Agrarwissenschaften

Ob Dünger, Pestizide oder schwere Landmaschinen: Die intensive Landwirtschaft ist mitverantwortlich für das weltweite Artensterben. Fachleute raten daher seit langem, mit Fruchtfolgen oder Blühwiesen sowie Boden erhaltenden Maßnahmen wie Mulchen auf mehr Vielfalt beim Ackerbau zu setzen. In einer großangelegten Studie der Universitäten Hohenheim und Kopenhagen haben Forschende nun erstmals die Auswirkungen einer diversifizierten Landwirtschaft weltweit untersucht.

Tier- und Pflanzenwelt haben sich in den vergangenen Jahrzehnten stark verändert. Vor allem die Landwirtschaft steht mit ihrer intensiven Bewirtschaftung als einer der Verursacher für den Rückgang der Artenvielfalt in der Kritik. Studien belegen, wie der Einsatz von Pestiziden und Düngern die Umwelt belastet und die biologische Vielfalt bedroht. Die Biodiversität zu erhalten, ohne die landwirtschaftliche Produktion zu reduzieren, ist daher eine der großen Herausforderungen der Zukunft.

Rund ein Drittel der weltweiten Treibhausgasemissionen entsteht durch die Art und Weise, wie Land bewirtschaftet wird und Lebensmittel produziert werden. Vor allem der Fleischkonsum und die damit verbundene Tierhaltung tragen zu den klimaschädlichen Emissionen bei und erfordern eine Transformation der Ernährungs- und Agrarsysteme. Die Forschung und Entwicklung neuer, gesunder und ressourcenschonender Lebensmittel sowie Produktionsverfahren kann wesentlich dazu beitragen, die Herausforderungen der Zukunft zu meistern.

Pflanzen vermitteln ihre Wechselwirkungen mit der Umwelt über chemische Signale. Ein Beispiel dafür ist das Alkaloid Gramin, das von Gerste, einer der weltweit am häufigsten angebauten Getreideart, produziert wird. Gramin bietet Schutz vor pflanzenfressenden Insekten und Weidetieren und hemmt das Wachstum anderer Pflanzen. Insbesondere in den grünen Pflanzenteilen wie Blättern und Halmen ist der Giftstoff präsent, kaum jedoch in den Körnern, die für die Lebensmittelherstellung bedenkenlos genutzt werden können.

Pflanzen brauchen Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor zum Wachsen. Die konventionelle Landwirtschaft setzt daher meist auf Kunstdünger, die Ökosysteme und Umwelt gleichermaßen belasten. Im Ökolandbau sind synthetische Dünger verboten. Forschende vom Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) setzen auf einen urinbasierten Recyclingdünger, der Rohstoffe und Umwelt gleichermaßen schont.

Der Klimawandel sorgt auch im Weinanbau zunehmend für Ernteverluste. Vor allem der schnelle Wechsel zwischen Trockenheit und Starkregen, schadet den Trauben und fördert die Ausbreitung von Pilzkrankungen wie Rebenperonospora (Plasmopara viticola) und Grauschimmelfäule (Botrytis cinerea). Um die Rebsorten zu schützen, verwenden Winzer daher Pflanzenschutzmittel. Um den klimabedingten Herausforderungen im Weinanbau umweltfreundlich zu begegnen, setzen Experten auf pilzwiderstandsfähige Rebsorten, bekannt als PIWIs.

Es gibt viele Pilze und Bakterien, die in Symbiose mit Pflanzenwurzeln leben und sich gegenseitig bereichern. So können Pflanzen nur wachsen, weil sie mithilfe der Mikroorganismen über die Wurzel mit Nährstoffen und Wasser aus dem Boden versorgt werden. Diese vielfältige Gemeinschaft der Mikroorganismen, auch Mikrobiom genannt, schützt die Wirtspflanze gleichfalls vor schädlichen Organismen und ist daher ein Garant für die Pflanzengesundheit.

Wie kann die Landwirtschaft die Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung sichern, ohne den Planeten weiter zu belasten? Mit der Farm-to-Fork-Strategie hat die Europäische Union 2020 einen Plan aufgestellt, wie die Region bis 2050 klimaneutral werden kann. Diese Strategie ist Teil des Europäischen Green Deal und beinhaltet Maßnahmen und Ziele für die Produktion und den Konsum von Lebensmitteln im Rahmen der planetaren Grenzen, wie etwa die Reduzierung des Einsatzes von Pflanzenschutzmitteln um 50 % bis 2030.

Als Nachfolger der bekannten ERA-NET-Forschungsförderung der EU gibt es im aktuellen Forschungsrahmen Horizont Europa die sogenannten öffentlich-öffentlichen Partnerschaften. Eine für die Bioökonomie-Forschung relevante Partnerschaft dieser Art ist im Januar 2024 gestartet: „Agroecology living labs and research infrastructures – AGROECOLOGY“.