Das Versprechen für die amerikanische Landwirtschaft ist verlockend: gesündere Böden, mehr Kohlenstoff im Boden, weniger Düngemittelabfluss und weniger Bedarf an Chemikalien. Die Realität des Anbaus von Zwischenfrüchten in der Nebensaison – ein viel gepriesener und subventionierter Ansatz zur Eindämmung des Klimawandels – ist laut einer neuen, von der Stanford University geleiteten Studie komplizierter.
Die Studie, erschienen in Biologie des globalen Wandelszeigt, dass Deckfruchtanbau, wie er derzeit in einer großen US-amerikanischen Anbauregion praktiziert wird, die Mais- und Sojabohnenerträge verringert und zu indirekten Umweltauswirkungen durch den erweiterten Anbau führen könnte, um die Verluste auszugleichen.
„Die Verwendung von Zwischenfrüchten breitet sich schnell aus. Wir wollten sehen, wie sich diese neuen Praktiken auf die Ernteerträge in der realen Welt außerhalb kleiner Forschungsparzellen auswirken“, sagte Jillian Deines, Hauptautorin der Studie und Postdoktorandin am Stanford’s Center on Food Security and the Environment (FSE) zum Zeitpunkt der Untersuchung.
„Die Landwirtschaft ist ein sehr kniffliges Geschäft, um es richtig zu machen, und die Dinge funktionieren normalerweise nicht wie geplant“, fügte der leitende Autor David Lobell, Gloria und Richard Kushel-Direktor von FSE und Professor für Erdsystemwissenschaften, hinzu. „Unserer Ansicht nach ist die ständige Überwachung, Bewertung und das Lernen ein Schlüsselelement, um die Landwirtschaft wirklich nachhaltig zu gestalten.“
Die Aufrechterhaltung der Vegetationsbedeckung auf landwirtschaftlichen Feldern in der Nebensaison kann zu einer erheblichen Verringerung des Abflusses und des Austretens von Stickstoff in Bäche und Grundwasser, zu einer verringerten Bodenerosion und zu einem geringeren Bedarf an Chemikalien zur Unkrautbekämpfung führen. Die Praxis kann auch eine kostengünstige Strategie sein, um Kohlendioxid aus der Luft fernzuhalten.
Aufgrund des Potenzials des Deckfruchtanbaus als Lösung für den Klimawandel und anderer landschaftlicher Vorteile hat das US-Landwirtschaftsministerium die Praxis seit 2016 mit mehr als 100 Millionen US-Dollar pro Jahr subventioniert.
Das im August verabschiedete Inflation Reduction Act sieht 20 Milliarden US-Dollar für Praktiken vor, die „den Bodenkohlenstoff direkt verbessern, Stickstoffverluste reduzieren oder Kohlendioxid-, Methan- oder Lachgasemissionen im Zusammenhang mit der landwirtschaftlichen Produktion reduzieren, einfangen, vermeiden oder binden“. Ohne diese Unterstützung würden die Landwirte wahrscheinlich langsamer die Kosten für die Aussaat und den Aushub von Zwischenfrüchten tragen. Ohnehin werden im Hauptanbaugebiet für Mais in den USA nur auf etwa 5 % der Felder Deckfrüchte eingesetzt
Bildnachweis: Stanford University
Felder aus dem Weltraum betrachten
In der ersten groß angelegten Analyse auf Feldebene der Ertragsauswirkungen von Deckfrüchten im gesamten US-Maisgürtel verwendeten die Forscher Satellitenbilder, um etwa 20 Millionen Morgen Ackerland in Iowa, Indiana, Missouri, Ohio, Illinois und Michigan zu untersuchen . Sie analysierten jedes Feld, auf dem mindestens drei Jahre lang Zwischenfrüchte angebaut wurden, und verglichen sie mit ähnlichen Feldern, die nicht mit Zwischenfrüchten bepflanzt waren.
Flächen mit Zwischenfrüchten verzeichneten im Durchschnitt Ertragseinbußen von 5,5 % bei Mais und 3,5 % bei Sojabohnen. Die größeren Maisertragsverluste spiegeln wahrscheinlich den größeren Bedarf der Pflanzen an Stickstoffdünger wider, einer Chemikalie, die auch von gewöhnlichen Deckfrüchten verwendet wird, und von Wasser, das Deckfrüchte vor trockenen Vegetationsperioden erschöpfen können.
Die Ertragsrückgänge entsprechen einem Verlust von etwa 40 $ pro Acre für Mais und 20 $ pro Acre für Sojabohnen. Dieser Verlust, kombiniert mit den Kosten für die Umsetzung von Deckfrüchten – etwa 40 US-Dollar pro Acre – macht die langfristige Einführung der Praxis schwierig, schreiben die Forscher.
Trotz der ernüchternden Ergebnisse betonen die Forscher, dass sich Zwischenfrüchte für Landwirte und den Rest der Gesellschaft als vorteilhaft erweisen könnten. Es könnte sein, dass es eine Weile dauert, bis sich die Vorteile bemerkbar machen, und es ist wahrscheinlich, dass die Landwirte bei der Umsetzung besser werden. Mehr Forschung kann bei dieser Umsetzung helfen, indem sie unter anderem zeigt, wie Alternativen zu Roggen – der am häufigsten verwendeten Deckfrucht im US-Maisgürtel – in einigen Regionen zu höheren Primärkulturerträgen führen könnten.
Sicherzustellen, dass die Deckfrucht mit genügend Vorlaufzeit entfernt wird, bevor Primärkulturen gepflanzt werden, könnte die Wahrscheinlichkeit erheblicher Ertragseinbußen verringern. Die politischen Entscheidungsträger könnten die Einführung von Deckfrüchten stärker in Gebieten fördern, in denen es am wenigsten wahrscheinlich zu erheblichen Ertragseinbußen kommt, wie z. B. in Gebieten mit geringerer Anfälligkeit für Wasserknappheit.
„Learning by Doing ist wirklich wichtig, und Anpassungen sind fast immer sowohl im Sinne der landwirtschaftlichen Praxis als auch der Regierungspolitik erforderlich“, sagte Lobell. „Die Kombination aus Satellitendaten und leistungsstarken Methoden des maschinellen Lernens kann uns dabei helfen, diese Anpassungen flexibler vorzunehmen.“
Mehr Informationen:
Jillian M. Deines et al., Die jüngste Einführung von Zwischenfrüchten ist mit geringen Mais- und Soja-Ertragsverlusten in den Vereinigten Staaten verbunden, Biologie des globalen Wandels (2022). DOI: 10.1111/gcb.16489