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Dr. Stefan Siebert mit Gerstenpflanzen
am Institut für
Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität
Bonn. Der Wissenschaftler modellierte Wassernutzung und Erträge
verschiedener Kulturpflanzen. Diese Daten wurden von einem
internationalen Forscherteam für eine globale Studie genutzt. (c) Foto:
Volker Lannert/Uni Bonn
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Die Weltbevölkerung wächst und damit wird es zunehmend
schwieriger, die Menschen ausreichend mit Wasser und Lebensmitteln zu
versorgen. Wissenschaftler der Universität Minnesota (USA) und der
Universität Bonn haben nun Potenziale ausgemacht, wie Wasser für den
Nahrungsmittelanbau besser genutzt werden könnte. Nach den Berechnungen
lassen sich in Trockenregionen die Erträge soweit steigern, dass sich
damit 110 Millionen Menschen zusätzlich ernähren ließen. Zudem könnte in
bewässerten Kulturen der Verbrauch ohne Ernteeinbußen soweit reduziert
werden, dass damit der Wasserbedarf von 1,4 Milliarden Menschen gedeckt
würde. Die Ergebnisse werden nun in den „Environmental Research Letters“
vorgestellt.
Egal ob Mais, Weizen, Reis oder Hirse – alle brauchen für ihr
Wachstum vor allem genügend Wasser. „Der Anbau von Nahrungspflanzen
benötigt mehr Wasser als alle anderen Aktivitäten des Menschen auf
unserem Planeten“, sagt Dr. Kate A Brauman, Wissenschaftlerin am
Institut für Umweltwissenschaften der Universität Minnesota (USA) und
Erstautorin der Veröffentlichung. Erstmals verglichen die
Wissenschaftler den Wasserbedarf bezogen auf die erzeugte
Nahrungsenergie für 16 Kulturpflanzen auf einer globalen Skala. Die
Forscher verglichen Pflanzenproduktion und Wasserbedarf sowohl
innerhalb- als auch zwischen verschiedenen Klimazonen. Untersucht wurden
für die Welternährung besonders wichtige Feldfrüchte wie etwa Weizen,
Mais, Reis, Gerste, Sorghum, Kartoffeln, Maniok oder Sojabohne.
Hohe Erträge sind vor allem eine Frage des Managements
Dabei zeigte sich, dass die Ertragsunterschiede bezogen auf den Wasserverbrauch für eine bestimmte Feldfrucht innerhalb einer Klimazone häufig größer sind als zwischen verschiedenen Klimaregionen. „Die unterschiedliche Produktivität bezogen auf die Wassermenge hängt also nicht allein von Klimafaktoren ab, sondern zu einem großen Teil auch davon, wie die Pflanzen angebaut werden“, sagt Mitautor Dr. Stefan Siebert vom Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität Bonn, der die Basisdaten zur Produktivität der Kulturpflanzen berechnet hat.
Zum Beispiel zeige sich in weiten Teilen Afrikas ein großes Potenzial, wie sich u.a. durch eine bessere Nährstoffversorgung, angepasstere Anbausysteme und besseren Pflanzenschutz die Erträge bei gleicher Wassernutzung deutlich steigern ließen. Dagegen würden in den USA, China und Westeuropa Höchsterträge erzielt. „Aber auch hier schwankt die mit den Kulturpflanzen erzeugte Nahrungsenergie bezogen auf die Wassermenge regional stark“, sagt der Wissenschaftler der Universität Bonn. Damit eröffneten sich auch hier Chancen, die Pflanzenproduktion ohne zusätzlichen Einsatz von Wasser weiter deutlich zu steigern. Der Aralsee in Zentralasien sei durch intensive Wasserentnahme für die Bewässerung von Kulturpflanzen hingegen stark geschrumpft. „Hier besteht dringend Handlungsbedarf, mit weniger Bewässerungswasser auszukommen“, sagt Dr. Siebert.
110 Millionen Menschen ließen sich zusätzlich ernähren
In den Trockenregionen der Erde lassen sich nach den Berechnungen der Wissenschaftler die Erträge der Grundnahrungsmittel durch höhere Wasserproduktivität soweit steigern, dass 110 Millionen Menschen zusätzlich ernährt werden könnten. Darüber hinaus könnte in bewässerten Kulturen der Wasserverbrauch ohne Ernteeinbußen soweit reduziert werden, dass damit der Wasserbedarf von 1,4 Milliarden Menschen gedeckt würde. „Vor dem Hintergrund der weiter wachsenden Weltbevölkerung ist dies ein sehr wichtiges Ergebnis“, sagt Dr. Siebert. Es zeige einen Ausweg aus dem scheinbaren Dilemma in Trockenregionen, das Wasser entweder für die Erzeugung von Lebensmitteln oder für den direkten Verbrauch des Menschen einzusetzen.
Der Schlüssel zur Lösung dieses Problems sei, mit der selben Menge Wasser höhere Erträge zu erzielen. „Die Steigerung der Produktion an Nahrungsenergie hängt stark von einem effizienteren Wassereinsatz im Kulturpflanzenanbau ab, aber auch von optimierter Düngung, Anbau geeigneter Kulturen und Sorten sowie besserem Pflanzenschutz“, sagt Dr. Siebert. Nur wenn die Kombination dieser Managementfaktoren stimmt, könne die Ernährung der Weltbevölkerung gesichert werden.
Publikation: Improvements in crop water productivity increase water sustainability and food security – a global analysis, Environmental Research Letters, DOI: 10.1088/1784-9326/8/2/024030
Hohe Erträge sind vor allem eine Frage des Managements
Dabei zeigte sich, dass die Ertragsunterschiede bezogen auf den Wasserverbrauch für eine bestimmte Feldfrucht innerhalb einer Klimazone häufig größer sind als zwischen verschiedenen Klimaregionen. „Die unterschiedliche Produktivität bezogen auf die Wassermenge hängt also nicht allein von Klimafaktoren ab, sondern zu einem großen Teil auch davon, wie die Pflanzen angebaut werden“, sagt Mitautor Dr. Stefan Siebert vom Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität Bonn, der die Basisdaten zur Produktivität der Kulturpflanzen berechnet hat.
Zum Beispiel zeige sich in weiten Teilen Afrikas ein großes Potenzial, wie sich u.a. durch eine bessere Nährstoffversorgung, angepasstere Anbausysteme und besseren Pflanzenschutz die Erträge bei gleicher Wassernutzung deutlich steigern ließen. Dagegen würden in den USA, China und Westeuropa Höchsterträge erzielt. „Aber auch hier schwankt die mit den Kulturpflanzen erzeugte Nahrungsenergie bezogen auf die Wassermenge regional stark“, sagt der Wissenschaftler der Universität Bonn. Damit eröffneten sich auch hier Chancen, die Pflanzenproduktion ohne zusätzlichen Einsatz von Wasser weiter deutlich zu steigern. Der Aralsee in Zentralasien sei durch intensive Wasserentnahme für die Bewässerung von Kulturpflanzen hingegen stark geschrumpft. „Hier besteht dringend Handlungsbedarf, mit weniger Bewässerungswasser auszukommen“, sagt Dr. Siebert.
110 Millionen Menschen ließen sich zusätzlich ernähren
In den Trockenregionen der Erde lassen sich nach den Berechnungen der Wissenschaftler die Erträge der Grundnahrungsmittel durch höhere Wasserproduktivität soweit steigern, dass 110 Millionen Menschen zusätzlich ernährt werden könnten. Darüber hinaus könnte in bewässerten Kulturen der Wasserverbrauch ohne Ernteeinbußen soweit reduziert werden, dass damit der Wasserbedarf von 1,4 Milliarden Menschen gedeckt würde. „Vor dem Hintergrund der weiter wachsenden Weltbevölkerung ist dies ein sehr wichtiges Ergebnis“, sagt Dr. Siebert. Es zeige einen Ausweg aus dem scheinbaren Dilemma in Trockenregionen, das Wasser entweder für die Erzeugung von Lebensmitteln oder für den direkten Verbrauch des Menschen einzusetzen.
Der Schlüssel zur Lösung dieses Problems sei, mit der selben Menge Wasser höhere Erträge zu erzielen. „Die Steigerung der Produktion an Nahrungsenergie hängt stark von einem effizienteren Wassereinsatz im Kulturpflanzenanbau ab, aber auch von optimierter Düngung, Anbau geeigneter Kulturen und Sorten sowie besserem Pflanzenschutz“, sagt Dr. Siebert. Nur wenn die Kombination dieser Managementfaktoren stimmt, könne die Ernährung der Weltbevölkerung gesichert werden.
Publikation: Improvements in crop water productivity increase water sustainability and food security – a global analysis, Environmental Research Letters, DOI: 10.1088/1784-9326/8/2/024030
