Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wasser sammeln und sparsamer nutzen steigert landwirtschaftliche Erträge

09.10.2009
Besseres Wassermanagement auf Ackerflächen könnte die globale landwirtschaftliche Produktion um etwa ein Fünftel steigern.

Darauf deuten die Ergebnisse einer Modellstudie von deutschen und schwedischen Forschern. Doch selbst intensives Wassermanagement auf bestehenden Anbauflächen wird nicht ausreichen, um die Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung bei fortschreitendem Klimawandel zu sichern, berichten die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Magazins "Environmental Research Letters".

"Die Wassernutzung in der Landwirtschaft ist ein Schlüsselproblem für das 21. Jahrhundert: denn ohne Verbesserungen werden weder die Folgen des Klimawandels bewältigt noch der Nahrungsmittelbedarf weiterer zwei oder drei Milliarden Menschen gedeckt werden können", sagt Wolfgang Lucht vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). "Wir haben in dieser Studie daher erforscht, ob es realistische Möglichkeiten gibt, die entstehende Versorgungslücke beim Wasser in der Landwirtschaft in vielen Weltregionen wenigstens teilweise zu schließen. Das Ergebnis ist durchaus ermutigend", fügt Lucht hinzu.

Landwirtschaftlich genutzte Flächen nehmen heute etwa 15 Millionen Quadratkilometer ein, rund ein Zehntel der Landoberfläche der Erde. Eine frühere Studie der Forscher zeigte, dass diese Fläche bei einem Bevölkerungswachstum auf zehn Milliarden Menschen bis zum Jahr 2050 um etwa zehn Millionen Quadratkilometer erweitert werden müsste, wenn die Produktivität nicht durch Wassermanagement oder andere Maßnahmen gesteigert wird. Anstelle von heute 8800 würden dann jährlich etwa 13300 Kubikkilometer Wasser zur künstlichen und natürlichen Bewässerung benötigt. "In vielen Regionen der Welt ist Wasser jedoch schon jetzt knapp", sagt Dieter Gerten, Hydrologe am PIK, und weiter: "Wir müssen neue Wege finden, das vorhandene Wasser besser zu nutzen."

Die Forscher um Gerten haben nun untersucht, wie sehr der zusätzliche Bedarf an Land und Wasser durch Wassermanagement auf der heutigen Anbaufläche minimiert werden kann. Die Studie basiert auf Simulationen mit einem Computermodell für Vegetation und Wasser und beziffert mögliche Ertragssteigerungen mithilfe zweier Wassermanagement-Methoden: Regenwasser zu sammeln, um es in Trockenzeiten zu nutzen, und die Bodenverdunstung zu mindern.

In der Praxis kann die unproduktive Wasserverdunstung aus dem Boden durch Mulchen und angepasste Bodenbearbeitungstechniken umgewandelt werden in produktive pflanzliche Transpiration, die Zuwachs an Biomasse ermöglicht. Feldstudien zeigen, dass Wasserverluste auf diese Weise halbiert werden können. Die Forscher schätzen, dass die globalen Erträge um 2 bis 25 Prozent gesteigert werden könnten, abhängig von der Intensität der Maßnahmen. Die größten Steigerungsmöglichkeiten von mehr als 20 Prozent bei moderatem Wassermanagement bestehen in semiariden, überwiegend trockenen Regionen wie dem mittleren Westen der USA, dem Sahel, dem südlichen Afrika und Zentralasien.

Regenwasser kann gleichsam "geerntet" werden, indem abfließendes Wasser gesammelt und in Senken oder mithilfe von kleinen Deichen oder unterirdischen Dämmen gespeichert wird. Um Dürreverluste zu vermindern, kann dieses Wasser in Trockenzeiten zur Bewässerung genutzt werden. Die Simulationen der vorliegenden Studie zeigen, dass dadurch global Ertragssteigerungen von 4 bis 31 Prozent möglich sind, abhängig von der Intensität der Maßnahmen. Bei moderatem Wassermanagement nach dieser Methode könnten die Erträge besonders effektiv in Regionen in Südamerika und Afrika um mehr als 20 Prozent gesteigert werden.

Die Kombination beider Wassermanagement-Methoden ergibt in der Modellierung Ertragssteigerungen von 7 bis 53 Prozent. Die größten Ertragssteigerungen sind dort erreichbar, wo aufgrund von Wasserknappheit derzeit nur ein Zehntel der mit unbegrenzter Bewässerung theoretisch möglichen Ernten eingefahren wird, wie in großen Teilen Afrikas. Global ergibt das praxisnahe moderate Wassermanagement-Szenario mögliche Ertragssteigerungen von 19 Prozent. Sie liegen damit in der Größenordnung des derzeitigen Zugewinns durch Bewässerung von 17 Prozent.

"Allerdings könnten negative Auswirkungen des Klimawandels die Ernteerträge bis 2050 um rund ein Zehntel mindern", sagt Stefanie Rost vom PIK. Selbst wenn der Düngeeffekt der erhöhten Kohlendioxidkonzentration in der Luft voll durchschlagen und moderates Wassermanagement betrieben würde, reichte das auf heutiger Anbaufläche verfügbare Wasser nicht für die Nahrungsversorgung einer Weltbevölkerung von neun bis zehn Milliarden Menschen aus.

"Diese Erkenntnis wirft wichtige Fragen auf, wie die Land- und Wassernutzung zukünftig zwischen künstlich und natürlich bewässerter Landwirtschaft, Ökosystemen und Bioenergie-Anbauflächen verteilt werden soll", schreiben die Autoren. Sie schlagen vor, Möglichkeiten effizienterer Bewässerung, der Ausdehnung bewässerter Landwirtschaft, der Pflanzenzüchtung und Grünen Gentechnik und eines effektiveren Handels mit landwirtschaftlichen Produkten zwischen wasserreichen und wasserarmen Regionen weiter zu erforschen.

Artikel: S Rost /et al/ 2009 /Environ. Res. Lett./ *4* 044002 (9pp) doi:10.1088/1748-9326/4/4/044002

Patrick Eickemeier | idw
Weitere Informationen:
http://www.pik-potsdam.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Rasante Evolution einer Kalkalge
14.02.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Insektensterben: Auch häufige Arten werden selten
01.02.2018 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics