Greentech KIT: Mehr Nahrung produzieren und gleichzeitig mehr Kohlenstoff speichern

Die Nahrungsmittelproduktion verdoppeln, Wasser sparen und gleichzeitig die Kohlenstoffspeicherung erhöhen – das klingt paradox, wäre aber, zumindest nach dem biophysikalischen Potenzial der Erde, theoretisch möglich. Nötig wäre allerdings eine radikale räumliche Neuordnung in der Landnutzung.

Das haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Heidelberg Institute for Geoinformation Technology (HeiGIT), einem An-Institut der Universität Heidelberg, herausgefunden. Ihre Ergebnisse haben sie in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht. (DOI: doi.org/10.1073/pnas.2220371120)

Wie Menschen die Erdoberfläche nutzen, einschließlich für die Produktion von Nahrungsmitteln, hat sich in den vergangenen Jahrhunderten stark verändert. Immer mehr Menschen leben auf der Erde, mehr Nahrung wird benötigt und Lebensmittel können heute in kurzer Zeit rund um die Welt transportiert werden.

Biophysikalische Potenzial der Ökosysteme

Die historisch gewachsenen Systeme der Nahrungsmittelproduktion spiegeln, wie sich in der Studie zeigt, allerdings nicht das biophysikalische Potenzial unserer Ökosysteme wider. Lebensmittel werden demnach nicht dort produziert, wo es flächen-, wasser- und CO₂-technisch am effizientesten wäre. Stattdessen werden, so die Autorinnen und Autoren der Studie, weiterhin Wälder für Acker- und Weideland gerodet und Felder in ariden Gebieten bewässert – Maßnahmen, die sich massiv negativ auf die Wasserverfügbarkeit und die Kohlenstoffspeicherung auswirkten.

Felder, Weiden und natürliche Vegetation stattdessen dorthin verlagert

Was würde aber passieren, wenn Felder, Weiden und natürliche Vegetation stattdessen dorthin verlagert würden, wo es am effizientesten wäre?

Wenn Ackerflächen auf Gebiete beschränkt würden, in denen keine intensive Bewässerung nötig ist? Um das herauszufinden, haben Forschende des KIT und des Heidelberg Institute for Geoinformation Technology (HeiGIT), einem An-Institut der Universität Heidelberg, ein dynamisches Vegetationsmodell mit einem Optimierungsalgorithmus kombiniert und so alternative Anordnungen der globalen Landnutzung und deren Auswirkungen untersucht.

Im Durchschnitt über 80 Prozent mehr Nahrung und drei Prozent mehr CO₂-Speicherung durch Optimieren der Landnutzung

Die Modellierung einer verbesserten Landnutzung wurde für Klimabedingungen aus einem optimistischen und einem derzeit realistischeren Klimawandelszenario für die nahe und ferne Zukunft (2033 bis 2042 und 2090 bis 2099) durchgeführt.

Das Ergebnis: Allein durch räumliche Umstrukturierung ließe sich die Produktion von Lebensmitteln um durchschnittlich 83 Prozent erhöhen, während gleichzeitig die zur Verfügung stehende Wassermenge um acht Prozent und die CO₂-Speicherung um drei Prozent zunehmen würden. Die Steigerungen wären noch um ein Vielfaches höher, wenn einer der drei Zielgrößen Vorrang vor den anderen beiden eingeräumt würde.

ünstiger klimatischer Veränderungen Potenziale gibt, durch eine optimierte Landnutzung die landwirtschaftlichen Erträge deutlich zu steigern und gleichzeitig den Flächenverbrauch zu begrenzen. Es gilt jetzt Wege zu finden, wie wir unsere Landnutzung – unter Berücksichtigung der biophysikalischen Gegebenheiten, aber eben auch unter sozialen Gesichtspunkten – entsprechend verändern können.“

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Quellen & Links

• doi.org/10.1073/pnas.2220371120
• Heidelberg Institute for Geoinformation Technology (HeiGIT),