Die Autorinnen und Autoren der Studie plädieren dafür Strategien zu entwickeln, die die Stickstoffaufnahme im Weizenanbau verbessern. Gerade im Weizenanbau werden im weltweiten Durchschnitt nur 48% des ausgebrachten Düngers von den Pflanzen aufgenommen. Der Rest des zugeführten Stickstoffs, und damit ein großer Anteil, versickert im Boden oder wird in die Luft abgegeben. Diese überschüssige Stickstoffdüngung belastet die Wasserqualität, führt zu hohen Treibhausgasemissionen und ist ein wesentlicher Treiber beim Verlust der Biodiversität.
In der vorliegenden Untersuchung wurden Simulationsmodelle für die ertragreichsten Weizensorten eingesetzt und potenzielle Ertragssteigerungen sowie der damit verbundene Stickstoffbedarf modelliert. Dabei wurden verschiedene Klimawandelszenarien für die wichtigsten Weizenanbaugebiete weltweit angewandt. Die Studie wurde unter anderen von Prof. Frank Ewert und Prof. Heidi Webber mit konzipiert. Weitere ZALF-Wissenschaftler waren mit Modellen und Berechnungen an der Studie beteiligt. Dazu zählen Prof. Kurt-Christian Kersebaum, Prof. Claas Nendel, Dr. Amit Kumar Srivastava und Dr. Tommaso Stella.
Die Stickstoffaufnahme im Weizenanbau muss verbessert werden
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir uns vor allem darum kümmern müssen, dass Stickstoff für die Pflanzen im Boden verfügbar ist und von den Pflanzen effizient aufgenommen werden kann. Das hat einen großen Einfluss auf das Ertragspotenzial von Weizen aber auch auf die Umwelt. Angesichts der negativen Auswirkungen von überschüssigem Stickstoff auf Klima und Umwelt können wir die Düngegaben nicht noch weiter erhöhen, sondern müssen über Alternativen nachdenken“, so Prof. Dr. Frank Ewert, Wissenschaftlicher Direktor am ZALF und Co-Autor der Studie.
Als Lösungsansätze diskutieren die Autorinnen und Autoren unter anderem die Züchtung von Weizensorten, die Stickstoff besser aufnehmen und nutzen. Darüber hinaus bedürfe es anderer Anbaupraktiken, zum Beispiel den kombinierten Anbau von Weizen mit Leguminosen, die Stickstoff aus der Luft mit Hilfe von Knöllchenbakterien herstellen können. Keine dieser Lösungen wird allerdings allein die erforderliche Intensivierung des Weizenanbaus ermöglichen. Erforderlich ist eine sinnvolle Integration von agronomischen, genetischen und sozio-ökonomischen Zusammenhängen.
Weizen ist die weltweit wichtigste Nutzpflanze. Mit der global wachsenden Bevölkerung und steigendem Wirtschaftswachstum wird auch die Nachfrage danach ansteigen. Gleichzeitig sind jedoch die Anbauflächen weltweit begrenzt. Zudem muss die Landwirtschaft ihre negativen Auswirkungen auf Klima und Umwelt senken, damit die globale Nahrungsversorgung in Zukunft weiter gewährleistet bleiben kann. Der Klimawandel stellt diese Ansprüche vor weitere Herausforderungen. Nachhaltige Lösungen erfordern die Betrachtung des gesamten Agrar- und Ernährungssystems.
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung
Originalpublikation:
Martre, P., Dueri, S., Guarin, J.R. et al. Global needs for nitrogen fertilizer to improve wheat yield under climate change. Nat. Plants (2024). doi.org/10.1038/s41477-024-01739-3
