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Viele Länder könnten in der Landwirtschaft weniger Stickstoffdünger einsetzen, ohne dass die Ernteerträge wegbrächen. Das zeigt ein internationales Forschungsteam unter Federführung der ETH Zürich.
Die Welt wird mit Stickstoff überschwemmt. Er dient in der Landwirtschaft als Dünger, um, die Produktion zu steigern. Das verursacht eines der grössten Umweltprobleme unserer Zeit. Unter der Stickstoffverschmutzung leiden Gewässer, Böden aber auch die Gesundheit von Mensch und Tier. Auch die natürliche Artenvielfalt nimmt ab, wenn Stickstoff über die Luft oder Regen in Lebensräume wie Moore oder Wälder gelangt, die nicht direkt gedüngt werden.
Einen mächtigen Hebel zur Eindämmung des Problems könnten nationale Regierungen sein. Sie müssten eine nationale und internationale Politik betreiben, die das globale Ernährungssystem auf höhere Erträge und eine viel geringere Umweltbelastung ausrichtet. Doch wie stark Länder ihre Stickstoffverschmutzung und ihre Ernten tatsächlich beeinflussen, war bislang kaum untersucht.
Gesamteffekt der Länder quantifiziert
Die ETH-Forscher David Wüpper und Robert Finger von der Professur für Agrarökonomie und –politik haben deshalb zusammen mit weiteren internationalen Autoren erstmals den Gesamteffekt fast aller Länder der Welt auf ihre Stickstoffverschmutzung und die Ernteerträge berechnet. Die Resultate ihrer Studie sind soeben in der Fachzeitschrift «Nature Food» erschienen.
In dieser Publikation zeigen die Forschenden auf, dass Länder die Stickstoffverschmutzung tatsächlich besonders stark beeinflussen. Der Einfluss einzelner Länder auf die Verschmutzung ist oft um ein Vielfaches grösser als derjenige auf die Ernteerträge.
Eindämmen, ohne dass Erträge wegbrechen
Das zeigt sich daran, dass viele Länder die sogenannte Ertragslücke nur geringfügig verkleinern, selbst wenn sie sehr viel mehr Stickstoff einsetzen. Die Ertragslücke ist die Differenz zwischen möglichem und dem tatsächlich erzielten Ertrag. Wenn einzelne Länder versuchen, die Ertragslücke um 1 Prozent zu schliessen, ist dies insgesamt mit einem globalen Anstieg der Stickstoffbelastung um 35 Prozent verbunden. Mit anderen Worten: Einige Länder setzen extrem hohe Düngemengen ein, aber holen nur sehr wenig mehr Ertrag heraus. Die Forschenden kommen deshalb zum Schluss, dass viele Länder die Verwendung dieses Nährstoffs eindämmen könnten, ohne dass die Erträge wegbrechen.
Im Rahmen ihrer Studie identifizierten die Forschenden auch die Faktoren, welche den gesamten Stickstoffeinsatz und die Stickstoffverschmutzung im Verhältnis zu den Erträgen erklären. Wichtige Faktoren sind unter anderem die Qualität von Institutionen, wirtschaftliche Entwicklung, die Grösse der Bevölkerung, aber auch wie hoch der Anteil der Landwirtschaft an der Gesamtwirtschaft eines Landes ist.
Weitere wichtige Faktoren, die die Stickstoffverschmutzung eines Landes beeinflussen, sind etwa direkte Subventionen, mit denen ein Staat Stickstoffdünger verbilligt. Aber auch indirekte Zuschüsse oder Politikmassnahmen, die beeinflussen, wie teuer landwirtschaftliche Produkte im Vergleich zu den Düngerkosten sind, Regulierungen und Gesetze, Ausbildung der Bewirtschafter, Technologien oder auch Handelsstrukturen sind relevant.
Globale Daten über Stickstoff und Erträge ausgewertet
Ein Beispiel dafür, wie Ländereigenheiten die Stickstoffverschmutzung steuern, ist die Grenze zwischen Kasachstan und China. Von Natur aus ist es dort trocken und die Vegetation spärlich. Auf Satellitenaufnahmen ist zu erkennen, dass die Vegetation auf der chinesischen Seite genau bis zur Grenze üppig grün ist, um auf der kasachischen Seite der Grenzlinie abrupt zu ändern und weniger grün ist. Das weist auf Bewässerung in Kombination mit reichlicher Stickstoffdüngung auf der chinesischen Seite hin.
«Von Natur aus gäbe es keinen solchen Sprung in der Vegetation», sagt David Wüpper, Erstautor der Studie. «Dieses Beispiel illustriert, dass es für die Stickstoffverschmutzung und den Ertrag ausschlaggebend ist, in welchem Land die Felder liegen», sagt Wüpper. «Den gleichen Ertrag auf chinesischer Seite könnte man jedoch auch mit deutlich weniger Stickstoffverschmutzung erreichen.»
Ökonomische Instrumente als politische Option
«Insgesamt erkennen wir aber eine globale Ungleichverteilung der Düngeressourcen», resümieren die Forscher. Hier zu viel, in anderen Regionen der Welt zu wenig, etwa in Teilen Afrikas südlich der Sahara, wo Bauern zu wenig Stickstoffdünger verwenden. Sie könnten jedoch mit wenig mehr Stickstoff ihre Erträge deutlich steigern. Würde es gelingen, die globale Ungleichverteilung abzuschwächen, könnten an manchen Orten Erträge beträchtlich gesteigert werden. Andernorts würde dafür die Verschmutzung beträchtlich reduziert.
Ein Weg ist über den Preis für Stickstoffdünger. In Ländern, wo zu viel davon verwendet wird, müsste der Dünger entsprechend teurer werden, etwa durch die Einführung einer Stickstoffsteuer oder andere politische Instrumente. In Ländern, wo zu wenig Stickstoffdünger verwendet wird, sollten die Preise zum Beispiel durch Subventionen gesenkt werden.
Ein weiterer Ansatz sind die Landwirtschaftsbetriebe selbst. Die Politik und die Industrie könnten Landwirten Anreize bieten, die Produktion umweltfreundlicher zu gestalten. Sie könnten beispielsweise bestimmte Produktionsverfahren fördern, die zu einer höheren Effizienz des Stickstoffeinsatzes führen. Nicht zuletzt könnten Bauern, die weniger Stickstoff verwenden und dafür mit weniger Ertrag rechnen müssen, vom Staat finanzielle Kompensationen erhalten.
Präzisionslandwirtschaft hat Potenzial
Auch mithilfe von neuen Technologien liesse sich die Stickstoffeffizienz steigern. «Das Stichwort ist Präzisionslandwirtschaft, in der zum Beispiel Dünger gezielt nur wo effektiv nötig ausgebracht wird. Das kann die Effizienz des Einsatzes erhöhen und die Umweltprobleme verringern, ohne dass die Produktion schrumpft», erklärt Finger.
«Ein sehr grosser Hebel ist aber auch der Konsum», sagt Wüpper. Ein Drittel der Lebensmittel geht zwischen Feld und Teller verloren. Das fördere die Stickstoffverschmutzung und Umweltschäden. «Verringern wir Nahrungsmittelabfälle, reduzieren wir auch Umweltprobleme». Auch eine fleischarme Ernährung hilft, die Nährstoffüberschüsse zu senken. Wird weniger Fleisch produziert, landet auch weniger Hofdünger auf den Feldern.
David Wüpper, Agrarökonomie und -politik, ETH Zürich, dwuepper@ethz.ch
Wuepper D, Le Clech S, Zilberman D, Mueller N, Finger R: Countries Influence the Trade-Off between Crop Yields and Nitrogen Pollution. Nature Food, online publiziert 11.11.2020. DOI: 10.1038/s43016-020-00185-6
Die Grenze zwischen Kasachstan und China ist aus dem All klar erkennbar. Der Unterschied beruht auf ...
Nasa Earth Observatory
Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Economics / business administration, Environment / ecology, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
Die Grenze zwischen Kasachstan und China ist aus dem All klar erkennbar. Der Unterschied beruht auf ...
Nasa Earth Observatory
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