Stickstoff ist weltweit in der Landwirtschaft sehr ungleich verteilt. Das führt auf der einen Seite zu Gewässerverschmutzung und auf der anderen Seite zu Lebensmittelknappheit. Eine internationale Studie mit Beteiligung der Universität Göttingen hat nun ermittelt, dass eine weltweit optimierte Umverteilung des heutigen Stickstoffverbrauchs die Ernährungssicherheit und Nachhaltigkeit global verbessern würde.
Stickstoff als Dünger bestimmt neben Wasser maßgeblich die Pflanzenerträge und damit die Ernährungssicherheit der Menschen. Allerdings ist der Stickstoffverbrauch in der Landwirtschaft weltweit sehr ungleich verteilt: Reiche Länder nutzen tendenziell zu viel Stickstoffdünger, was Gewässer verschmutzt und die Artenvielfalt verringert.
Foto: Reimund Rötter
Im Globalen Süden dagegen fehlt es an Stickstoff für ausreichende Ernten. Eine Studie der Universitäten Göttingen, Helsinki, Chicago und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung hat nun ermittelt, dass eine weltweit optimierte Umverteilung des heutigen Stickstoffverbrauchs die Ernährungssicherheit und Nachhaltigkeit global verbessern würde. Demnach könnte eine Umverteilung die Pflanzenproduktion weltweit um 12 Prozent steigern, während die derzeitige Mais-, Reis- und Weizenproduktion mit nur 53 bis 68 Prozent der heutigen Stickstoffmenge aufrechterhalten werden könnte.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler berechneten die optimale Umverteilung des Stickstoffeintrags für die Produktion von Mais, Reis und Weizen zwischen Ländern und subnationalen Regionen. Dafür erstellten sie weltweit Simulationsergebnisse von Pflanzenwachstumsmodellen. Sie modellierten die Getreideproduktion sowohl für das heutige Niveau des Stickstoffverbrauchs als auch für niedrigere, als nachhaltiger angesehene Varianten. Zudem berechneten sie, wie viel Stickstoff ausreichen würde, um das heutige Produktionsniveau aufrechtzuerhalten.
„Wenn der heutige weltweite Stickstoffverbrauch optimal verteilt wäre, würden Länder, die unter deutlicher Ernährungsunsicherheit leiden, achtmal mehr Stickstoff verbrauchen und 110 Prozent mehr Nahrungsmittel produzieren“, erklärt Prof. Dr. Reimund P. Rötter, Leiter der Abteilung Tropischer Pflanzenbau und Agrarsystem-Modellierung der Universität Göttingen.
Einige Regionen mit übermäßigem Stickstoffverbrauch würden dagegen nur leicht weniger Lebensmittel herstellen.
„Die Verwendung von Mineraldünger hat in den vergangenen Jahrzehnten ein Ausmaß erreicht, das die Grenzen der Nachhaltigkeit übersteigt“, so Rötter.
Reduziert man den weltweiten Stickstoffverbrauch auf 33 bis 43 Prozent – was der als nachhaltig definierten „Planetaren Grenze“ entspricht –, würde sich die globale Nahrungsmittelproduktion um 7 bis 16 Prozent vermindern. Diese Lücke könnte nach Ansicht des Forschungsteams jedoch geschlossen werden, unter anderem durch stickstoffeffizientere Pflanzen, die Schließung von Nährstoffkreisläufen und Ernährungsumstellung.
„Unsere Studie zeigt, dass eine Umverteilung des Stickstoffeintrags die Nahrungssicherheit weltweit erhöhen könnte. Gleichzeitig würde sie den Planeten schützen, indem sie zu hohe Stickstoffdüngung in einigen Regionen verringert“, so Rötter.