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NACHHALTIGKEIT RETTUNG FÜR AFRIKAS ERDE


Spektrum der Wissenschaft Spezial Biologie, Medizin, Hirnforschung - epaper ⋅ Ausgabe 3/2018 vom 27.07.2018

Wie lassen sich ausgelaugte Ackerböden regenerieren, damit sie wieder gute Erträge liefern? Indem die Bauern zwischen die Nutzpflanzen Bäume, Sträucher und andere ausdauernde Gewächse setzen!


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Bildquelle: Spektrum der Wissenschaft Spezial Biologie, Medizin, Hirnforschung, Ausgabe 3/2018

Pflanzenzüchter Albert Chamango in Mali zeigt stolz den Erfolg seiner Arbeit: Die Erdnüsse gedeihen gut neben den höher wachsenden Straucherbsen, welche die Ackererde zusätzlich anreichern.


JIM RICHARDSON

John P. Reganold (links) ist Professor für Bodenkunde und Agrarökologie an der Washington State University in Pullman.Jerry D. Glover ist leitender Berater für nachhaltige Landwirtschaft an der United States ...

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John P. Reganold (links) ist Professor für Bodenkunde und Agrarökologie an der Washington State University in Pullman.Jerry D. Glover ist leitender Berater für nachhaltige Landwirtschaft an der United States Agency for International Development (USAID) in Washington.

►►spektrum.de/artikel/1417453

Mariko Majoni aus Malawi hat seine Anbaumethode drastisch verändert. Wie die meisten Kleinbauern in Afrika konnte er sich keine Düngemittel leisten und erntete von Jahr zu Jahr immer weniger Mais. Als er von Bäumen hörte, die der Luft Stickstoff entnehmen und damit den Boden auf natürliche Weise düngen, pflanzte er solche Setzlinge zwischen seine Maisreihen. Sechs Jahre später erntet er zehnmal so viel wie vorher – genug, um seine Familie zu ernähren und den Überschuss zu verkaufen. Die Nachbarn hielten ihn zuerst für verrückt; inzwischen folgen viele seinem Beispiel.

Südlich der Sahara ist es meist warm, und die Tage sind lang und sonnig. Eigentlich sollten Kulturpflanzen gut gedeihen, doch viele Landwirte rackern sich über die Maßen ab, selbst wenn sie Kunstdünger benutzen. Der Ertrag von Mais, einem Grundnahrungsmittel, liegt im Durchschnitt bei einer Tonne pro Hektar – kaum ein Zehntel dessen, was Farmer im mittleren Westen der USA erzielen. Das hat einen simplen Grund: Ein Großteil der Böden der Subsahara ist ausgelaugt, es mangelt an organischem Material und Nährstoffen für Pflanzen. Oft vermag zusätzlicher Kunstdünger die Erträge kaum zu steigern – manchmal schädigt er den Boden sogar noch mehr. Die Bodendegradation schreitet alarmierend schnell fort, und die ohnedies kümmerlichen Erträge stagnieren oder sinken immer weiter.

Die Situation ist deshalb so dramatisch, weil von den weltweit 800 Millionen unterernährten Menschen mehr als ein Viertel in Afrika südlich der Sahara lebt. Neueren Studien zufolge wird sich die dortige Bevölkerung, derzeit rund eine Milliarde Menschen, bis 2050 verdoppeln und stark vom Klimawandel betroffen sein (sieheSpektrum Juni 2016, S. 66). Ohne eine entscheidende Stärkung der Landwirtschaft werden Hungersnöte unweigerlich häufiger auftreten. Forscher sind sich einig darin, dass eine Erholung der Böden die wichtigste Voraussetzung für höhere landwirtschaftliche Produktivität ist.

Im Prinzip ist die Lösung einfach: Die Böden müssen mit zersetzten pflanzlichen und tierischen Substanzen versorgt werden. Solches organische Material liefert Stickstoff und Kohlenstoff, speichert Wasser und ernährt die für den Bodenertrag wichtigen Mikroorganismen. Doch das ist leicht gesagt. Die meisten afrikanischen Kleinbauern können nicht genug Kompost oder Mist produzieren oder erwerben, um die Erde anzureichern. Außerdem darf die Bodenverbesserung den Ackerbau nicht stören; die Familien können mit dem Anbau nicht warten, bis sich das Land erholt hat. So stehen die Bauern vor einer fast unlösbaren Aufgabe. Sie sollen die Erträge steigern, ohne Wasser und Chemikalien zu verschwenden, und gleichzeitig genug verdienen, um ihre Familie und die Dorfgemeinschaft über die Runden zu bringen.

Die von Majoni gewählte Lösung beruht auf einer Anbaumethode, die Perennierung (englisch: perenniation) heißt, weil sie sich auf perennierende (mehrjährige, ausdauernde) Pflanzen stützt. Man setzt bestimmte Bäume, Sträucher oder mehrjährige Gräser zwischen die Kulturpflanzen, was die Böden verbessert, die Erträge steigert und die langfristige Nachhaltigkeit der Nahrungsmittelproduktion gewährleistet. Die zusätzlichen Pflanzen versorgen den Boden mit Kohlenstoff und Stickstoff, speichern Wasser, hemmen die Erosion, bekämpfen Schädlinge und unterstützt obendrein die Aufnahme von Kunstdünger. Die Perennierung ergänzt gut den pfluglosen Ackerbau und die biologische Landwirtschaft sowie speziell gezüchtete Pflanzensorten, die Trockenheit vertragen und resistent gegen Krankheiten und Schädlinge sind. Außerdem liefern die mehrjährigen Pflanzen den Bauern zusätzlich Viehfutter und Feuerholz.

Drei Perennierungsvarianten zeigen, auf welche Weise Bauern die Erträge von wichtigen Grundnahrungsmitteln wie Mais oder Sorghum nachhaltig steigern und gleichzeitig die Böden anreichern können. Die drei Ansätze haben sich im subsaharischen Afrika als besonders erfolgreich erwiesen. Im Verlauf von mehreren Jahren lassen sich damit die Erträge von einer Tonne auf drei Tonnen pro Hektar anheben. Von solchen Erfahrungen könnten auch Regionen mit nährstoffarmen tropischen und subtropischen Böden in Südasien und Südamerika profitieren.

Die von Majoni und anderen afrikanischen Bauern am häufigsten angewandte Perennierungsstrategie ist die immergrüne Landwirtschaft. Man pflanzt dazu auf den Feldern der einjährigen Erntepflanzen zusätzlich bestimmte Baumarten an. Die stickstoffreichen Blätter fallen ab und düngen die Oberfläche; die tiefen Wurzeln führen dem Boden mehr Stickstoff und Kohlenstoff zu. Oft verwenden die Bauern den Anabaum,Faidherbia albida , eine afrikanische Akazienart. Da der Baum hauptsächlich in der Zeit zwischen Ernte und Aussaat der Nutzpflanzen wächst, wetteifert er nicht mit ihnen um Wasser, Nährstoffe oder Sonnenlicht. Wo die Bauern die Kulturpflanzen von Hand ernten, können sie die Bäume zufällig platzieren; sie können sie aber auch regelmäßig und in größeren Abständen anordnen, um Raum für Traktoren und Mähdrescher zu schaffen. In den letzten Jahrzehnten haben mehr als 100 000 Bauern in Sambia diese »Düngebäume« in ihre Maisfelder integriert. In Niger und Mali ließen sie auf Hirse- und Sorghumfeldern mit einer Gesamtfläche von mehr als fünf Millionen Hektar wild wachsende Bäume stehen und schufen so halb natürliche Parklandschaften.

Die bis zu 30 Meter hohen Bäume reichern Phosphor und Kalium an, die sie aus tieferen Bodenschichten gewinnen, welche die Kulturpflanzen nicht erreichen können. Sich zersetzende Baumblätter und Wurzelaktivität machen all diese Nährstoffe dann den angebauten Nutzpflanzen zugänglich. Außerdem schützen die Bäume die Kulturpflanzen vor heißen, trockenen Winden und reduzieren deren Wasserverdunstung. Diese Vorteile können die Erträge auf das Doppelte oder – wenn man sie mit modernen Pflanzensorten und Dünger kombiniert – sogar auf das Dreifache steigern.

AUF EINEN BLICK: TRICKREICHE ANBAUMETHODEN

1 In vielen Gebieten Afrikas südlich der Sahara sind die Äcker erschöpft. Düngemittel allein helfen hier wenig, ja können sogar schaden.

2 Durch den Anbau perennierender – mehrjähriger – Bäume und Sträucher zwischen den Kulturpflanzen lässt sich die Bodenqualität verbessern und der Ernteertrag steigern.

3 Mehr als eine Million Afrikaner nutzen bereits solche Perennierungsstrategien – aber weitere Millionen Bauern brauchen technische und finanzielle Unterstützung dafür.

In Ostafrika wenden mehr als 30 000 Bauern einen weiteren Typ der Perennierung an, das Push-Pull-System. Man lässt zwischen den Maisfeldern und an deren Rändern bestimmte perennierende Pflanzen wachsen, damit sie Schadinsekten und Unkräuter vertreiben (»push«) oder weglocken (»pull«); nebenbei mildern sie die Erosion, produzieren Viehfutter und sparen Düngemittel. Mit Push-Pull-Systemen bekämpfen die ostafrikanischen Bauern sowohl den Stängelbohrer, dessen Larven sich gierig in die Maisstängel fressen, als auch das Strigakraut, das den Maiswurzeln Nährstoffe raubt. Die Bauern setzen zwischen den MaisreihenDesmodium uncinatum , eine mehrjährige Hülsenpflanze, die sie normalerweise dem Vieh verfüttern und hier einen doppelten Push-Effekt ausübt: Oberirdisch vertreibtDesmodium mit seinem Geruch die Motten des Stängelbohrers und hindert sie daran, ihre Eier im Mais abzulegen; unterirdisch bekämpft eine von den Wurzeln erzeugte Substanz das Strigakraut.

Düngebäume und Insektenfallen
Um den Insektenbefall weiter zu reduzieren, umgeben die Bauern die Felder mit perennierendem Napiergras(Pennisetum purpureum) , das nicht nur wertvolles Viehfutter ist, sondern auch einen Pull-Effekt ausübt: Das Gras lockt die vonDesmodium vertriebenen Stängelbohrer an und produziert ein klebriges Harz, das die Larven festhält.

Wo der Mais sowohl vom Stängelbohrer als auch vom Strigakraut bedroht ist, können Push-Pull-Systeme den Ernteertrag glatt verdoppeln; sind nur Stängelbohrer das Problem, lassen sich die Erträge immerhin um 25 bis 30 Prozent steigern. Mehr Viehfutter und erhöhter Stickstoffgehalt des Bodens sind ein zusätzlicher Bonus.

Der dritte, von Forschern aus Malawi und den USA entwickelte und von mehr als 8000 malawischen Bauern genutzte Ansatz ist das Doppel-Hülsenfrucht-System: Der Bauer pflanzt eine niedrig und schnell wachsende Hülsenfrucht wie Erdnuss oder Sojabohne zusammen mit der Straucherbse, einer tiefer wurzelnden sowie höher und deutlich langsamer wachsenden Hülsenfrucht. Erdnuss oder Soja sind nach wenigen Monaten reif, noch bevor die Straucherbsen sie überragen und ihnen das Sonnenlicht nehmen können. Nachdem Erstere abgeerntet wurden, fallen ihre Blätter ab und reichern den Boden an. Die Straucherbsen reifen ein bis zwei Monate später; nach der Ernte werfen die Pflanzen ebenfalls ihre Blätter ab und liefern der Erde weitere Nährstoffe.

Da die beiden Pflanzentypen verschieden schnell wachsen und unterschiedlich tief wurzeln, konkurrieren sie kaum um Nährstoffe oder Wasser. Das Doppelfruchtsystem steigert den jährlichen Ernteertrag an proteinreichen Pflanzen, verbessert die Böden und erfordert weniger Arbeit als zwei separat angebaute Früchte. Außerdem bereichert diese Form des Anbaus den Speiseplan der Familie.

Die Bäuerin Rhoda Mang‘yana hat den Ertrag auf ihrem Acker in Malawi enorm gesteigert, seit sie zwischen den Maisstauden Bäume pflanzt, deren Laub und Wurzeln den Boden erneuern.


JIM RICHARDSON

Da die Straucherbse nach ihrer Ernte erneut Früchte bildet, können Bauern zwischen die wieder austreibenden Pflanzen Mais setzen und anschließend Mais und ein zweites Mal Straucherbsen ernten. In zwei Anbauphasen liefert dieses System drei Ernten von Hülsenfrüchten sowie eine Maisernte – und damit 50 Prozent mehr Eiweiß als der traditionelle Fruchtwechsel zwischen Mais und Hülsenfrüchten.

Mehr als eine Million subsaharischer Bauern profitiert von Perennierungsstrategien, doch Millionen andere haben noch nie davon gehört, oder es mangelt an technischer und finanzieller Unterstützung. Nachhaltige Verfahren sind nicht so leicht anzuwenden wie Düngemittel oder Pestizide. Die Bauern müssen erst lernen, mehrjährige und einjährige Pflanzen gemeinsam anzubauen, ausgedehnte Fruchtwechselperioden zu organisieren und die unterschiedlichen Ernten zu vermarkten. Da viele Bauern das bewirtschaftete Land nicht selbst besitzen oder nicht dauerhaft pachten können, scheuen sie aber oft solche längerfristigen Anbaupläne.

Daher muss die internationale Gemeinschaft verstärkt mithelfen, bereits bewährte Methoden zu verbreiten und neue auszuprobieren. Das World Agroforestry Center, ein internationales Forschungsinstitut zur Entwicklung der immergrünen Landwirtschaft, schließt ein Vierjahresprojekt namens Trees for Food Security ab; Partner sind die Regierungen von Äthiopien, Ruanda, Burundi und Uganda. Das Program for Sustainable Intensification der US-Behörde USAID (United States Agency for International Development) unterstützt alle drei im Artikel beschriebenen Techniken.

Forscher am International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics sowie an der Universität von Malawi in Zomba und der Michigan State University in East Lansing helfen ostafrikanischen Bauern, das Doppel-Hülsenfrucht-System zu verbessern. Sie entwickeln dafür Sorten von Straucherbsen, die an unterschiedliche klimatische Bedingungen und lokale Anbaumethoden angepasst sind. Andere Experten haben perennierende Varianten der traditionell einjährigen Kulturpflanzen Sorghum, Weizen und Reis entwickelt und versuchen nun, mehr Ertrag zu erzielen und weitere wünschenswerte Eigenschaften der neuen Sorten zu verstärken. Und an der Washington State University in Pullman, an der Michigan State University sowie am gemeinnützigen Land Institute in Salina (Kansas) wird perennierendes Getreide gezüchtet, das in unterschiedlichen Böden gedeihen kann.

All das sind gute Ansätze, aber noch fehlt eine umfassende Antwort auf die Frage: Welche Perennierung eignet sich am besten für welche Umwelt? Um sie beantworten zu können, möchten Forscher an der Rutgers University in New Brunswick (New Jersey) in Zusammenarbeit mit chinesischen Agrar- und Bioenergie-Firmen ein weltumspannendes Netzwerk von 27 bis 45 Stationen aufbauen. Es soll die Tauglichkeit von Bäumen, Büschen und anderen mehrjährigen Pflanzen für die lokalen Klima-, Umwelt- und Kulturbedingungen untersuchen. Die Kosten des Projekts werden auf 450 Millionen bis 1,8 Milliarden Dollar geschätzt.

Das ist viel Geld, doch die Investition lohnt sich, wenn man bedenkt, dass allein den Anbauflächen Subsahara-Afrikas Jahr für Jahr Stickstoff, Phosphor und Kalium im Wert von rund 4 Milliarden Dollar verloren gehen. Lokal angepasste Perennierungsstrategien würden diese enormen Verluste entscheidend mindern – und damit helfen, die Ernährung der afrikanischen Bevölkerung langfristig sicherzustellen. 

QUELLEN

Garrity, D. P. et al.: Evergreen Agriculture: A Robust Approach to Sustainable Food Security in Africa. In: Food Security 2, S. 197–214, 2010

Glover, J. D. et al.: Plant Perennials to Save Africa’s Soils. In: Nature 489, S. 359–361, 2012

Sánchez, P. A.: Tripling Crop Yields in Tropical Africa. In: Nature Geoscience 3, S. 299–300, 2010