Landwirtschaft: Umweltprobleme

Landwirtschaft: Umweltprobleme

 

Um die Ernährung der Menschheit weltweit zu sichern, werden heute und in Zukunft neue Flächen in Kultur genommen, deren Umfang allerdings begrenzt ist. Auf der anderen Seite stehen gravierende Umweltschäden durch die Landwirtschaft, die zu Verlusten an fruchtbarem Boden in der Größenordnung von 1,2 Milliarden Hektar weltweit führen. Ursachen dafür sind die mangelnde Anpassung der landwirtschaftlichen Methoden an die Standortbedingungen oder die zu hohe Bearbeitungsintensität. Abhilfe ist möglich, sofern man die wichtigsten Arten und Ursachen der Schäden kennt, die die Landwirtschaft am Boden, im Wasser und bei der Artenvielfalt verursacht.

 

 Erosion

 

Bodenerosion ist die weltweit verbreitetste Ursache der Bodendegradation. Schätzungsweise 50 Tonnen Boden pro Hektar und Jahr gehen durch Erosion verloren. Das ist mehr als das Fünffache der natürlichen Neubildungsrate an Boden. Unter Erosion versteht man den flächenhaften oder linienhaften Abtrag von Oberboden durch Abfluss als Folge hoher Niederschläge (Wassererosion) oder durch Wind (Winderosion). In manchen Regionen der Erde, zum Beispiel in China, wird Erosion auch durch Bewegungen der Erdkruste ausgelöst. Schäden entstehen durch die Erosion zunächst auf dem betroffenen Acker, denn mit dem Verlust an fruchtbarem Oberboden wird für die Pflanzen der mögliche Durchwurzelungs- und Ernährungsraum eingeschränkt, sodass langfristig die pflanzlichen Erträge sinken. Fachleute sprechen in diesem Zusammenhang von On-Site-Schäden — also Schäden, die auf dem Feld selbst auftreten.

 

Die Off-Site-Schäden dagegen bezeichnen diejenigen Schadwirkungen an den Orten oder Naturräumen, zu denen der erodierte Boden durch Wasser und Wind verfrachtet wird. Der damit verbundene Eintrag von Pflanzenschutzmitteln und Nährstoffen in Bäche, Flüsse und andere Oberflächengewässer kann sich zu beachtlichen Mengen summieren. Zu bedenken ist, dass erodierter Ackerboden meist reich an Stickstoff und Phosphat ist und dass diese Nährstoffe durch den Eintrag in Fließgewässer zu einem erheblichen Anteil an der Eutrophierung der Meere beteiligt sind.

 

Verschiedene Faktoren bestimmen die Erosionsgefährdung eines Standortes durch Wasser: seine Hangneigung, die Regenintensität und die Bodenart (Sand, Schluff, Ton). Landwirtschaftliche Maßnahmen können dieses standortgegebene Risiko zur Erosion erhöhen oder abschwächen. Ungenutzte Naturräume weisen — mit Ausnahmen von Wüsten oder Gesteinsformationen — immer eine Bodenbedeckung durch Pflanzen und Pflanzenreste auf. Diese Bedeckung schützt die Bodenpartikel vor dem direkten Aufprall der Regentropfen und bricht die Windgeschwindigkeit.

 

Die landwirtschaftlich genutzten Böden dagegen sind zeitweise kahl und in diesen Zeiten deshalb besonders erosionsanfällig. Daher sollten die bewuchslosen Phasen auf dem Acker so kurz wie möglich gehalten werden. Verschiedene Hauptkulturen, wie Kartoffeln, Mais, Sommerweizen und Hafer werden aber erst im Frühjahr angebaut. Im Winterhalbjahr sollte daher eine Zwischenfrucht wie etwa Senf oder eine Klee-Gras-Mischung eingesät werden. Diese kann die Bodenoberfläche schützen, die Bodenstruktur wieder aufbauen, Nitrat aufnehmen und so dessen Auswaschung ins Grundwasser verhindern. Zudem liefern die Zwischenfrüchte zusätzliche organische Masse, die entweder als Mulch die Humusbildung im Boden fördert oder als Futter für die Tiere dient.

 

Wichtigen Erosionsschutz gewährt auch die richtige Bodenbearbeitung. Konturbodenbearbeitung, die sich an den Höhenlinien orientiert, also parallel zum Hang erfolgt, bietet einen höheren Erosionswiderstand als ein Bearbeiten in Bergauf-bergab-Richtung, das sozusagen die Rinnen für den linienhaften Bodenabfluss beim nächsten Starkregen anlegt. Zu diesen Maßnahmen gehört auch der Terrassenanbau, der in vielen Agrarregionen ein prägendes Element der Kulturlandschaften ist. Aufgrund des hohen Arbeitsaufwands ist er aber mehr und mehr gefährdet.

 

Jede Bodenbearbeitung verändert und stört das Bodengefüge, sodass sich dieses für einige Zeit in einem labilen Strukturzustand befindet. Je intensiver die Bodenbearbeitung ist, umso anfälliger ist der Boden für Erosion. Daher sollte das Pflügen, das den Boden »auf den Kopf stellt« und wendet, durch flache und mischende Bearbeitungsverfahren wie die Minimalbodenbearbeitung ersetzt werden. Die strukturschonendsten Verfahren sind die Direktsaat und die Mulchsaat, die auf Stoppelfeldern und auf Äckern mit einer Mulchschicht durchgeführt wird. Dabei schlitzt man den Boden zwischen den Stoppeln beziehungsweise Pflanzenresten (Mulch) mit schmalen Scharen auf und bringt in diese Reihen sofort das Saatgut ein. Diese bodenschonenden Verfahren haben allerdings den Nachteil, dass fast immer Herbizide angewendet werden müssen, um den starken Konkurrenzdruck durch Wildkräuter zu verhindern.

 

 Desertifikation und Versalzung

 

Desertifikation ist ein Sammelbegriff für Landdegradation, also das Unfruchtbarwerden in Trockengebieten. Im engeren Sinne bezeichnet man damit die fortschreitende Ausdehnung von Wüsten. Dieses vor allem in früheren Jahren im Sudan-Sahel-Gebiet beobachtete Phänomen muss aber relativiert werden. Potentiell sind zwar 30 Prozent der Acker- und Waldböden der Erde anfällig für Desertifikation, andererseits sind nach heutiger Kenntnis die Böden in Trockenregionen toleranter gegenüber Dürreperioden und menschlichen Nutzungsfehlern als man lange glaubte.

 

Bewirtschaftungsfehler sind sicherlich die Hauptursache der Desertifikation; zu nennen sind dabei vor allem die Übernutzung von Trockenböden und der damit einhergehende Nährstoff- und Wasserentzug ohne entsprechenden Ersatz. Agrarwissenschaftler arbeiten aber inzwischen an verbesserten Anbauverfahren, die es in Zukunft erlauben sollen, das äußerst knappe Bodenwasser zu konservieren. Dies soll zum Beispiel mithilfe von Stickstoff sammelnden Leguminosen und dem daraus gewonnenen Mulchmaterial geschehen.

 

Die Versalzung von Böden ist vor allem ein Problem des Bewässerungslandbaus und der Landwirtschaft in heißen Trockengebieten. Durch die hohen Temperaturen steigt das Bodenwasser kapillar an die Oberfläche und verdunstet dort. Dabei fallen die im Wasser gelösten Mineralsalze aus und bilden eine auffällige Kruste. Es handelt sich vor allem um Chloride, Sulfate und Carbonate, die für viele Pflanzenarten in den vorliegenden hohen Konzentrationen schädlich sind. In Bewässerungssystemen mit Überstau- oder Furchenbewässerung führen vor allem falsche Bewässerungstechnik und zu mineralsalzreiches Wasser zur Versalzung. Selbst beim Anbau salztoleranter Pflanzen sinken die Erträge. Schätzungsweise zehn bis fünfzehn Prozent der Bewässerungsböden sind hiervon mehr oder minder stark betroffen. Gegenmaßnahmen sind in erster Linie in Verbesserungen des Wassermanagements und der Drainage zu suchen, was allerdings erhebliche Investitionen erfordert.

 

 Entwaldung

 

Die zunehmende Entwaldung ist primär ein Problem der Tropen. Die Welternährungsorganisation FAO beziffert den Rückgang des tropischen Regenwalds in der Dekade von 1980 bis 1990 mit rund 150 Millionen Hektar, die Zunahme an Acker- und Weideland im gleichen Zeitraum aber nur mit 32 Millionen Hektar. Die Hauptursachen der Abholzung der tropischen Wälder sind demnach andere als die Gewinnung von Ackerland: andauernde Übernutzung als Brennholzquelle, kommerzielle Fällung für Bauzwecke, aber auch Subsistenzlandwirtschaft und Weidewirtschaft, die in derart extensiver Form erfolgen, dass sie statistisch nicht als Landwirtschaft erfasst werden. Gerade sie aber prägen das Bild der Entwaldung deutlich: Wie Inseln erweitert sich um Siedlungen herum die marginale Nutzung, die landwirtschaftlich nur wenig produktiv, ökologisch aber äußerst folgenschwer ist. Oft sind es die Ärmsten der Armen, die ungünstige Standorte wie Hänge und Bergregionen ohne angepasste Technik, Beratung und tragfähige Konzepte in Nutzung nehmen.

 

Die durch den Waldverlust bedingten Bodenschäden sind kaum im Bewusstsein der Öffentlichkeit — im Gegensatz zu den Risiken für die Atmosphäre, die 1992 durch die Konferenz von Rio in den weltweiten Blickpunkt gerückt sind. Ein Hauptverursacher des Treibhauseffekts ist Kohlendioxid, das hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammt. Mit der Vernichtung von Wäldern verschwindet vor allem in den Tropen ein ungeheuer wichtiges Potenzial zur Bindung von Kohlendioxid in Form von Biomasse. Andererseits ist in den gemäßigten Zonen inzwischen die Entwicklung zur Wiederaufforstung zu beobachten. Prognosen bis zum Jahr 2020 gehen dennoch von einer global fortschreitenden Entwaldung zugunsten des Zuwachses landwirtschaftlicher Nutzflächen und neuer Siedlungsflächen aus. Der Urbanisierung werden vor allem fruchtbare Böden zum Opfer fallen. Die Ziele einer zukunftsorientierten Politik sind deshalb so zu formulieren, dass für die zukünftige Entwicklung möglichst wenig nutzbares Land zersiedelt wird.

 

 Beeinträchtigung der Wasserqualität

 

Angesichts wachsender Bevölkerungszahlen stellt sich weltweit nicht nur die Frage nach der ausreichenden Verfügbarkeit von Wasser. Denn vielfältige Einflüsse der Landwirtschaft gefährden die Qualität der Oberflächengewässer und vor allem des Grundwassers, das unsere wichtigste Trinkwasserquelle ist. In Bewässerungsregionen kommt die zunehmende Versalzung als Problem hinzu.

 

Erodierter Boden, aber auch Kot und Harn von weidendem Vieh reichern Bäche, Flüsse und Seen mit Nährstoffen an — damit steigt die Gefahr der Eutrophierung, die zum Umkippen eines Gewässers führen kann. Bei Spritzung aus der Luft oder unsachgemäßer Reinigung von Spritzbehältern gelangen auch immer wieder punktuell Pflanzenschutzmittel in Oberflächengewässer und schädigen die aquatischen Lebensgemeinschaften.

 

Pflanzenschutzmittelrückstände stellte man in den 1980er- und 1990er-Jahren im Grundwasser fest. Voraussetzung für die Zulassung und den Vertrieb von Pflanzenschutzmitteln sind Unbedenklichkeitsnachweise und Analysen über das Abbauverhalten im Boden. Deshalb gibt die Tatsache, dass Pflanzenschutzmittelrückstände im Grundwasser auftauchen, immer wieder Anlass zu kontroverser Diskussion zwischen den Herstellern von Pflanzenschutzmitteln einerseits und Wasserwerken und Umweltschützern andererseits. Durch die Entwicklung des integrierten Pflanzenschutzes und die zunehmende Verbreitung der biologischen Schädlingsbekämpfung ist in Zukunft aber mit einer Entschärfung des Rückstandsproblems zu rechnen. Dies gilt nicht nur für die Industriestaaten, sondern auch für die Entwicklungsländer. Damit wird weltweit ein wichtiger Schritt in Richtung eines herabgesetzten Risikos getan werden, sowohl in Bezug auf den Wasserschutz als auch auf den Anwenderschutz und den Schutz der Verbraucher. Dies ist dringend notwendig, denn vor allem bei Obst und Gemüse werden in Ländern mit einem niedrigen Ausbildungsstand nach wie vor Pflanzenschutzmittel zu häufig und in zu hoher Dosierung eingesetzt und die notwendigen Wartezeiten vor der Ernte nicht eingehalten.

 

 Nitrat und Grundwasser

 

Unumstritten und wegen der großen flächenmäßigen Verbreitung nicht zu unterschätzen ist die Gefährdung des Grundwassers durch Nitrat. Überhöhte Mineraldüngergaben zu Getreide und im Gemüsebau sowie der übermäßige Einsatz von Gülle auf Maisäckern führten im Verlauf der 1970er- und 1980er-Jahre in vielen Regionen Mitteleuropas zu einem stetigen Anstieg der Nitratkonzentration im Grundwasser, die den europaweit gültigen Grenzwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter Wasser in manchen Regionen überschritten hatte.

 

In der Folge haben Agrarwissenschaftler die bis dahin üblichen Verfahren der Stickstoffdüngung an den exakten Bedarf der Pflanze angepasst. Die neuen Methoden für eine umweltverträgliche Düngung erfordern aber einen hohen Kenntnisstand und eine entsprechende Umsetzungsbereitschaft der Landwirte. Parallel hierzu regeln in zahlreichen europäischen Ländern neue Gesetze und Verordnungen die zulässigen Ausbringungszeiten und -mengen für die Gülledüngung. Alle diese Maßnahmen führen bereits zu einem bemerkenswerten Rückgang der Nitratauswaschung, ohne dass spürbare Ertragseinbußen zu verzeichnen sind. Allerdings ist in vielen Böden mit einem tiefen Grundwasserstand noch der Nitratschub aus den Zeiten der Überdüngung im Bodenprofil unterwegs.

 

Vergleichbare Probleme einer zunehmenden Nitratbelastung des Grundwassers wie in Mitteleuropa werden mit einer zeitlichen Verschiebung von etwa 20 bis 30 Jahren in größeren Regionen des Nahen Ostens, Nordafrikas und Südasiens erwartet. Dort überschreiten die derzeitigen Aufwandmengen an mineralischem Dünger 100 Kilogramm Stickstoff pro Hektar und Jahr und sind damit ähnlich hoch wie in Europa. In vielen Entwicklungsländern ist aber eher die Nährstoffverarmung von Böden das ernst zu nehmende Problem. Die Überdüngung mit Stickstoff tritt dort als regionale Erscheinung bislang kaum auf. (Eine der wenigen Ausnahmen ist zum Beispiel der indische Bundesstaat Panjab.) Auch zukünftig wird in den meisten Entwicklungsländern eine Nitratauswaschung als Folge falscher Düngung nicht erwartet, da die dortige Landwirtschaftsberatung in der Regel auf die Etablierung standortgerechter Anbauverfahren setzt. Bei diesen Verfahren basiert die Stickstoffdüngung in erster Linie auf Leguminosen, durch die aber nur relativ geringe Stickstoffmengen in den Boden gelangen.

 

 Verlust der Artenvielfalt

 

Betrachtet man den Zeitraum von den Anfängen der Landwirtschaft bis heute, so ist es nur eine sehr kurze Spanne, die mit dem Verlust von Arten als Folge agrarischer Nutzung verknüpft wird. Von der Sesshaftwerdung der Menschen über die mittelalterlichen Agrarsysteme bis zum Ende des 18. Jahrhunderts fand eine Entwicklung von der Waldlandschaft zu den offenen Kulturlandschaften statt, die von einer enormen Artenzunahme der Fauna und Flora begleitet war. Die 3300 Arten umfassende Zahl der Farn- und Blütenpflanzen der humiden Klimazone Europas hat sich durch Einfuhr aus anderen Erdteilen um etwa das Vierfache auf mehr als 12000 erhöht, wovon sich dauerhaft knapp 400 Arten in die mitteleuropäischen Kulturlandschaften eingebürgert haben.

 

Diese Arten sind in unterschiedlichem Maße auf die landwirtschaftliche Nutzung angewiesen. Unterschiede der Artenvielfalt oder Biodiversität sind durch die Art der Bewirtschaftung festzustellen. So finden sich die artenreichsten Biotope in den extensiv genutzten Weiden, Wiesen und Magerrasen. Beachtenswert ist auch die Entstehung neuer Sippen im Zuge der Entwicklung offener Landschaften. So konnten Botaniker nachweisen, dass von der Art »Brombeere« 95 Sippen in der Niederrheinischen Bucht und 63 Sippen in der Eifel nur in Offenlandschaften existieren. Das bedeutet: Die Artenvielfalt in Mitteleuropa muss als ein Koppelprodukt der Landwirtschaft gesehen werden. Dies wiederum lässt den Rückschluss zu, dass es Standortbedingungen gibt, unter denen sich Naturschutz nur durch agrarische Nutzung erreichen lässt.

 

Andererseits hat die jüngere Landwirtschaftsentwicklung zu einschneidenden Veränderungen in den Agrarlandschaften geführt, die einen erheblichen Rückgang der Artenvielfalt verursacht haben. Das »Ausräumen« der Landschaft zur Schaffung maschinengerechter Felder, die Entwässerung und Inkulturnahme von Feuchtstandorten, der Einsatz von Herbiziden und Insektiziden und die intensive Düngung sind die Gründe dafür, dass der Landwirtschaft die Hauptschuld bei der Artenverarmung angelastet wird. In Deutschland gelten 27 Prozent der Arten als gefährdet und 1,6 Prozent der Arten sind ausgestorben.

 

Global betrachtet muss vor allem die Unterschiedlichkeit der Ökosysteme beachtet werden. Hier sind neben dem Verlust von Feuchtgebieten die Rodung und Urbarmachung von Wäldern die Hauptursache für den Artenrückgang. Dies liegt an der besonderen Bedeutung der tropischen Regenwälder, die zwar nur sieben Prozent der Erdoberfläche ausmachen, aber 50 Prozent der bekannten Arten beherbergen. Eingriffe in diese empfindlichen Ökosysteme durch Brandrodung und weidewirtschaftliche Nutzung führen leicht zu irreversiblen Schäden.

 

Irreparable Verluste sind auch festzustellen, wenn man die kultivierten Pflanzenarten und Tierrassen betrachtet. Bei diesen stellt sich die Situation weitaus dramatischer dar als bei der wild lebenden Flora und Fauna. Begriffe wie Generosion weisen darauf hin, dass in jüngster Zeit die genetische Vielfalt unserer Nutzpflanzen und Haustiere abgenommen hat. Ursache dafür sind primär die modernen Zuchtmethoden. Die Selektion auf leistungsfähige Arten führt durch ökonomische Zwänge auch zu einer entsprechenden Vermarktung und Dominanz dieser »Erfolgstypen«. Das Beispiel der Kühe, die in einigen Ländern der Erde alle von einem einzigen Vaterbullen abstammen, zeigt, wie weit die technischen Möglichkeiten zum Eingriff in die Fortpflanzungsbiologie gediehen sind. Diese Situation hat die FAO zu weltweiten Bemühungen veranlasst, Genbanken und In-vivo-Kulturen von allen genutzten Arten ins Leben zu rufen.

 

Dr. Annette Piorr und Dr. Hans-Peter Piorr

 

Weiterführende Erläuterungen finden Sie auch unter:

 

Landwirtschaft: Integrierter Landbau, ökologischer Landbau

 

Grundlegende Informationen finden Sie unter:

 

Landwirtschaft: Agrarökosysteme und Bodenfruchtbarkeit

 

Welternährung: Ernährungssicherung und Ertragsentwicklung

 

Literatur:

 

Schug, Walter u. a.: Welternährung. Herausforderung an Pflanzenbau und Tierhaltung. Darmstadt 1996.