In den kommenden Jahren muss die Düngung mit Stickstoff im Weizenanbau bis um das Vierfache ansteigen, um das Ertragspotenzial der Sorten für die Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung auszuschöpfen. Diese erhöhte Stickstoffmenge würde allerdings negative Auswirkungen auf die Ökosysteme in der Agrarlandschaft mit sich bringen. Das haben Forscher in Simulationsexperimenten festgestellt.

Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature Plants veröffentlicht. Beteiligt war das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF).​​

Die Autoren der Studie plädieren dafür, Strategien zu entwickeln, die die Stickstoffaufnahme im Weizenanbau verbessern. Gerade im Weizenanbau werden im weltweiten Durchschnitt nur 48% des ausgebrachten Düngers von den Pflanzen aufgenommen. Der Rest des zugeführten Stickstoffs, und damit ein großer Anteil, versickert im Boden oder wird in die Luft abgegeben. Diese überschüssige Stickstoffdüngung belastet die Wasserqualität, führt zu hohen Treibhausgasemissionen und ist ein wesentlicher Treiber beim Verlust der Biodiversität, so das ZALF in einer Zusammenfassung.

Verschiedene Klimaszenarien ausprobiert

In der vorliegenden Untersuchung wurden Simulationsmodelle für die ertragreichsten Weizensorten eingesetzt und potenzielle Ertragssteigerungen sowie der damit verbundene Stickstoffbedarf modelliert. Dabei wurden verschiedene Klimawandelszenarien für die wichtigsten Weizenanbaugebiete weltweit angewandt.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir uns vor allem darum kümmern müssen, dass Stickstoff für die Pflanzen im Boden verfügbar ist und von den Pflanzen effizient aufgenommen werden kann", so Prof. Dr. Frank Ewert, Wissenschaftlicher Direktor am ZALF und Co-Autor der Studie. Das habe einen großen Einfluss auf das Ertragspotenzial von Weizen aber auch auf die Umwelt. "Angesichts der negativen Auswirkungen von überschüssigem Stickstoff auf Klima und Umwelt können wir die Düngegaben nicht noch weiter erhöhen, sondern müssen über Alternativen nachdenken“, sagt Ewert.

Neue Weizensorten nötig

Als Lösungsansätze diskutieren die Autoren unter anderem die Züchtung von Weizensorten, die Stickstoff besser aufnehmen und nutzen. Darüber hinaus bedürfe es anderer Anbaupraktiken, zum Beispiel den kombinierten Anbau von Weizen mit Leguminosen, die Stickstoff aus der Luft mit Hilfe von Knöllchenbakterien herstellen können.

Keine dieser Lösungen wird allerdings allein die erforderliche Intensivierung des Weizenanbaus ermöglichen, ist den Fachleuten klar. Erforderlich sei eine sinnvolle Integration von agronomischen, genetischen und sozio-ökonomischen Zusammenhängen.