Life Cycle Assessment of Rice Cultivation in Acid Sulfate Tidal Swamplands: A Case Study from Barito Kuala, South Kalimantan, Indonesia
Diese Studie bewertet die Treibhausgasemissionen über den Lebenszyklus des Reisanbaus in Barito Kuala, Indonesien, und zeigt auf, dass während eine Biochar-basierte Bewirtschaftung mit geringem Input die flächenbezogenen Emissionen minimiert, kompostangereicherte Praktiken die niedrigste ertragsbezogene Intensität bieten, wobei beide Ergebnisse stark von der Stickstoffnutzungseffizienz und der angewendten spezifischen Funktionseinheit abhängen.
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Reis ist das Grundnahrungsmittel für Milliarden von Menschen, aber sein Anbau geht mit einem hohen ökologischen Preis einher. Wenn Felder zur Kultivierung des Korns überflutet werden, schafft der wassergesättigte Boden eine Umgebung, in der Bakterien Methan produzieren, ein potentes Treibhausgas, das Wärme in der Atmosphäre einschließt. Gleichzeitig setzen die Düngemittel, die Landwirte zur Steigerung der Erträge verwenden, ein weiteres starkes Gas namens Distickstoffoxid frei. Jahrzehntelang haben Wissenschaftler versucht zu verstehen, wie man mehr Reis anbauen kann, während man weniger dieser Gase freisetzt, doch die meisten Studien konzentrierten sich auf bewässerte Felder, auf denen die Wasserstände sorgfältig kontrolliert werden. Dies hinterlässt eine große Wissenslücke in Bezug auf Gezeiten-Sümpfe, in denen das Wasser mit den Ozeantiden steigt und fällt und die Bodenchemie einzigartig sauer ist. Diese Bedingungen schaffen eine andere Art von landwirtschaftlicher Herausforderung – eine, bei der der natürliche Rhythmus der Gezeiten das Verhalten des Bodens diktiert –, doch nur wenige Forscher haben genau gemessen, wie viel klimaschädliches Gas diese spezifischen Felder produzieren.
In der Region Barito Kuala in Süd-Kalimantan, Indonesien, bauen Landwirte Reis unter genau diesen Bedingungen an, auf Land, das täglich von den Gezeiten beeinflusst wird und auf einem Boden liegt, der reich an Schwefel ist, der sauer werden kann, wenn er der Luft ausgesetzt wird. Ein Team von Forschern der Universitas Lambung Mangkurat beschloss, die Klimafolgen des hier angebauten Reises zu untersuchen, indem sie vier verschiedene Arten verglichen, wie Landwirte ihre Felder bewirtschaften. Sie betrachteten nicht nur die endgültige Ernte; sie verfolgten den gesamten Prozess vom Moment an, als der Dünger und der Brennstoff hergestellt wurden, bis zum Zeitpunkt der Reisernte, eine Methode, die als Lebenszyklusanalyse bekannt ist. Ihr Ziel war es zu sehen, welcher Bewirtschaftungsstil die geringste Menge an Treibhausgasen produzierte, sowohl im Gesamten pro Feld als auch pro Tonne produziertem Reis. Sie untersuchten die derzeitigen Methoden, die von lokalen Landwirten angewandt werden, einen Standardansatz, der nur chemische Düngemittel verwendet, eine verbesserte Methode, die Kompost hinzufügt, und eine Low-Input-Methode, die Biochar (Pflanzenkohle) verwendet, eine Art Holzkohle, die aus Reishülsen hergestellt wird.
Die Forscher fanden heraus, dass die Art und Weise, wie man Erfolg misst, die Antwort darauf verändert, welche Methode die beste ist. Wenn man die Gesamtmenge des freigesetzten Gases aus einer einzigen Hektar Land betrachtet, war die Low-Input-Methode unter Verwendung von Biochar die sauberste, da sie insgesamt die geringste Menge an Treibhausgasen freisetzte. Diese Methode lieferte jedoch auch den geringsten Anteil an Reis, was bedeutete, dass die Umweltkosten pro Kilogramm Lebensmittel tatsächlich recht hoch waren. Im Gegensatz dazu produzierte die verbesserte Methode, die eine Mischung aus Kompost aus Stroh, Unkraut und Rinderdung verwendete, den höchsten Reisertrag. Als die Forscher die Emissionen basierend auf der produzierten Menge an Lebensmitteln berechneten, erwies sich diese kompostbasierte Methode als die effizienteste, da sie pro Tonne geerntetem Reis das geringste Gas freisetzte. Die derzeitigen Praktiken, die von lokalen Landwirten angewendet werden und die das direkte Hinzufügen von frischem Stroh und Unkraut auf das Feld beinhalteten, erwiesen sich als die umweltschädlichste Option von allen, da sie sowohl die höchste Gesamtgasmenge als auch die höchste Menge pro Tonne Reis freisetzten.
Die Studie ergab, dass sich die Quelle der Verschmutzung verschiebt, je nachdem, wie der Reis angebaut wird. In den Feldern, die von lokalen Landwirten bewirtschaftet wurden, war das Hauptproblem Methan, das massiv anstieg, weil die frische organische Substanz, die dem Boden hinzugefügt wurde, die Bakterien fütterte, die das Gas produzieren. In den Feldern, in denen chemische Düngemittel verwendet wurden, verlagerte sich das Hauptproblem zu Distickstoffoxid und der Energie, die für die Herstellung des Düngers benötigt wird. Dies deutet darauf hin, dass es keine einzige magische Lösung für alle Landwirte gibt. Wenn das Ziel darin besteht, die Gesamtemissionen eines bestimmten Stück Landes so gering wie möglich zu halten, funktioniert die Low-Input-Methode am besten, selbst wenn sie weniger Nahrung liefert. Aber wenn das Ziel darin besteht, die meisten Menschen mit der geringsten Klimabelastung pro Mahlzeit zu ernähren, ist die kompostbasierte Methode überlegen, vorausgesetzt, der Kompost wird korrekt hergestellt. Die Forscher merkten an, dass der Nutzen der Kompostmethode stark vom exakten Stickstoffgehalt des verwendeten Komposts abhängt, der je nach Herstellung variieren kann.
Eines der wichtigsten Ergebnisse ist, dass die Qualität der dem Boden hinzugefügten organischen Substanz eine immense Rolle spielt. Die Landwirte, die frisches, unzersetztes Pflanzenmaterial hinzufügten, sahen einen massiven Anstieg der Methanemissionen, wahrscheinlich weil das frische Material eine leichte Nahrungsquelle für methanproduzierende Bakterien darstellte. Im Gegensatz dazu verwendete die verbesserte Methode Kompost, der bereits zersetzt war, was zu wesentlich niedrigeren Methanwerten führte. Die Studie hob auch hervor, dass eine bloße Reduzierung der Düngermenge nicht immer die Antwort ist; in den gedüngten Szenarien waren die Produktion des Düngers selbst und die direkten Emissionen aus dem Boden die dominierenden Quellen der Verschmutzung. Dies deutet auf die Notwendigkeit eines besseren Stickstoffmanagements hin, um sicherzustellen, dass der Dünger effizient genutzt wird, damit weniger davon in die Luft verschwendet wird.
Die Forscher waren sorgfältig darauf bedacht, festzuhalten, dass ihre Ergebnisse spezifisch für die von ihnen getesteten Behandlungen an diesem einen Standort sind und nicht ohne weitere Studien automatisch auf jeden anderen Hof in der Region übertragen werden können. Sie wiesen auch darauf hin, dass ihre Berechnungen für einige Gase auf Standardwerten basierten und nicht auf direkten Messungen jeder einzelnen Schwankung im Boden, was bedeutet, dass es noch gewisse Unsicherheiten in den exakten Zahlen gibt. Der Vergleich zwischen den verschiedenen Methoden bleibt jedoch klar. Die Studie zeigt, dass die Wahl der Bewirtschaftungsstrategie in diesen komplexen Gezeiten-Sümpfen einen Kompromiss zwischen den Gesamtemissionen des Landes und der Effizienz der Lebensmittelproduktion darstellt. Sie legt nahe, dass der Übergang von frischen organischen Zusätzen hin zu gut verwaltetem Kompost oder die Suche nach Wegen zur Verbesserung der Stickstoffnutzung die Klimabilanz des Reisanbaus in diesen einzigartigen und lebenswichtigen Ökosystemen erheblich reduzieren könnte.
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