei drei Aussaatzeiten – 15. September, 15. Oktober und 15. November – berücksichtigt wurden. Um den IVP des Cerrado-Bioms zu erhalten, wurde ein Computermodell in der Programmiersprache Python entwickelt. Dieses Modell simulierte mehr als 20 Regionen (Pixel) und führte mehr als 320 Simulationen durch. Neben der Bewertung der landwirtschaftlichen Eignung der Cerrado-Gebiete in Bezug auf jedes Pflanzdatum wurde auch das beste Pflanzdatum in jedem Gebiet ermittelt.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Rentabilität der Sojabohnenproduktion im Nordwesten, Norden und Nordosten des Cerrado günstiger ist, wenn die Aussaat in den Monaten Oktober und November erfolgt, statt im September. Obwohl es in diesen Regionen zwischen Oktober und November nur geringe Unterschiede gibt, sticht der Monat Oktober durch höhere Werte hervor. In der zentralen Region des Bioms ist der Unterschied zwischen der Pflanzung im September und im Oktober nicht signifikant. Allerdings wird bei einem Vergleich der Pflanzmonate September und November deutlich, dass der September die vorteilhaftere Wahl ist. Und in den Regionen Ost, Südost, Südwest und West ist die Pflanzung im September rentabler als im Oktober und November. Innerhalb dieser Regionen erweist sich der Oktober im Allgemeinen als der für den Sojaanbau am besten geeignete Monat. Diese Erkenntnisse bieten Landwirten wertvolle Hinweise bei der Wahl des Pflanztermins.

Der Rentabilitätsindex für die jährliche Pflanzenproduktion ist ein Instrument, das zur Unterstützung der Planung entwickelt wurde und auf eine organisierte und nachhaltige Entwicklung der Landwirtschaft abzielt. Es stellt daher ein Werkzeug für Manager und Produzenten dar, mit dem sie die landwirtschaftliche Eignung von Flächen innerhalb einer Region beurteilen können und das die besten Nutzpflanzen, Pflanzzeiten und Fruchtfolgen angibt.

Weitere Informationen zur Studie von Embrapa und UFV finden Sie im wissenschaftlichen Artikel: Ferreira, Fernanda Laurinda Valadares; Rodrigues, Linnaeus Neiva. Produktionsrentabilitätsindex für einjährige landwirtschaftliche Nutzpflanzen. Agrarsysteme, V. 222, S. 104173-15, 2025. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2024.104173

*Pro Lineu Neiva Rodrigues, Forscher bei Embrapa Cerrados, und Fernanda Laurinda Valadares, PhD in Agrartechnik von der Bundesuniversität Viçosa