Steigt die Konzentration des Treibhausgases CO2 in der Atmosphäre in Zukunft auf Rekordwerte an, sinkt die Qualität zahlreicher Nutzpflanzen. Wie Forscher der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) ermittelt haben, vermindert sich unter diesen Bedingungen der Stickstoffgehalt von Getreide und Gras deutlich. Dies wirkt sich nicht nur auf die Nahrungs- und Futtermittelqualität aus, auch die Ökosysteme haben darunter zu leiden.
Der rasche Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre ist eines der sichersten Zeichen des globalen Klimawandels. Die Zunahme der Konzentration dieses Gases wird sich zukünftig mit noch größerer Intensität als bisher fortsetzen, so die Prognosen fast aller Experten. In nur 50 Jahren soll die CO2- Konzentration bereits bei rund 450 bis 550 parts per million (ppm). Das würde noch einmal einen Anstieg von knapp 50 Prozent gegenüber dem heutigen Wert von 375 ppm bedeuten.
Zunehmende atmosphärische CO2-Gehalte tragen jedoch nicht nur zur Erwärmung der Erdatmosphäre bei, sondern sie wirken auch unmittelbar auf Pflanzen ein, da erhöhte CO2-Konzentrationen das Pflanzenwachstum stimulieren können (so genannter CO2-Düngeeffekt).
Klimawandel mit positiven und negativen Effekten
Vorhersagen zu den möglichen Folgen einer Klimaänderung auf die Landökosysteme der Erde und damit auch auf die Landwirtschaft einer speziellen Region werden entscheidend dadurch beeinflusst, inwieweit dieser direkte CO2-Effekt in seiner Wirkung auf die Pflanzen berücksichtigt wird. Über das Ausmaß der möglichen CO2-Wirkung werden daher realistische Abschätzungen benötigt. Das Institut für Agrarökologie der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) in Braunschweig hat in den letzten Jahren zahlreiche experimentelle Untersuchungen zu diesem Thema durchgeführt. Neben Laborversuchen und Freilandkammern gehören dazu Felduntersuchungen in Fruchtfolgen mit aufwändigen Freiland-CO2-Begasungsanlagen.
Dem tendenziell positiven Wachstumseffekt erhöhter CO2-Konzentrationen steht jedoch ein eher nachteiliger Effekt gegenüber. In einigen Untersuchungen haben Wissenschaftler festgestellt, dass sich die Gehalte wichtiger Makro- und Mikroelemente sowie weiterer Inhaltsstoffe unter zukünftigen atmosphärischen CO2-Szenarien verändern. FAL-Forscher sind nun dieser Frage im Rahmen einer neuen Studie nachgegangen.
Weniger Stickstoff bedeutet weniger Protein
Dazu führten sie im Laufe der letzten Jahre CO2-Anreicherungsversuche (550-650 ppm) mit der Futterpflanze Weidelgras und verschiedenen Getreidearten durch. Die Experimente im Labor und in freier Natur belegen unabhängig von den verschiedenen experimentellen Bedingungen, dass einer erhöhter CO2-Gehalt in den meisten Fällen zu einer deutlichen Senkung des Stickstoff(N)-Gehaltes (und damit des Rohproteingehaltes) sowohl im Weidelgras als auch in den Getreidekörnern führte. Das Ausmaß dieses N-Verlustes variierte je nach untersuchter Art und Managementbedingung. Ein Zusammenhang zur N-Versorgung der Versuchspflanzen konnten dabei nicht festgestellt werden. Weißklee, der ebenfalls untersucht wurde, reagierte nicht mit N-Qualitätsverlusten.
Aus derartigen Szenarien zukünftiger CO2-Konzentrationen wollen die Forscher nun nicht nur mögliche Konsequenzen im Hinblick auf die Nahrungs- und Futtermittelqualität ableiten, sondern auch die Folgen für das Agrarökosystem untersuchen. Änderungen in der Qualität der Nahrungsquelle könnten, so die Wissenschaftler beispielsweise in veränderten Wachstums-, Überdauerungs- und Ausbreitungsverhalten herbivorer Insekten und sonstiger Schädlinge führen. Für den Stoffumsatz im Ökosystem kann ein erweitertes C-/N-Verhältnis der anfallenden pflanzlichen Rückstände aber auch bedeuten, dass der Streuabbau oder die Mineralisierung im Boden beeinflusst wird.
(idw – FAL, 14.04.2005 – DLO)
