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Braucht die Landwirtschaft regional mehr oder weniger Dünger?
Zu viel hier, zu wenig dort: Eine neue globale Zeitreihe zeigt, wie unterschiedlich Stickstoff, Phosphor und Kalium in der Landwirtschaft eingesetzt werden. In jüngerer Zeit nähern sich die regionalen Düngerraten zwar an, doch zwischen überversorgten und unterversorgten Regionen klaffen weiterhin enorme Lücken.
Minneapolis/St. Paul (U.S.A.). Mineraldünger hat die Ernten der modernen Landwirtschaft stark gesteigert. Doch sein Nutzen hängt entscheidend von Menge, Nährstoff und Ort ab, denn zu wenig Dünger begrenzt Erträge, während zu viel Böden belasten, Gewässer über Nährstoffeinträge schädigen und Treibhausgasemissionen erhöhen kann.
Bisher fehlte jedoch eine durchgehende, kulturbezogene Weltübersicht, denn übliche Statistiken zeigen oft nur nationale Gesamtmengen oder einzelne Zeitpunkte. Dadurch lässt sich kaum erkennen, ob etwa Mais, Reis oder Weizen in einem Land über Jahrzehnte mehr oder weniger Stickstoff, Phosphor oder Kalium erhält.
Forscher der University of Minnesota (U of M) um Deepak K. Ray haben diese Lücke nun mit einer globalen Zeitreihe für 1980 bis 2022 geschlossen. Das Team kombinierte rund 800.000 gemeldete Datenpunkte mit Ernteflächen und nationalem Düngerverbrauch und ergänzte fehlende Werte in einem dreistufigen Rechenverfahren. Erfasst sind 156 Kulturpflanzen sowie Weiden und Wälder.
Die beobachteten Werte blieben unverändert, während Fehlstellen aus langfristigen Mustern ergänzt und anschließend so angepasst wurden, dass sie flexibel zu den national gemeldeten Verbrauchsmengen passen. Für zehn wichtige Kulturpflanzen erstellte das Team außerdem räumlich feinere Reihen für 25 agrarisch bedeutende Länder.
„Die Herausforderung lautet: Wie bringt man mehr Dünger in Gebiete, die ihn für höhere Erträge brauchen, und verringert zugleich den Einsatz dort, wo zu viel verwendet wird? Um diese Ziele zu erreichen, müssen wir wissen, wie viel und welche Art von Dünger in jedem Land eingesetzt wird“, sagt Deepak K. Ray.
Für Kulturpflanzen stieg der weltweite Verbrauch zwischen etwa 1980 und 2020 deutlich: bei Stickstoff um rund 68 Prozent, bei Phosphor um 52 Prozent und bei Kalium um 69 Prozent. Gleichzeitig wuchsen die mittleren Ausbringungsraten pro Hektar deutlich langsamer. Bei Stickstoff nahm diese Rate über alle Kulturen hinweg um etwa 29 Prozent zu, bei Phosphor um 18 Prozent und bei Kalium um 25 Prozent.
Vor allem in den jüngsten zehn bis 15 Jahren wurde der zusätzliche Verbrauch von Stickstoff und Phosphor stärker durch größere Ernteflächen als durch höhere Raten pro Hektar angetrieben, während bei Kalium beide Faktoren wirkten. Hinter diesen globalen Mittelwerten verbirgt sich eine extreme Spannweite: Zwischen Regionen mit den höchsten und niedrigsten Stickstoffraten liegt mehr als ein Faktor zehn.
„Diese Informationen können helfen, Regionen zu erkennen, die nicht die richtige Menge oder Kombination von Düngern einsetzen, um optimale Erträge zu erzielen. Sie können auch Gebiete identifizieren, die zu viel Dünger verwenden, was finanziell und ökologisch teuer ist“, sagt Deepak K. Ray.
In West- und Nordeuropa sowie in Ostasien gingen hohe Stickstoff- oder Phosphorraten zuletzt zurück. In Ländern mit historisch sehr niedriger Nutzung, darunter Äthiopien und Vietnam, stiegen sie dagegen an. Teile Afrikas südlich der Sahara bleiben bei vielen Kulturen sehr niedrig versorgt, sodass dort zusätzliche Nährstoffe Ertragslücken verringern könnten.