Homepage: Das Schlüsselelement

Das Jahr 2012 ist vom Bundesforschungsministerium zum Themenjahr „Zukunftsprojekt Erde“ benannt worden. In den PNN stellen Wissenschaftler verschiedener Potsdamer Institute ihre Arbeit dazu vor.

Die schnell wachsende Nachfrage nach Lebensmitteln auf einem Planeten mit sinkender Pro-Kopf-Verfügbarkeit von Wasser und Agrarland zu bedienen ist eine der größten Herausforderungen der Zukunft. Gelingen kann dies nur, wenn die für die landwirtschaftliche Produktion genutzten natürlichen Ressourcen noch effizienter verwendet werden. Wasser ist dabei das Schlüsselelement. Angesichts von Klimawandel und Bevölkerungswachstum gilt es künftig mit jedem Kubikmeter Wasser mehr zu produzieren.

Primär wird Niederschlagswasser für die Produktion von Lebens- und Futtermitteln, biogenen Stoffen und Bioenergie genutzt. Das International Water Management Institute mit Hauptsitz in Sri Lanka schätzte 2007 den Bedarf an Niederschlagswasser für die globale Nahrungsmittelproduktion pro Jahr auf 5600 Kubikkilometer, das entspricht dem 115-fachen Volumen des Bodensees. 33 Bodenseefüllungen werden zudem für die Bewässerung benötigt.

Wassermanagement in der Landwirtschaft ist unverzichtbar, um sicherzustellen, dass das Wasser in Pflanzenbau und Tierproduktion effizient genutzt wird und Ertragseinbußen so gering wie möglich ausfallen. Besonders in Regionen, in denen die Verdunstung den Niederschlag übersteigt, wo die Bewässerungsressourcen knapp und infolge des Klimawandels mit zunehmend größeren Unsicherheiten behaftet sind, ist es wichtig, den größtmöglichen Nutzen aus dem lokalen Niederschlagswasser zu ziehen.

Die Wasserproduktivität kann durch eine Vielzahl von Optionen der Wasserspeicherung sowie der Bewässerungstechnik und -steuerung verbessert werden, ob auf Betriebs-, Landschafts- und Wassereinzugsgebietsebene. Beispielsweise trägt auch eine adäquate Nährstoffversorgung der Pflanzen zu einer verbesserten Ausnutzung des Wasserangebots bei. Noch fehlen handhabbare Methoden, die eine Quantifizierung der Wirkung einzelner agrartechnischer Maßnahmen auf die Wasserverwendung erlauben. Zudem ist das Zusammenspiel zwischen Managementoptionen im Landwirtschaftsbetrieb auf lokaler Ebene und den Auswirkungen auf Landschafts-, Einzugsgebiets- und globaler Ebene noch nicht ausreichend untersucht.

Die Forschung ist daher gefragt, Werkzeuge zu entwickeln, mit deren Hilfe Landwirte und lokale Entscheidungsträger die Auswirkung von verschiedenen Maßnahmen auf die betriebliche Wassernutzung und -produktivität quantifizieren können. Aktuell entwickelt das Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim (ATB) ein derartiges Werkzeug, das eingesetzt werden soll, den Wasserbedarf bei der Produktion von pflanzlichen und tierischen Nahrungsmitteln zu berechnen und zu optimieren. Die Bilanzierung des Wasserbedarfs berücksichtigt dabei sämtliche Wasserflüsse der lokalen landwirtschaftlichen Betriebssysteme mit ihren jeweiligen Böden, Feldfrüchten, Nutztieren und Klimabedingungen. Eine Software bildet die natürlichen und technischen Wasserflüsse und Prozesse im Betrieb nach und verknüpft sie miteinander. Das flexible Design erlaubt eine Erweiterung der Datenbasis und die Anpassung an verschiedene Regionen und landwirtschaftliche Betriebssysteme, unter anderem unterschiedliche Pflanzenkulturen, Anzahl und Art der Tiere und die Anzahl bewirtschafteter Flurstücke.

Ziel der Nachwuchsgruppe „AgroHyd - Welternährung und Wasserressourcen: eine agrarhydrologische Perspektive“ ist es, Empfehlungen für betriebliche Maßnahmen ableiten zu können, die es ermöglichen, je nach Produktionsstandort weltweit wassereffizienter zu wirtschaften. Zurzeit ermitteln die ATB-Forscher den Gesamtwasserbedarf in Betrieben unterschiedlicher Art und Größe in Brandenburg und innerhalb anderer Regionen Deutschlands. Um die Methode auf andere Produktionsstandorte weltweit übertragen zu können, werden durch Kooperationspartner in den USA, Vietnam und Brasilien Daten von typischen landwirtschaftlichen Betrieben in den verschiedenen Regionen erhoben und anschließend am ATB analysiert.

Durch die Synergie des hydrologischen und agrarwissenschaftlichen Ansatzes bietet das Vorhaben ein innovatives Konzept, die landwirtschaftliche Produktion den globalen Veränderungen anzupassen und der zunehmenden Übernutzung bzw. Beanspruchung von Wasserressourcen für die Nahrungsmittelproduktion entgegenzuwirken.

Die Autorin ist Projektleiterin von „AgroHyd“ am Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim (ATB).