15.09.2021 - International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA)

Ausgleich zwischen Ernährungssicherheit und Stickstoffverbrauch

Umweltziele zur Begrenzung von Stickstoffüberschüssen erfordern den groß angelegten Einsatz spezieller Stickstoffminderungsstrategien, um einen starken Anstieg des Risikos der Ernährungsunsicherheit zu vermeiden. Ohne diese Maßnahmen würde sich die Menge an Nahrungsenergie, die den Menschen zur Verfügung steht, stark verringern, was wiederum zu hohen Lebensmittelpreisen und einem Anstieg der Zahl der unterernährten Menschen führen würde.

Stickstoff ist für den Agrarsektor von entscheidender Bedeutung. Jedes Jahr werden mehr als 100 Millionen Tonnen Stickstoff in Form von Düngemitteln auf Nutzpflanzen aufgebracht, um sicherzustellen, dass genügend Nahrungsmittel für die ständig wachsende Weltbevölkerung produziert werden. Da ein Teil des zugeführten Stickstoffs nicht von den Pflanzen aufgenommen wird, kommt es zwangsläufig zu einem Stickstoffüberschuss, der in die Oberflächengewässer abfließt, was wiederum zum Verlust der Artenvielfalt und zu Algenblüten beiträgt.

In dem Bemühen, dieses Problem zu lösen und die Gesundheit von Menschen und Ökosystemen zu verbessern, haben viele Regionen und Länder Maßnahmen zur Begrenzung der Stickstoffbelastung vorgeschlagen oder umgesetzt. Es gibt jedoch immer noch kein ausreichendes Verständnis der Zielkonflikte zwischen der Ernährungssicherheit (die den Einsatz von Stickstoff erfordert) und den Umweltzielen (die eine Verringerung des Stickstoffeinsatzes erfordern).

Ein Forscherteam des International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA), der Universität Wageningen (Niederlande), der Universität Zhejiang (China) und der Ritsumeikan-Universität (Japan) untersuchte in einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Food veröffentlicht wurde, die möglichen Auswirkungen, die die derzeitigen Optionen zur Eindämmung der Stickstoffbelastung auf die Vereinbarkeit von regionaler Ernährungssicherheit und Umweltzielen haben könnten. Sie leiteten regionale Stickstoffüberschüsse für 37 globale Regionen ab und zeigten, dass die derzeitigen Stickstoffeinträge diese Grenzen in 14 dieser Regionen überschreiten, darunter Regionen mit hohem Stickstoffeintrag wie China, Indien und Westeuropa. Anschließend bewerteten sie die Zielkonflikte zwischen regionaler Ernährungssicherheit und dem Erreichen dieser Stickstoffgrenzen mit dem derzeitigen Management. Darüber hinaus ermittelten sie die Auswirkungen von Minderungsoptionen, um das Spannungsverhältnis zwischen regionaler Nahrungsmittelproduktion und Umweltzielen für Stickstoff auszugleichen.

"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass politische Maßnahmen, die die Mobilisierung einer umfassenden Reihe von Optionen zur Stickstoffminderung fördern, die Einhaltung der vorgeschlagenen Stickstoff-Nachhaltigkeitsgrenzen ermöglichen würden, ohne die Ernährungssicherheit in der Welt zu verschlechtern. Der Hunger könnte sogar erheblich gelindert werden, so dass von 2010 bis 2050 590 Millionen Menschen weniger von Hunger bedroht wären, selbst wenn die regionalen Grenzen für Stickstoffüberschüsse eingehalten werden. Solche Strategien könnten auch andere ökologische und wirtschaftliche Vorteile haben, die über die Auswirkungen der Stickstoffverschmutzung hinausgehen", erklärt der Hauptautor der Studie, Jinfeng Chang, ein Gastwissenschaftler in der Integrated Biosphere Futures Research Group des IIASA Biodiversity and Natural Resources Program.

Die Forscher zogen mehrere Strategien in Betracht, darunter die Förderung einer effizienteren Stickstoffnutzung in der Landwirtschaft, die Verbesserung des Dungrecyclings und der Abwasserentsorgung, die Verringerung von Ernteverlusten und Lebensmittelabfällen sowie die Förderung einer Umstellung der Ernährung weg von tierischen Produkten.

Unter diesen Strategien erwies sich die Steigerung der Stickstoffnutzungseffizienz als die wirksamste Strategie zur Verringerung der Unterernährung bei gleichzeitiger Einhaltung der festgelegten Stickstoffgrenzwerte. Angesichts des Ausmaßes der Herausforderung müssen jedoch gleichzeitig politische Maßnahmen ergriffen werden, die mehrere Optionen zur Stickstoffreduzierung sowohl auf der Angebots- als auch auf der Nachfrageseite erleichtern und fördern, um die Stickstoffverschmutzung zu bekämpfen.

"Ein Gleichgewicht zwischen der Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und den Grenzen regionaler Stickstoffüberschüsse könnte auch durch den internationalen Handel mit landwirtschaftlichen Erzeugnissen verbessert werden, indem Exporte aus Regionen, die ihre Stickstoffgrenzen nicht überschreiten, in die Regionen gefördert werden, die ihre Stickstoffzufuhr reduzieren müssen, um einen Stickstoffüberschuss abzubauen", fügt Chang hinzu. "Wenn jedoch die Bemühungen zur Verringerung des Stickstoffüberschusses in Entwicklungsregionen mit mittlerem Einkommen wie Ostasien, dem Nahen Osten, Nordafrika oder Südasien eher auf einer Verringerung des inländischen Angebots als auf einer Verbesserung der Stickstoffnutzungseffizienz beruhen, könnte dies schwerwiegende Auswirkungen auf die Ernährungssicherheit in den am wenigsten entwickelten Regionen wie Afrika südlich der Sahara und Südostasien haben. Dies könnte auch andere Umweltprobleme wie die Abholzung der Wälder in Lateinamerika verschärfen", schließt er.

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