Mehr Düngemittel für mehr Weizen?

Forscher gehen davon aus, dass die Stickstoffdüngung im Weizenanbau in den kommenden Jahren um das bis zu Vierfache gesteigert werden muss, um das Produktionspotenzial der Sorten voll auszuschöpfen und die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren. Dieser Anstieg der Stickstoffmenge hätte jedoch negative Auswirkungen auf die Ökosysteme der Agrarlandschaften. An der Studie waren Wissenschaftler des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (Zalf) beteiligt.

Die Studienautoren plädieren für die Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Stickstoffaufnahme in Weizenkulturen. Derzeit werden nur 48 % des ausgebrachten Düngers von den Pflanzen aufgenommen; Der Rest wird in den Boden ausgelaugt oder in die Atmosphäre abgegeben. Diese übermäßige Stickstoffdüngung verschmutzt die Wasserqualität, führt zu hohen Treibhausgasemissionen und ist ein wesentlicher Faktor für den Verlust der biologischen Vielfalt.

Für die Studie wurden Simulationsmodelle der ertragsstärksten Weizensorten verwendet, um mögliche Ertragssteigerungen und den damit verbundenen Stickstoffbedarf vorherzusagen. Auf die wichtigsten Weizenanbauregionen der Welt wurden mehrere Klimawandelszenarien angewendet. Die Studie stammt von den Professoren Frank Ewert und Heidi Webber und enthält Beiträge von anderen Zalf-Wissenschaftlern, darunter Kurt-Christian Kersebaum, Claas Nendel, Amit Kumar Srivastava und Tommaso Stella.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir uns vor allem darauf konzentrieren müssen, sicherzustellen, dass Stickstoff im Boden verfügbar ist und von den Pflanzen effizient aufgenommen werden kann. Dies hat große Auswirkungen auf das Produktionspotenzial von Weizen, aber auch auf die Umwelt. Angesichts des Negativen.“ „Um die Auswirkungen von Stickstoffüberschüssen auf Klima und Umwelt zu verhindern, können wir den Einsatz von Düngemitteln nicht weiter steigern, sondern müssen über Alternativen nachdenken“, sagt Frank Ewert, wissenschaftlicher Leiter von Zalf und Mitautor der Studie.

Zu den von den Autoren diskutierten Lösungen gehört die Verbesserung von Weizensorten, die Stickstoff besser aufnehmen und nutzen. Es sind auch andere landwirtschaftliche Praktiken erforderlich, beispielsweise die Kombination von Weizen mit Hülsenfrüchten, die mithilfe von Knöllchenbakterien Stickstoff aus der Luft produzieren können. Nach Ansicht der Studienautoren wird jedoch keine dieser Lösungen allein die notwendige Intensivierung der Weizenproduktion ermöglichen. Notwendig ist eine sinnvolle Integration agronomischer, genetischer und sozioökonomischer Faktoren.

Der aus der Studie veröffentlichte Artikel erhielt die folgende Zusammenfassung:

"Die steigende weltweite Nahrungsmittelnachfrage erfordert eine höhere Nahrungsmittelproduktion, ohne die Grenzen des Planeten noch weiter zu überschreiten, und erfordert gleichzeitig eine Anpassung an den Klimawandel. Wir verwenden eine Reihe von Weizensimulationsmodellen mit verbesserten Senken- und Quellmerkmalen der ertragreichsten Weizengenotypen, um potenzielle Ertragssteigerungen und den damit verbundenen Stickstoffbedarf zu quantifizieren. Dies wurde für aktuelle Szenarien und Szenarien des Klimawandels an Standorten untersucht, die für die wichtigsten Weizenanbauregionen der Welt repräsentativ sind. Verbesserte Senken- und Quelleneigenschaften steigerten den Ertrag um 16 % bei den aktuellen Stickstoffdüngeranwendungen sowohl im aktuellen Klimaszenario als auch im Szenario des Klimawandels zur Mitte des Jahrhunderts. Um das volle Ertragspotenzial auszuschöpfen – eine Steigerung des globalen Durchschnittsertrags um 52 % unter einem Klimaszenario mit starker Erwärmung in der Mitte des Jahrhunderts (RCP8.5) – müsste sich der Düngemittelverbrauch im Vergleich zum derzeitigen Einsatz vervierfachen, was unweigerlich zu höheren Umweltauswirkungen führen würde. Weizenproduktion. Unsere Ergebnisse zeigen die Notwendigkeit, die Stickstoffverfügbarkeit im Boden und die Stickstoffnutzungseffizienz sowie das Ertragspotenzial zu verbessern."

Das vollständige Material kann unter doi.org/10.1038/s41477-024-01739-3 gelesen werden