Wissenschaftler des Agricultural Research Service (ARS) des Northern Plains Agricultural Research Laboratory (NPARL) des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) in Sidney im US-Bundesstaat Montana haben eine Studie abgeschlossen, die belegt, dass sich durch den Einsatz von Daueranbausystemen die Ernteerträge in semiariden Regionen besser sichern und gleichzeitig die Treibhausgasemissionen reduzieren lassen.
Die NPARL-Forscher Upendra M. Sainju, Brett L. Allen und Jalal D. Jabro untersuchten die Auswirkungen von drei langfristigen (34-Jahres-Projekt) Trockenland-Anbausystemen auf Treibhausgasemissionen und Ernteerträge in den nördlichen Great Plains der USA. Ziel war es, verbesserte Anbausysteme wie den Daueranbau, bei dem die Pflanzen jährlich angebaut werden und die Sommerbrache (unbepflanzte Felder) eliminiert wird, hinsichtlich Treibhausgasemissionen und nachhaltiger Ernteerträge unter Trockenlandbedingungen zu untersuchen.
„Die Studie ergab, dass langfristige Direktsaat-Daueranbausysteme die Treibhausgasemissionen verringern und gleichzeitig die Ernteerträge im Vergleich zum konventionellen Ackerbau-Brachland-System aufrechterhalten können, das der traditionellen zweijährigen Fruchtfolge des Trockenlandanbaus in den nördlichen Great Plains entspricht“, erklärte Sainju.
Da die Nachfrage nach landwirtschaftlicher Produktion steigt, wird es immer wichtiger, die Treibhausgasemissionen aus Ackerland zu verringern. Bestimmte Anbausysteme, Bewirtschaftungspraktiken und der Einsatz von Stickstoffdüngern erhöhen die Gesamtemissionen von N2O (Lachgas) und CH4 (Methan), die etwa 10 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen aus dem Agrarsektor ausmachen.
Die Umsetzung innovativer landwirtschaftlicher Strategien, mit denen die Ernteerträge aufrechterhalten oder gesteigert und gleichzeitig die Treibhausgasemissionen reduziert werden können, ist von entscheidender Bedeutung. Dies ist insbesondere in ariden und semiariden Regionen wichtig, die ein Drittel des weltweiten Ackerlandes ausmachen und für einen erheblichen Teil der Treibhausgasemissionen aus der Pflanzenproduktion verantwortlich sind.
Wissenschaftler führten die Studie an drei verschiedenen Trockenlandanbausystemen durch, die seit 34 Jahren Ernteerträge brachten und die Bodengesundheit beeinflussten. Die drei Systeme umfassten pfluglosen Daueranbau von Sommerweizen, pfluglosen Sommerweizen-Erbsenanbau und konventionellen Sommerweizen-Bracheanbau.
Im Rahmen der Studie wurden die N2O- und CH4-Gasemissionen das ganze Jahr über zwei Mal wöchentlich bis einmal monatlich getestet und die Kohlenstoffbindungsraten von 2012 bis 2019 sowie die Ernteerträge, die Treibhausgasbilanz und die ertragsbezogene Treibhausgasbilanz von 2016 bis 2018 analysiert.
Insgesamt verringerten die Direktsaat-Daueranbausysteme die Netto-Treibhausgasbilanz um 66-149 % im Vergleich zum konventionellen Ackerbau-Brache-System.
Bei der Betrachtung der beiden untersuchten Direktsaat-Daueranbausysteme stellte Sainju fest: „Obwohl der Direktsaat-Daueranbau mit Nicht-Leguminosen die Kohlenstoffbindungsrate erhöhte und die Treibhausgasbilanz sowie die ertragsbezogene Treibhausgasbilanz verbesserte, reduzierte er im Vergleich zur Direktsaat-Dauerfruchtfolge mit Leguminosen und Nicht-Leguminosen die Ernteerträge aufgrund des erhöhten Unkraut- und Schädlingsdrucks und der erhöhten Bodenversauerung.“
„Daher ist der pfluglose Fruchtwechsel mit Leguminosen und anderen Pflanzen ein ideales Anbausystem, um die Ernteerträge zu steigern und die Treibhausgasemissionen im Vergleich zum pfluglosen Daueranbau mit anderen Pflanzen in Trockenlandanbausystemen der nördlichen Great Plains der USA zu senken.“
Die Studie ist Teil der laufenden Langzeitforschung des USDA-ARS zu Trockenlandanbausystemen. Einzelheiten zur neuesten Studie finden Sie im Zeitschrift für Umweltqualität.
Weitere Informationen:
Upendra M. Sainju et al., Langfristiger Daueranbau reduziert Treibhausgasemissionen und sichert gleichzeitig die Ernteerträge, Zeitschrift für Umweltqualität (2024). DOI: 10.1002/jeq2.20627