Faktoren wie Erosion, Austrocknung und Verdichtung der Böden gefährden die Ernährung weiter Teile der Erdbevölkerung. Das zeigt eine aktuelle Studie der Universitäten Bonn, Minnesota, Basel und der Technischen Universität Hamburg. Ließe sich die von Menschen verursachte Boden-Degradierung um zehn Prozent zurückdrehen, könnten die Anbaugebiete rund um den Globus rein rechnerisch rund 70 Millionen Personen zusätzlich versorgen. Die Ergebnisse sind jetzt in der Zeitschrift Nature Food erschienen.
Durch Brandrodung, Überdüngung oder den Anbau riesiger Monokulturen gefährdet der Mensch nicht nur die Artenvielfalt der Ökosysteme. Viele gängige Ackerbau-Praktiken beeinträchtigen langfristig auch die Bodenqualität, teilt die Uni Bonn mit. Andere menschgemachte Krisen wie der Klimawandel verschärften dieses Problem noch: Durch Stürme und Starkregen werde der fruchtbare Oberboden verweht oder weggeschwemmt. Gleichzeitig sinken die Grundwasserspiegel - unter anderem, weil Niederschläge häufig so geballt fallen, dass sie abfließen, statt zu versickern.
Degradierte Böden sind weniger fruchtbar. Wie gravierend dieser Effekt ist und welche Auswirkung er auf die Ernteerträge hat, war aber laut der Uni Bonn bislang umstritten. „Wir haben nun erstmals den Versuch gemacht, die Folgen der Degradierung für sämtliche Anbaugebiete rund um den Globus zu quantifizieren“, erklärt Dr. Hadi Hadi. Er ist Postdoktorand in der Arbeitsgruppe Landökonomie der Universität Bonn und hat einen großen Teil der Analysen in der jetzt erschienenen Studie durchgeführt.
Welche Ernten wären auf unbeeinflussten Böden möglich?
Die Beteiligten haben sich in der Studie zunächst die Frage gestellt, wie hoch die Ernten ohne Degradierung in der Praxis ausfallen könnten. In einem ersten Schritt teilten sie dazu sämtliche Anbaugebiete der Erde in Quadrate von zehn Kilometern Kantenlänge auf. „Wir haben dann Quadrate gesucht, in denen ähnliche Bedingungen herrschen - also etwa vergleichbare Niederschlagsmengen und Temperaturen“, erklärt Hadi. „In diesen Gebieten haben wir die Erträge verglichen.“
Dabei rechneten die Forschenden Unterschiede in der Nutzung von Düngemitteln, der Bewässerung oder anderen Anbau-Faktoren heraus. So konnten sie Flächen identifizieren, in denen die Erträge besonders hoch waren. Das waren in der Regel zugleich diejenigen Gebiete, in denen die Böden noch kaum geschädigt waren. „Diese Gebiete liefern also ein Benchmark dafür, was bei unbeeinflussten, nicht degradierten Böden möglich ist“, erläutert der Leiter der Arbeitsgruppe Landökonomie Prof. Dr. David Wuepper.
Machine Learning berechnet Anteil der Degradierung an der Ertragslücke
Für jede der 10x10-Kilometer-Parzellen konnten die beteiligten Arbeitsgruppen so eine individuelle „Ertragslücke“ berechnen. Diese setzten sie dann zu fünf verschiedenen Parametern in Beziehung, die mit der Boden-Degradierung zusammenhängen. Dazu zählen neben Erosion, Verdichtung durch den massiven Einsatz schwerer Landmaschinen und Austrocknung der Verlust von Kohlenstoff im Boden sowie eine geringe Bedeckung mit Vegetation. „Wir haben diese Daten nicht selbst erhoben, sondern uns dabei auf detaillierte Studien verschiedener Arbeitsgruppen gestützt“, betont Wuepper.
Mit Hilfe komplexer KI-gestützter Auswertungsmethoden konnten die Forschenden zeigen, wie groß in jeder Parzelle der Anteil der Boden-Degradierung an der festgestellten Ertragslücke war. „Wenn wir über sämtliche Parzellen mitteln, kommen wir auf eine grobe Faustformel“, sagt Hadi: „Mit jeden zehn Prozent, um die die Degradierung steigt, sinkt der Ertrag im Schnitt um zwei Prozent. Umgekehrt bedeutet das: Wenn wir die Degradierung überall auf der Erde um zehn Prozent reduzieren könnten, würden die Erntemengen so sehr wachsen, dass sich gut 70 Millionen Menschen zusätzlich ernähren ließen.“
Verschlechterung der Böden lässt sich aufhalten
„Insgesamt zeigen die Ergebnisse, wie wichtig die Bodenqualität für die Versorgung mit Agrarprodukten ist“, sagt Wuepper. Hoffnung mache in diesem Zusammenhang eine weitere aktuelle Studie seiner Arbeitsgruppe: Darin konnten die Forscher zeigen, dass sich die Boden-Degradierung durch nationale Regulierungen und Agrarumweltzahlungen bremsen oder sogar umkehren lässt. Darin konnte laut einer Mitteilun der Uni Bonn nachgewiesen werden, „dass staatliche Maßnahmen gegen die Degradierung tatsächlich greifen. Besonders effektiv sind demnach finanzielle Anreize, die einen schonenden Umgang mit den Anbauflächen belohnen - etwa, wenn Landwirte optimierter düngen und umweltverträglichere Pflanzenschutz-Maßnahmen ergreifen oder die Böden mit Hecken vor Erosion schützen. Eine hohe Wirksamkeit haben auch Vorschriften, die direkt adressieren, wie das Land bewirtschaftet werden muss (etwa in einer wechselnden Fruchtfolge) oder auf die verpflichtende Etablierung von Landschaftselementen wie Blühstreifen abzielen.“ Dass die Böden durch intensive landwirtschaftliche Nutzung immer schlechter werden, ist also kein unausweichliches Schicksal, so die Uni Bonn.
Förderung
In der Studie kooperierte die Universität Bonn mit den Universitäten von Minnesota (USA), Basel (Schweiz) und der Technischen Universität Hamburg. Die Forschungsarbeiten wurden durch den Europäischen Forschungsrat (ERC), die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie das Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) der Schweiz gefördert.
