Nachhaltige Wege zur Neugestaltung der indischen Agrarsysteme

Communications Earth & Environment Band 4, Artikelnummer: 262 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Indiens Grüne Revolution machte das Land zum Weltmarktführer in der Reis- und Weizenproduktion, forderte jedoch ihren Tribut von Mensch und Umwelt. Im Zeitalter des Klimawandels und des Bevölkerungswachstums muss die Landwirtschaft nachhaltig gestaltet werden. Wege zu diesem ehrgeizigen Ziel erfordern neue Ansätze in der Agrarpolitik und -forschung.

In den 1960er und 1970er Jahren führte die Grüne Revolution in Indien zu einem bemerkenswerten landwirtschaftlichen Wandel. Im Laufe von zwei Jahrzehnten entwickelte sich das Land von einem der weltweit größten Nettoimporteure von Nahrungsmittelgetreide zu einem führenden Exporteur von Reis und Weizen und erlangte eine herausragende Stellung auf dem globalen Nahrungsmittelmarkt. Der Bedarf an Energie, Wasser und Düngemitteln zur Aufrechterhaltung der Produktion neuer Reis- und Weizensorten war jedoch erheblich und hatte nachteilige Folgen. Die auf der Grünen Revolution basierende Landwirtschaft hat zum Verlust von Bodennährstoffen1, zur Erschöpfung der Wasserressourcen2, zur Verringerung der Agrarbiodiversität3 und zu einem Anstieg der Treibhausgasemissionen4 geführt. Die Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit und die wiederkehrenden finanziellen Investitionen, die für Saatgut und chemische Hilfsmittel erforderlich waren, führten dazu, dass viele Bauernfamilien in Schuldenfallen gerieten, was die Auswirkungen auf die Umwelt verschärfte5.

Um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und gleichzeitig das Produktionsniveau und die Ökosystemdienstleistungen aufrechtzuerhalten, sind transformative Veränderungen in der indischen Landwirtschaft erforderlich. Indien muss die Bewirtschaftung von Böden, Wasser und Ernterückständen verbessern, Lebensmittelverschwendung reduzieren, die Artenvielfalt in und um landwirtschaftliche Betriebe erhöhen und die Kohlenstoffbindung steigern.

Es gibt Alternativen zum intensiven Reis-Weizen-Anbau, der im Rahmen der Grünen Revolution gefördert wird. Dazu gehören natürliche, regenerative, biologische und Direktsaat-Landwirtschaft auf der Grundlage agroökologischer Prinzipien6,7,8. Entscheidend ist jedoch, dass unklar bleibt, ob diese Systeme ein hohes Produktivitätsniveau aufrechterhalten können und wie sie auf sich ändernde klimatische Bedingungen reagieren würden.

Wir identifizieren fünf Hauptpfade zur Reduzierung der Netto-Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft und zur Erhöhung der Kohlenstoffbindung in Böden und Biomasse. Jeder Weg steht vor erheblichen Implementierungsherausforderungen, nicht nur technischer Art, sondern auch in Bezug auf Wissen und Institutionen.

Viele alternative Agrarsysteme legen Wert auf eine Reduzierung der Bodenbearbeitung und des Einsatzes organischer Inputs, um ein gesundes unterirdisches Ökosystem zu erhalten und gleichzeitig die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Solche Ansätze wurden in Indien9,10,11 verwendet, allerdings ohne eine umfassende Gesamtanalyse der Ergebnisse. Da mindestens 40 bis 55 % der Böden Indiens heute einen erheblichen Mangel an Stickstoff, Phosphor, Kalium und organischem Kohlenstoff12 aufweisen, scheinen synthetische Düngemittel praktisch unverzichtbar zu sein. Allerdings werden Düngemittel derzeit ineffizient und in ungleichen Anteilen eingesetzt13, teilweise weil staatliche Subventionen die Preise für stickstoffhaltige Düngemittel übermäßig niedrig gehalten haben, was zu einer unausgewogenen Verwendung von Phosphor und Kalium geführt hat14. Ernterückstände und Unkrautbiomasse können gezielt genutzt werden, statt verbrannt zu werden. Die Integration der Landwirtschaft mit der Viehwirtschaft kann Mist und Mist liefern. Die Versorgung mit Algen, aquatischer Unkrautbiomasse sowie Aquakulturabfällen aus der Fischerei kann den Mangel an organischen Inputs ausgleichen. All diese Maßnahmen können Märkte für Abfallprodukte aus anderen Sektoren schaffen.

Integrierte Nährstoffmanagementansätze15 und pestizidfreie Anbaumethoden (https://www.safeharvest.co.in/), die eine begrenzte Menge an synthetischen Düngemitteln zulassen, aber andere chemische Zusätze einschränken, können möglicherweise einige zerstörerische Folgen vermeiden und gleichzeitig das Produktivitätsniveau aufrechterhalten – sie erfordern jedoch eine systematische Vorgehensweise Versuche. Das nationale Soil Health Card-Programm – ein staatliches Programm, das Landwirten dabei helfen soll, den Zustand ihrer Böden zu überwachen – sollte gestärkt und erweitert werden. Das Verständnis der Bodengesundheit und der korrekten Verwendung von Düngemitteln wird den Bedarf an perversen Düngemittelsubventionen verringern und die Fähigkeit der Landwirte verbessern, Düngemittel nachhaltig zu nutzen.

Vor allem sind groß angelegte systematische Tests erforderlich, um die relative Produktivität verschiedener ortsbezogener landwirtschaftlicher Ansätze im Laufe der Zeit zu ermitteln. Aufgrund der Vielfalt der Böden, der Hydrologie, der regionalen Klimaregime und kulturellen Besonderheiten Indiens sind Einheitsprogramme zum Scheitern verurteilt. Dies war ein Kernproblem der Grünen Revolution.

Die Produktion von Rohreis ist mit einem intensiven Wasserverbrauch verbunden, weshalb Reis bei Wasserknappheit eine ökologisch ungeeignete Kulturpflanze darstellt. Dennoch wird Reis derzeit in semiariden Regionen angebaut, beispielsweise in Teilen des Punjab16. Dies führt zu nicht nachhaltigen Grundwasserentnahmeraten. Darüber hinaus emittieren überflutete Reisfelder unter hypoxischen Bedingungen Methan, ein kurzlebiges, aber starkes Treibhausgas, dessen Emissionen dringend reduziert werden müssen17. Sowohl der Wasserverbrauch als auch die Methanemissionen können durch ein verbessertes Wassermanagement reduziert werden.

Vor der Grünen Revolution lag der Schwerpunkt der traditionellen Anbaumöglichkeiten auf Hülsenfrüchten, Bohnen und einer Vielzahl nahrhafter dürreresistenter Nutzpflanzen wie Hirse und Sorghum. Die Wiederherstellung einer größeren Nutzpflanzenvielfalt, insbesondere in Trockengebieten, kann dazu beitragen, die aktuellen Herausforderungen bei der Ernährungssicherheit zu bewältigen und sich gleichzeitig an den Klimawandel anzupassen. Der Übergang zur Nutzpflanzenvielfalt erfordert jedoch ein umfassendes Überdenken der landwirtschaftlichen Flächennutzung auf Landschaftsebene sowie umfangreiche Investitionen in landwirtschaftliche Beratungsdienste.

In Indien werden jedes Jahr zwischen 92 und 122 Millionen Tonnen Reis-, Weizen- und Zuckerrohrrückstände auf den Feldern verbrannt. Diese Brände emittieren Feinstaub und Treibhausgase18. Die Rückstände werden verbrannt, da im Reis-Weizen-System der Grünen Revolution zwischen dem Ende der Reisernte und dem Beginn der Weizenaussaat ein sehr kurzer Zeitraum liegt. Die langsame Zersetzung von Ernterückständen verhindert deren Verwendung vor Ort, während die Anmietung von Maschinen zur schnellen Zersetzung von Ernterückständen und zur Unterstützung der Zersetzung teuer ist. Doch auch in anderen Sektoren könnten Ernterückstände und Unkrautbiomasse von Nutzen sein. Diese Reststoffe könnten als Brennstoff für Biomassekraftwerke 120 Terawattstunden Strom erzeugen – fast 10 % der derzeitigen gesamten Energieproduktion Indiens19. Ein funktionierender Markt für die Wiederverwertung von Ernteabfällen als Bodenverbesserer würde auch den Landwirten zugute kommen, indem er ihnen sowohl ein zusätzliches Einkommen als auch eine zuverlässige Versorgung mit organischer Biomasse verschafft.

Kosten- und Transportprobleme behindern die Entwicklung solcher Märkte. Eine Lösung besteht darin, Bauernkooperativen und kleinen Agrarunternehmen finanzielle Unterstützung für die Verarbeitung von Ernteabfällen mit anderer Biomasse zur Wiederverwendung in der Landwirtschaft und anderen Industrien zu gewähren.

In Indien gibt es derzeit über 535 Millionen Nutztiere20, die jährlich Treibhausgase in Höhe von 467,5 Millionen Tonnen Kohlendioxid produzieren. Zur Minderung dieser Emissionen wurden drei Strategien vorgeschlagen21. Rinder können mit methanhemmenden Futterzusätzen wie Meeresalgen gefüttert werden; Sie können mit Methanogen-Impfstoffen gegen Pansenmethanogene geimpft werden, um ihre Methanemissionen zu kontrollieren. Auch eine regelmäßige und zeitlich kontrollierte Zucht kann zur Reduzierung der Emissionen beitragen.

Allerdings stehen alle drei Strategien vor erheblichen kulturellen und praktischen Herausforderungen. Im großen Maßstab wären beide Maßnahmen teuer und verwaltungstechnisch aufwändig. Ohne ein subventioniertes Vertriebssystem für Futtermittelzusatzstoffe kämen die Vorteile der verringerten Methanemissionen der Weltgemeinschaft zugute, während die Kosten für die Zusatzstoffe beim Kleinbauern anfallen würden. Selbst eine Erhöhung der durchschnittlichen Qualität von Viehfutter würde die Methanemissionsraten senken, wäre für Kleinbauern jedoch unerschwinglich teuer. Da Vieh weithin mit heiligen Werten in Verbindung gebracht wird, würde die Manipulation durch Impfstoffe und Zuchtsysteme bei einem Großteil der Bevölkerung nicht gut ankommen.

In Indien, wo viele Kleinbauern kaum Zugang zu Waldgebieten haben, können Agroforstdienstleistungen für ein lebensfähiges Agrarsystem von entscheidender Bedeutung sein22. Agroforstwirtschaft in gemischt genutzten, multifunktionalen Landschaften (z. B. Abb. 1) stellt wichtige Ökosystemgüter und -dienstleistungen wie Brennholz, Früchte, Futtermittel und Fasern bereit. Die grüne Infrastruktur der Agroforstwirtschaft trägt dazu bei, die Erosion einzudämmen, empfindliche Böden und steile Hänge zu stabilisieren und kann einen Teil des Kohlenstoffs binden. Der Schutz von Wäldern in der späten Sukzession vor Ort, der sogenannte Proforestation23, ist bei der Speicherung von Kohlenstoff weitaus wirksamer als das Züchten neuer Bäume durch Aufforstung. Auch hier muss die Rolle von Bäumen und Wäldern auf Landschaftsebene berücksichtigt werden.

Kleinbäuerliche Landwirtschaftssysteme in Bergdörfern wie diesem im Mittelgebirge des Darjeeling-Himalaya sind auf eine enge Integration von Nutzpflanzen, Viehbestand und Waldressourcen angewiesen. Der bläuliche Dunst stammt von holzbefeuerten Haushaltsöfen. (R. Seidler Foto).

Ohne die ausdrückliche Beteiligung und das Engagement von Regierungsbehörden und Forschungseinrichtungen können diese Wege nicht im erforderlichen Umfang umgesetzt werden. Scattershot-Ansätze werden nicht ausreichen. Hier beschreiben wir die in Abb. 2 dargestellten Schritte.

Neue politische Rahmenbedingungen sind dringend erforderlich, um institutionelle Netzwerke neu zu gestalten und ihre Fähigkeit zu erhöhen, Landschaftssystemansätze für die Agrarforschung und das Ressourcenmanagement zu übernehmen und umzusetzen. Wichtige Behörden wie der Indian Council of Agricultural Research und die staatliche Denkfabrik NITI-Aayog müssen Programme zur Förderung von Nachhaltigkeit, Klimaresilienz, Erhaltung der biologischen Vielfalt und Ökosystemdienstleistungen umsetzen – und sich dabei nicht ausschließlich auf Agrarökosysteme konzentrieren, sondern auch nahegelegene Ökosysteme wie Wälder, Feuchtgebiete und verlassene Gebiete einbeziehen Felder, Urbanisierungsgebiete.

Landschaftsansätze sollten mithilfe verfügbarer Technologien wie kontrollierten Feldversuchen über mehrere Agrarökosysteme und digitale Plattformen hinweg umgesetzt werden, um Wissensgemeinschaften zu generieren. Diese können dazu beitragen, die Kommunikation zu verbessern, die interdisziplinäre Zusammenarbeit zu erleichtern und so die sektorale Integration zu fördern.

Feldversuche sind erforderlich, um die Leistung nicht nur im Hinblick auf die Produktivität, sondern auch auf synthetische oder organische Bodenverbesserungen und Pestizideinträge, Treibhausgasemissionen und Widerstandsfähigkeit gegenüber Klimaextremen zu bewerten. Feldversuche können Wissenslücken schließen und eine breite Anwendung agrarökologischer Prinzipien und lokal angemessener natürlicher und biologischer Methoden ermöglichen. Solche Versuche erfordern erhebliche Änderungen in den Forschungsparadigmen, um mehrere Akteure einzubeziehen, die über die Agrarwissenschaftler hinausgehen, die sich auf Agronomie, Genbearbeitung und Züchtung konzentrieren. Eine enge Beteiligung von Landwirten, lokalen Nichtregierungsorganisationen und Agenturen ist für die Erhebung groß angelegter Daten auf Betriebsebene von entscheidender Bedeutung. Derzeit prüfen Beratungsagenturen des öffentlichen Sektors und Universitäten selten Synergien oder Kooperationen24.

Neue Technologien, insbesondere digitale Plattformen, können dazu beitragen, eine nationale Bewegung für die Verbreitung neuer Paradigmen und Maßnahmen an der Basis zu schaffen. Mehrere Regierungsinitiativen sind im Gange (z. B. KisanMitr (https://kisanmitr.gov.in)), mKisan-Portal (http://www.mkisan.gov.in/aboutmkisan.aspx). Zivilgesellschaftliche Organisationen wie Digital Green (https://www.digitalgreen.org/) und e-Kisaan (http://www.ekisaan.com/) zeigen bereits das Potenzial, Tausende von Landwirten25 zu erreichen und transformative Informationen und Dienstleistungen bereitzustellen vom Beginn des Erntezyklus bis zur Produktvermarktung (https://agrevolution.in/company).

Das Diagramm skizziert die Informations- und Einflussflüsse, die erforderlich sind, um groß angelegte Ergebnisse zu erzielen, die den Schutz der biologischen Vielfalt, die Unterstützung der Lebensgrundlagen und den Klimaschutz umfassen.

Weltweit und national in Indien ist ein radikaler Wandel im Denken über Lebensmittelsysteme und Nachhaltigkeit im Gange. Schritte in Richtung landwirtschaftlicher Nachhaltigkeit in Indien müssen ein mehrdimensionales Nahrungsmittelsystem schaffen, das weiterhin genügend Nahrungskalorien produziert und gleichzeitig Kohlenstoff bindet, die biologische Vielfalt und Ökosystemleistungen schützt und den Lebensunterhalt auf dem Land unterstützt. Viele Praktiken müssen sich ändern, um diese Ziele gleichzeitig zu erreichen. Ein ganzheitlicher landbasierter Ansatz für die Agrarforschung kann dazu beitragen, die Anforderungen der Lebensmittelsysteme im Zeitalter des Klimawandels zu erfüllen und gleichzeitig dem Land dabei zu helfen, seine ehrgeizigen national festgelegten Beiträge zu verwirklichen – und so den Gesellschaftsvertrag des Staates sowohl mit seiner eigenen Bevölkerung als auch mit der eigenen Bevölkerung einzuhalten internationale Community.

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Fachbereich Biologie, University of Massachusetts Boston, 100 Morrissey Blvd, Boston, MA, 02125, USA

Kamaljit S. Bawa & Reinmar Seidler

Ashoka Trust for Research in Ecology and the Environment (ATREE), Bengaluru, 560 064, Indien

Kamaljit S. Bawa

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KSB und RS haben beide zur Konzeption, Recherche und Erstellung des Artikels beigetragen.

Korrespondenz mit Reinmar Seidler.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Communications Earth & Environment dankt Sylvia Helga Vetter und den anderen, anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit. Hauptredakteur: Aliénor Lavergne. Eine Peer-Review-Datei ist verfügbar.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Bawa, KS, Seidler, R. Nachhaltige Wege zur Neugestaltung der indischen Agrarsysteme. Commun Earth Environ 4, 262 (2023). https://doi.org/10.1038/s43247-023-00902-6

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Eingegangen: 31. Januar 2023

Angenommen: 19. Juni 2023

Veröffentlicht: 18. Juli 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-023-00902-6

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