Eine neuartige Studie veröffentlicht In Naturkommunikation kamen zu dem Schluss, dass Agrarökosysteme in Mitteldeutschland, insbesondere Grünland und Ackerland, möglicherweise eine höhere Kapazität zur gleichzeitigen Bereitstellung mehrerer Güter und Dienstleistungen aufweisen, wenn bei der Landbewirtschaftung der Einsatz von Pestiziden und mineralischem Stickstoffdünger reduziert wird.
Dieser Befund trifft auch unter möglichen künftigen Klimabedingungen zu: Die biologische Vielfalt des Bodens dürfte ein wesentliches Element der sogenannten Multifunktionalität sein, sagen Forscher des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der Universität Leipzig und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU).
Die Studie ist zudem die erste, die gemischte ökologisch-ökonomische Multifunktionalitätsmaßnahmen anwendet, die die Präferenzen der Interessengruppen für verschiedene Ökosystemleistungen berücksichtigen. So legen Landwirte beispielsweise mehr Wert auf die Nahrungsmittelproduktivität als andere Interessengruppen. Darüber hinaus profitiert die Gesellschaft als Ganzes von regulierenden Leistungen wie der Kohlenstoffbindung und der Erhaltung der Wasserqualität.
Bis heute wird viel darüber diskutiert, welche Anbaumethode am besten zu den unterschiedlichen Werten der Gesellschaft passt. Intensive Landwirtschaft verwendet Mineraldünger und synthetische Pestizide, um die Erträge zu steigern, während extensive Landwirtschaft auf Agrochemikalien verzichtet. Beide Methoden haben ihre Nachteile: Intensive Landwirtschaft kann die Erträge steigern, kann aber die Umwelt verschmutzen, während extensive Landwirtschaft aufgrund geringerer Erträge pro Flächeneinheit mehr Land benötigt.
„Das einzigartige Studiendesign ermöglichte es uns, die Auswirkungen wichtiger Treiber des globalen Wandels wie Klima- und Landnutzungsänderungen auf die Bereitstellung von Ökosystemleistungen zu untersuchen“, sagt Erstautor Friedrich Scherzinger, Alumnus von iDiv und der Universität Leipzig. Scherzinger leitete die Studie im Rahmen seiner Masterarbeit an der Universität Leipzig und der Universität Graz. „Diese Ökosystemleistungen sind für das menschliche Wohlbefinden von wesentlicher Bedeutung. Die Kombination sowohl ökonomischer als auch ökologischer Forschung ermöglicht eine ganzheitlichere Sicht auf die miteinander verbundenen Teile des Ökosystems.“
Ökologie und Ökonomie von Anfang an integrieren
Die Forscher nutzten dazu ein groß angelegtes Feldexperiment mit fünf Landnutzungstypen unter zwei verschiedenen Klimaszenarien (heutiges und potenzielles zukünftiges Klima): die Global Change Experimental Facility (GCEF), die vom UFZ betrieben wird.
Im Rahmen der Bewertung wurde im Rahmen der ökologischen Multifunktionalität der Fokus auf 14 Ökosystemfunktionen gelegt, etwa auf die Stickstoffauswaschung und die oberirdische Biomasseproduktion. Bei der Bewertung der ökonomischen Multifunktionalität wurde der finanzielle Gesamtwert der sich daraus ergebenden sechs Ökosystemleistungen einbezogen: Nahrungsmittelproduktion, Klimaregulierung, Wasserqualität, Bodengesundheit, Erhaltung der Artenvielfalt und Landschaftsästhetik.
„Die Global Change Experimental Facility ist ein einzigartiges Experiment“, sagt Co-Autor und GCEF-Koordinator Dr. Martin Schädler, Ökologe am UFZ und iDiv.
„Dadurch können wir die Reaktionen verschiedener Landnutzungsarten auf den Klimawandel unter standardisierten Bedingungen direkt vergleichen, ohne die Auswirkungen unterschiedlicher Standortbedingungen zu berücksichtigen. Dies ist insbesondere wichtig für die Gegenüberstellung intensiver und extensiver Produktionssysteme, die in der realen Welt oft unter sehr unterschiedlichen Bedingungen etabliert sind.“
Indem sie von Anfang an die Präferenzen von Landwirten, Anwohnern, Umweltschutzbehörden und Tourismusagenturen hinsichtlich verschiedener Ökosystemleistungen berücksichtigen, bieten die Forscher eine umfassendere Bewertung der Ökosystemleistungen, die die Mängel einer rein wirtschaftlichen Bewertung überwindet.
„Eine höhere Artenvielfalt stabilisiert die Biomasseerträge und macht sie widerstandsfähiger gegen Störungen, ähnlich wie ein diversifiziertes Aktienportfolio“, sagt Prof. Martin Quaas, Ökonom bei iDiv und der Universität Leipzig sowie Erstautor der Studie. „Basierend auf diesem Effekt könnten wir einen natürlichen Versicherungswert der Biodiversität berechnen.“
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das zukünftige Klima und die intensive Bewirtschaftung die ökologische Multifunktionalität sowohl von Grünland als auch von Ackerland verringern. Insgesamt ist der ökonomische Multifunktionalitätsmaßstab bei einer extensiven Bewirtschaftung etwa 1,7 bis 1,9 Mal höher als bei einer intensiven Bewirtschaftung, und dies gilt sowohl für Grünland als auch für Ackerland.
Betrachtet man jedoch nur die Präferenzen der Landwirte, weisen intensiv bewirtschaftete Grünländer eine höhere Multifunktionalität auf als solche ohne intensive Bewirtschaftung. Die Ergebnisse der Studie basieren auf Messungen pro Flächeneinheit, wurden jedoch nicht anhand der erzielten Ertragshöhe ausgewertet.
Verknüpfung der Bodenbiodiversität mit Ökosystemleistungen
Die Studie untersuchte außerdem die Beziehung zwischen der Bodenbiodiversität (der Vielfalt des Lebens im Boden) und der ökologischen Multifunktionalität über verschiedene Landnutzungsarten hinweg und unter aktuellen und möglichen zukünftigen Klimabedingungen.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die biologische Vielfalt des Bodens möglicherweise einen wichtigen Beitrag zur Fähigkeit eines Ökosystems leistet, mehrere Funktionen gleichzeitig zu erfüllen, und dass Ökosysteme mit geringer biologischer Vielfalt im Boden gegenüber zukünftigen Klimabedingungen besonders anfällig sein könnten.
„Etwa 60 Prozent aller Arten auf der Erde leben im Boden. Diese Bodenlebewesen sind nicht nur unglaublich vielfältig, sie bilden auch das funktionale Rückgrat unserer Ökosysteme“, erklärt Prof. Nico Eisenhauer, Bodenökologe bei iDiv und der Universität Leipzig sowie Erstautor der Studie.
„Die Studie zeigt, dass wir durch gezielte Bewirtschaftungsstrategien die Artenvielfalt im Boden bewahren und so die vielfältigen Leistungen, die uns die Natur erbringt, weiterführen können.“
Die Studie stellt einen wesentlichen Schritt hin zu einem ganzheitlichen und umfassenden Ansatz dar. Die Autoren warnen jedoch davor, dass der gesellschaftliche Nutzen aus der Nutzung von Land infolge des Klimawandels, des Verlusts der Artenvielfalt und des massiven Einsatzes von Agrarchemikalien deutlich abnehmen könnte.
„Unsere Studie zeigt, dass Landwirte ihr Einkommen durch intensive Bewirtschaftung maximieren, während die Bereitstellung von Ökosystemleistungen bei extensiver Bewirtschaftung am höchsten ist“, sagt Scherzinger.
„Da es traditionell die Landwirte sind, die das Land bewirtschaften, kann der gesellschaftliche Nutzen nicht optimal sein, ohne ein System, das die Landwirte so motiviert, dass ihre Einkommenslücke zwischen intensiver und extensiver Bewirtschaftung überbrückt wird.“
Relevante Aspekte wie die Landschaftsvielfalt und der Flächenbedarf (Fläche, die pro Ertragseinheit benötigt wird) wurden in der Studie allerdings nicht berücksichtigt. Daher lassen sich nur schwer Schlussfolgerungen darüber ziehen, welche Art der Landwirtschaft letztlich am besten für den Zweck geeignet ist.
„Zukünftige Forschung sollte sich auf die Bereitstellung von Ökosystemleistungen auf Landschaftsebene und die Rolle der Landschaftsheterogenität für ein optimales gesellschaftliches Ergebnis konzentrieren“, schlussfolgert Scherzinger.
Mehr Informationen:
Friedrich Scherzinger et al., Nachhaltiges Landmanagement verbessert die ökologische und ökonomische Multifunktionalität unter aktuellen und zukünftigen klimatischen Bedingungen, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48830-z