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Landwirtschaftliche Verschmutzung

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Massentierhaltung in Kamperfehn (Landkreis Cloppenburg)
Wasserverschmutzung durch Milchwirtschaft in der Gegend von Wairarapa von Neu Seeland (2003)

Landwirtschaftliche Verschmutzung bezieht sich auf biotische und abiotische Nebenprodukte landwirtschaftlicher Praktiken, die zu einer Kontamination der Umwelt und der umgebenden Ökosysteme führen und Menschen und ihren wirtschaftlichen Interessen schaden. Die Verschmutzung kann aus einer Vielzahl von Quellen stammen, die von punktueller Wasserverschmutzung bis zu diffuseren Ursachen auf Landschaftsebene reichen. Sobald Schadstoffe in der Umwelt sind, können sie negative Auswirkungen auf umliegende Ökosysteme haben, z.B. Trinkwasser kontaminieren.[1]

Die verschiedenen Praktiken der Landwirtschaft spielen eine entscheidende Rolle bei der Menge und den Auswirkungen dieser Schadstoffe. Dazu gehören z.B. Tierhaltung, Überweidung und die Ausbringung von Pestiziden und Düngemitteln, und der Einsatz von Maschinen zur Bodenbearbeitung und Ernte.[2] Schadstoffe aus der Landwirtschaft beeinträchtigen die Wasserqualität stark und können in Seen, Flüssen, Feuchtgebieten und im Grundwasser gefunden werden. Dazu gehören Nährstoffe, Krankheitserreger, Pestizide, Metalle und Salze.[3] Durch Tierhaltung, insebesondere Massentierhaltung, können Bakterien und Krankheitserreger, aber auch Antibiotika und Nitrat, die sich in Gülle befinden, in Bäche und Grundwasser gelangen, wenn die Beweidung, die Lagerung von Gülle oder das Ausbringen von Gülle auf Feldern nicht ordnungsgemäß durchgeführt wird.[4] Luftverschmutzung, die durch Landwirtschaft verursacht wird, hat ebenso einen großen Einfluss auf den Klimawandel. Diese Bedenken sind ein zentraler Bestandteil des IPCC-Sonderberichts über Klimawandel und Landsysteme.[5]

Abiotische Ursachen[Bearbeiten]

Pestizide[Bearbeiten]

Versprühung von Pestiziden aus der Luft

Weltweit sind über 600 chemische Pflanzenschutzmittel (Pestizide) im Einsatz. Das sind Wirkstoffe, die auf landwirtschaftlichen Nutzflächen ausgebracht werden, um Schädlinge zu bekämpfen, die die Pflanzenproduktion stören. Zu Pestiziden gehören u.a. Herbizide, Fungizide und Insektizide.[6][7] Bodenverunreinigungen können auftreten, wenn Pestizide sich im Boden anreichern, wo sie mikrobielle Prozesse verändern, die die Aufnahme der Chemikalie durch die Pflanzen erhöhen und für Bodenorganismen giftig sein können. Pestizidrückstände (Metabolite) werden in Grundwasser und Nahrung nachgewiesen und können sich im Fettgewebe vom Menschen absetzen und Krankheiten auslösen. Pestizide können sich auch in Tieren anreichern, die kontaminierte Schädlinge und Bodenorganismen fressen. Darüber hinaus können Pestizide für nützliche Insekten wie Bestäuber und für natürliche Feinde von Schädlingen (d.h. Insekten, die Schädlinge fressen oder parasitieren) ebenso schädlich sein. Bienensterben wurde auch auf Pestizideinsatz zurückgeführt, sowie die Schädigung von Fischen und Wasservögeln. Insgesamt können Pestizide so in die Nahrungskette des Menschen gelangen, und zwar in pflanzliche, aber auch tierische Lebensmittel, wie Milch, Eier und Fleisch.[8][6]

Pestizid-Versickerung[Bearbeiten]

Die Versickerung von Pestiziden tritt auf, wenn sich Pestizide mit Wasser vermischen und durch den Boden wandern, wodurch Grundwasser kontaminiert werden kann. Die Menge der Versickerung ist abhängig von Boden- und Pestizideigenschaften sowie Niederschlags- und Bewässerungsmengen. Versickerung tritt am ehesten auf, wenn ein wasserlösliches Pestizid verwendet wird, wenn der Boden in der Regel sandig ist, oder wenn unmittelbar nach der Pestizidanwendung übermäßig bewässert wird. Die Versickerung von Pestiziden kann von behandelten Feldern stammen, aber auch von Bereichen, in denen Pestizide gemischt oder entsorgt werden oder Pestizidausbringungsmaschinen gereinigt werden.[9]

Dünger[Bearbeiten]

Düngeraufbringung mit Gülle

Düngemittel werden verwendet, um Pflanzen mit zusätzlichen Nährstoffquellen wie Stickstoff, Phosphor und Kalium zu versorgen, die Pflanzenwachstum fördern und Ernteerträge steigern sollen. Sie sind zwar vorteilhaft für das Pflanzenwachstum, können aber auch natürliche Kreisläufe von Nährstoffen und Mineralien stören und Risiken für die menschliche und ökologische Gesundheit darstellen. Düngemittel können ins Grundwasser und damit ins Trinkwasser gelangen, was zu gesundheitlichen Schäden bei Menschen führen kann.[10][1] Zu organischen Düngemitteln gehören tierische Ausscheidungen, wie Gülle und Stallmist, aber auch Mulch sowie kompostierte Bioabfälle und Klärschlämme. Synthetische Düngemittel hingegen werden durch technische Aufbereitung natürlicher Rohstoffe hergestellt. Handhabung, Lagerung und Ausbringung von Düngemitteln spielen eine Rolle bei der Verschmutzung der Umwelt. Stickstoff und Phosphor können sich negativ auf Bodenfruchtbarkeit und die Qualität der Gewässer auswirken. Die Herstellung von synthetischen Düngemitteln ist sehr energieaufwendig, was zur erhöhten ⁠Emission⁠ von Treibhausgasen führt.[10]

Stickstoff[Bearbeiten]

Stickstoffdünger versorgen Pflanzen mit Stickstoffformen, die für die Pflanzenaufnahme biologisch verfügbar sind; Nitrat und Ammonium. Dies erhöht die landwirtschaftliche Produktivität, kann sich aber auch negativ auf das Grund- und Oberflächenwasser, die Qualität der Luft und die Bodengesundheit auswirken. Nicht alle durch Dünger ausgebrachten Nährstoffe werden von den Pflanzen aufgenommen, wobei sich der Rest im Boden anreichert oder als Abfluss verloren geht. Nitratdünger geht aufgrund seiner hohen Löslichkeit schnell durch Abfluss an das Bodenprofil verloren.[11]

Hohe Ausbringungsmengen stickstoffhaltiger Düngemittel in Verbindung mit der hohen Wasserlöslichkeit von Nitrat führen zu einem verstärkten Abfluss in Oberflächengewässer sowie zu einer Versickerung ins Grundwasser und damit zu einer Grundwasserverschmutzung. Nitratwerte über 10 mg/l (10 ppm) im Grundwasser können bei Säuglingen das „Blue-Baby-Syndrom“ und möglicherweise Schilddrüsenerkrankungen und verschiedene Krebserkrankungen verursachen.[12] Die Stickstofffixierung, die atmosphärischen Stickstoff (N2) in biologisch verfügbarere Formen umwandelt, und die Denitrifikation, die biologisch verfügbare Stickstoffverbindungen in N2 und N2O umwandelt, sind zwei der wichtigsten Stoffwechselprozesse im Stickstoffkreislauf. Sie lassen Stickstoff zwischen der Atmosphäre, die zu etwa 78 % aus Stickstoff besteht, und der Biosphäre fließen. Weitere wichtige Prozesse im Stickstoffkreislauf sind Nitrifikation und Ammonifikation, die Ammonium in Nitrat bzw. Nitrit und organische Stoffe in Ammoniak umwandeln. Da diese Prozesse die Stickstoffkonzentrationen in den meisten Ökosystemen relativ stabil halten, kann ein großer Zustrom von Stickstoff aus landwirtschaftlichen Abwässern zu ernsthaften Störungen führen.[13]

Eine häufige Folge davon in aquatischen Ökosystemen ist die Eutrophierung (Erhöhung des Nährstoffgehalts) durch die Sauerstoffmangel hervorgerufen wird, was für viele Lebewesen schädlich oder sogar tödlich sein kann.[14] Durch Stickstoffdüngung können auch NH3-Gase (Ammoniak) in die Atmosphäre freigesetzt werden, die dann in Stickstoff-Verbindungen umgewandelt werden können. Größere Mengen davon können in der Atmosphäre zur Versauerung aquatischer Ökosysteme führen und beim Menschen verschiedene Atemprobleme verursachen. Düngung kann auch N2O (Lachgas) freisetzen, das ein Treibhausgas ist und die Zerstörung von Ozon (O3) in der Stratosphäre erleichtern kann.[15][16] Auch Böden, die Stickstoffdünger erhalten, können geschädigt werden. Eine Erhöhung des pflanzenverfügbaren Stickstoffs erhöht die Netto-Primärproduktion einer Nutzpflanze, was zur Steigerung der Aktivität der Bodenmikroben und letztendlich der Zunahme zersetzter Biomasse führt. Aufgrund dessen wird Gehalt an organischer Substanz im Boden verringert, was zu einer geringeren allgemeinen Bodengesundheit führt.[17]

Phosphat[Bearbeiten]

Die in der Landwirtschaft am häufigsten verwendete Form von Phosphordünger ist Phosphat (PO43−), das in synthetischen Verbindungen, die PO43− enthalten, oder in organischen Formen wie Gülle und Kompost angewendet wird.[18] Phosphor spielt eine wichtige Rolle bei Stoffwechselfunktionen und Energietransfer. Die meisten Organismen, einschließlich landwirtschaftlicher Nutzpflanzen, benötigen jedoch nur geringe Mengen an Phosphor, da sie sich in Ökosystemen mit relativ geringen Phosphormengen entwickelt haben.[19] Stickstoffüberschüsse in landwirtschaftlich genutzten Böden entstehen, wenn mehr gedüngt als von den Pflanzen entzogen wird und können in Grund- und Oberflächengewässer oder die Luft ausgetragen werden. Dort gefährdet der Dünger als Nitrat das Grundwasser und trägt zur Nährstoffüberversorgung (⁠Eutrophierung⁠) von Oberflächengewässern und Landökosystemen bei. Über die Luft gelangt Ammoniak in Ökosysteme, wo es ebenfalls eine eutrophierende und versauernde Wirkung hat. Entstehenden Treibhausgase beeinträchtigen außerdem das Klima, was wiederumg negative Auswirkungen auf die Landschaftsqualität und die Artenvielfalt hat.[20]

Stickstoff und Phosphor sind Auslöser von übermäßigem Wachstum von Wasserpflanzen und Algen, die Eutrophierung verursachen und das ökologische Gleichgewicht in den Gewässern aus der Balance bringen. Die Biodiversität der Gewässer wird geschädigt und besonders Fische leiden darunter, aber auch Wirbellose wie Flussperlmuscheln. Des Weiteren wird beim Zersetzen der Pflanzen sehr viel Sauerstoff verbraucht, der dann den aeroben Bakterien, die zum Abbau von Verunreinigungen im Gewässer Sauerstoff benötigen, fehlt. Die Gewässer verlieren so die Fähigkeit, sich selbst zu reinigen.[21]

Die Konzentration von Cadmium in phosphorhaltigen Düngemitteln kann ebenfalls problematisch sein. Die Verwendung von Düngemitteln mit hohem Cadmiumgehalt kann Böden und Pflanzen kontaminieren. Hersteller von phosphorhaltigen Düngemitteln bevorzugen daher Phosphatgestein basierend auf seinen Cadmiumgehalt,[22] das wiederum viel Fluorid enthält. Folglich erhöht die Verwendung von Phosphatdüngern die Fluoridkonzentrationen im Boden. Es wurde festgestellt, dass die Lebensmittelverunreinigung durch Fluorid im Dünger wenig besorgniserregend sein soll, da Pflanzen wenig Fluorid aus dem Boden aufnehmen. Es besteht allerdings die Möglichkeit einer Schädigung von Nutztieren, die Fluorid über Bodenmikroorganismen aufnehmen.[23]

Radioaktive Elemente[Bearbeiten]

Der radioaktive Gehalt von Phosphor-Dünger ist sehr unterschiedlich und hängt sowohl von deren Konzentration im Ausgangsmineral als auch vom Herstellungsprozess des Düngemittels ab. In Phosphor-Düngemitteln wurde das toxische Radionuklid Uran nachgewiesen. Wenn hohe Mengen an Phosphordünger verwendet werden, kann dies zu Uran-Konzentrationen in Böden und Abwässern führen, die um ein Vielfaches höher sind als normalerweise vorhanden. Die Folge steigender Uran-Mengen im Boden ist eine zunehmende Aufnahme von Uran über Pflanzen in die Nahrungskette. Wirtschaftsdünger (Gülle, Mist) enthalten nur geringe Mengen Uran, zum Teil weit unter zwei mg/kg, während Mineraldünger 13–191 mg/kg enthalten können, je nach Aufbereitung des Düngers.[24]

Organische Schadstoffe[Bearbeiten]

Organische Schadstoffe können direkt als Pflanzenschutzmittel oder indirekt als Verunreinigung in Hofdüngern oder Kompost in den Boden gelangen.[25] Gülle und Biofeststoffe enthalten viele Nährstoffe, die von Tieren und Menschen in Form von Nahrung aufgenommen wurden. Ihre Rückführung als Dünger bringt nicht nur Nährstoffe wie Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor in den Boden, sondern auch Verunreinigungen, wie Pharmazeutika,[26] die als organische Schadstoffe angesehen werden. Diese kommen von Natur aus im Boden nicht vor.[27] Zu Organischen Kontaminanten gehören auch Dioxine und Polychlorierte Biphenyle (PCB). Diese Schadstoffe sind langlebig und kommen vor allem in Böden und Sedimenten von Gewässern vor, wo sie sich anreichern und in die Nahrungskette gelangen können. [28]

Schwermetalle[Bearbeiten]

Schwermetalle gelten im Boden als Schadstoffe. Beispiele sind Kupfer, Zink, Nickel, Cadmium, Chrom, Blei, Arsen und Quecksilber, die in landwirtschaftlichen Systeme durch Düngemittel, organische Abfälle wie Gülle und industrielle Nebenproduktabfälle in den Boden gelangen können. Vor allem anorganische Düngemittel tragen zur Zufuhr von Schwermetallen in Böden dar.[29][30] Klärschlamm und Kompost sind teilweise am stärksten mit Schwermetallen belastet, während phosphorhaltiger Handelsdünger die höchsten Cadmium- und teilweise Chromgehalte aufweist.[31]

Landwirtschaftliche Techniken, wie z.B. Bewässerung, können zu einer Ansammlung von Selen (Se) führen, was dazu führen kann, dass stromabwärts gelegene Wasserreservoirs Konzentrationen von Selen enthalten, die für Wildtiere, Nutztiere und Menschen toxisch sind. Dieser Vorgang ist als "Kesterson-Effekt" bekannt, benannt nach dem Kesterson-Reservoir im San Joaquin Valley (Kalifornien, USA), das 1987 zur Giftmülldeponie erklärt wurde. Dort wurde 1983 eine extrem hohe Deformations- und Todesrate von Embryonen und Schlüpflingen von wilden Wasservögeln nachgewiesen.[32][33] In der Umwelt vorhandene Schwermetalle können von Pflanzen aufgenommen werden und somit in die Nahrungskette des Menschen gelangen.[34]

Bodenbearbeitung[Bearbeiten]

Erosion[Bearbeiten]

Erosion

Erosion ist ein natürlicher Prozess, der durch Bodenbearbeitung verstärkt wird. Landwirtschaftliche Prozesse tragen dazu bei, dass Böden anfälliger für Winderosion und Wassererosion sind. Durch Erosion werden Bodenpartikel durch Wind oder Wasser abgetragen und der Boden dadurch zunehmend zerstört. Wind weht die obersten Bodenschichten weg, was besonders feinkörnige Böden betrifft. Der Klimawandel trägt zur Winderosion bei, indem Böden austrocknen. Bei Abtragung von Böden durch Wasser zerschlagen Regentropfen die Bodenteilchen und reißen sie hangabwärts mit. Die Wassererosion wird verstärkt durch Wasser, das nicht mehr in den Boden einsickern kann und beim Abfließen über die Oberfläche tiefe Gräben entstehen lässt. Besonders anfällig sind offene Ackerflächen in Hanglage. Ungefähr 60-80 % der weltweiten Bodenerosion gehen zu Lasten der Bearbeitung durch den Menschen. Hauptfaktoren für Bodenerosion sind Überweidung durch übermäßiges Abgrasen von Pflanzen durch Nutztiere, Übernutzung von Ackerflächen und Entwaldung. Bodenerosion zerstört damit eine der wichtigsten natürlichen Lebensgrundlagen und zählt weltweit zu einem der bedeutendsten Problemen der Landwirtschaft.[35][36]

Sedimente und Schwebstoffe im Wasser[Bearbeiten]

Sedimente und Schwebstoffe werden u.a. durch Erosion bei intensiver Landwirtschaft und ineffizienter Bodenbedeckung hervorgerufen. Die Ansammlung von Sedimenten (Sedimentation) im Abflusswasser beeinflusst die Wasserqualität auf verschiedene Weise. Die entstehende Trübung durch Schwebstoffe, die durch Strömung in der Schwebe gehalten werden, kann die Lichtmenge begrenzen, die in das Wasser eindringt, was sich auf aquatische Biota auswirkt. Die Ernährungsgewohnheiten von Fischen können so beeinträchtigt und ihre Populationsdynamik beeinflusst werden. Schwebstoffe bestehen aus mineralischem oder organischem Material, transportieren Nähr- und Schadstoffe und lagern sich als Sedimente im Flussbett ab. Die Sedimentation wirkt sich auch auf den Transport und die Akkumulation von Schadstoffen aus, darunter Phosphor und verschiedene Pestizide.[37][38][39]

Stickstoffoxid-Emissionen[Bearbeiten]

Der Einsatz von Stickstoffdüngern führt zu biochemischen Prozessen im Boden. Nur etwa 40 % des mittels Kunstdünger in den Boden eingebrachten Stickstoffs wird von Nutzpflanzen aufgenommen, was zur Emission verschiedener Treibhausgase, u.a. Lachgas (N2O), führt. Lachgas ist als Treibhausgas etwa 300 mal so wirksam wie Kohlendioxid (CO2) und daher eine der wichtigsten Ursachen für den Klimawandel. Landwirtschaftliche Bewirtschaftungspraktiken können die Stickoxidemissionen beeinflussen, zum Beispiel durch Verwendung von organischen Düngemitteln, oder durch eine angemessenen Fruchtfolge.[40][41]

Biotische Ursachen[Bearbeiten]

Gasemissionen aus Gülle und Festmist[Bearbeiten]

Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen prognostiziert, dass 18 % der anthropogenen Treibhausgase direkt oder indirekt von der weltweiten Viehzucht stammen. Dieser Bericht weist darauf hin, dass die Emissionen der Viehzucht größer sind als die des Transportsektors. Während Nutztiere derzeit eine Rolle bei der Erzeugung von Treibhausgasemissionen spielen, wurde argumentiert, dass die Schätzungen eine Fehldarstellung sind.[42] Alternative Quellen behaupten, dass die FAO-Schätzungen zu niedrig seien und dass die weltweite Viehwirtschaft für bis zu 51 % der emittierten atmosphärischen Treibhausgase verantwortlich sein könnte, statt für nur 18 %.[43]

Das Kyoto-Protokoll zählt Methan (CH4) auf als eines von sechs Treibhausgasen.[16] In Deutschland stammen, laut einer Schätzung des Umweltbundesamtes aus dem Jahre 2021, rund 65 % der gesamten Methan (CH4)-Emissionen und 77 % der Lachgas (N2O)-Emissionen aus der Landwirtschaft. Den Hauptanteil der Treibhausgase emittiert vom Landwirtschaftssektor machen die Methan-Emissionen aus. Sie entstehen u.a. bei tierischen Verdauungsprozessen und der Behandlung von Wirtschaftsdünger.[44] Tierische Fäkalien (Gülle) gehören insgesamt zu den Hauptverursachern von Luft-, Boden- und Wasserverschmutzung.[45]

In 2016 verurteilte Der Europäische Gerichtshof (EuGH) Deutschland wegen Verstoßes gegen die EU-Nitratrichtlinie. Die Bundesrepublik hatte zu wenig gegen Nitratgehalte im Grundwasser unternommen und hätte zusätzliche Maßnahmen einleiten müssen, um die Gewässer zu schützen. Insgesamt war auf etwa einem Drittel der Fläche Deutschlands zu der Zeit das Grundwasser zu stark mit Nitrat belastet. Der EU-Grenzwert für Nitrat von 50 Milligramm pro Liter wurde überschritten.[46][45]

Bei der Ausbringung von Gülle als Dünger auf Feldern wird auch Ammoniak freigesetzt. Die Landwirtschaft ist mit ca. 95 Prozent an der Emission des Luftschadstoffs Ammoniak in Deutschland beteiligt. Wenn Ammoniak in die ⁠Atmosphäre⁠ gelangt, lagert es sich in Ökosystemen ab, wo es zu ungewollten Eutrophierungseffekten und zur ⁠Versauerung⁠ von Böden kommen kann. Ammoniak schädigt Pflanzen auch direkt über ihre Blattorgane.[47][48]

Biopestizide[Bearbeiten]

Biopestizide (biologische Pflanzenschutzmittel) sind Pestizide, die aus natürlichen Quellen (Tiere, Pflanzen, Mikroorganismen, bestimmte Mineralien) oder artspezifischen Insektenviren (Arthropodenviren) entwickelt werden[49] und die generell eine geringere Toxizität aufweisen und in der Umwelt leicht zerfallen.[50] Als Alternative zu chemischen Pestiziden können Biopestizide die landwirtschaftliche Gesamtverschmutzung reduzieren, da sie sicher zu handhaben sind, nützliche Wirbellose oder Wirbeltiere normalerweise nicht stark beeinträchtigen und eine kurze Verweildauer haben. Es bestehen jedoch Bedenken, dass Biopestizide negative Auswirkungen auf Populationen von bestimmten Nichtzielarten haben könnten.[51] Zudem können Bio-Pestizide Schwermetalle wie Kupfer enthalten. Durch Regenabwaschungen kann sich Kupfer im Boden anreichern und dort Regenwürmern und anderen Mikroorganismen schaden.[52] Kupfer, in Form der sogenannten Bordeauxbrühe, wird z.B. von Bio-Winzern eingesetzt, um Pilze wie den Falschen Mehltau zu bekämpfen.[53]

Nicht-heimische Arten[Bearbeiten]

Invasive Arten[Bearbeiten]

Erdmandelgras (Cyperus esculentus)

Der Einsatz von Neobiota (nicht-heimische Arten) in der Landwirtschaft hat dazu geführt, dass Schädlinge, Unkräuter und Krankheiten beabsichtigt oder unbeabsichtigt in neue Verbreitungsgebiete transportiert wurden. Wenn sie sich etablieren, können sie zu einer invasiven Art werden, die sich negativ auf Populationen einheimischer Arten auswirken und die landwirtschaftliche Produktion bedrohen können.[54][55] Indigene Arten sind gegenüber heimischen Schädlingen resistent, besitzen jedoch oft keine natürliche Abwehr gegenüber nicht-heimischen Organismen, was sich negativ auf ihren Bestand auswirken kann. Darüber hinaus konkurrieren eingeführte Arten mit den Heimischen um Nahrung und Lebensraum und können diese dadurch verdrängen.[56] Landwirtschaftlich eingeführte Arten können auch mit einheimischen Arten hybridisieren, was zu einem Rückgang der genetischen Biodiversität führt und die landwirtschaftliche Produktion bedroht. Lebensraumstörungen im Zusammenhang mit landwirtschaftlichen Praktiken selbst können ebenfalls die Etablierung dieser eingeführten Organismen erleichtern.[57]

Zum Beispiel soll der Transport von Hummeln, die in Europa gezüchtet und in die Vereinigten Staaten und Kanada verschifft wurden, um sie als kommerzielle Bestäuber zu verwenden, zur Einschleppung einer hochagressiven Variante eines Parasiten, des Pilzes Nosema bombi, geführt haben. Dieser könnte eine Rolle beim Rückgang der einheimischen Hummeln in Nordamerika spielen. Allerdings haben andere Untersuchungen die Einführung eines solchen Parasiten nicht unterstützt. Der Parasit soll in Hummel-Zuchtstationen in Nordamerika selbst gute Lebensbedingungen vorgefunden haben und zusammen mit anderen Stressfaktoren, wie Krankheitserreger, reduzierte Blütenressourcen, Klimawandel und Einsatz von Chemikalien in der Landwirtschaft die Hummelkolonien dezimiert haben.[58]

Kontaminierte Maschinen, Nutz- und Futtermittel sowie kontaminiertes Ernte- oder Weidesaatgut können ebenfalls zur Ausbreitung von Unkräutern führen. Zum Beispiel kann Erdmandelgras, das weltweit als eines der 20 gefährlichsten Unkräuter gilt, durch Bodenbearbeitungs- und Erntemaschinen auf den Feldern verschleppt. Die Vermehrung des Grases auf landwirtschaftlichen Flächen kann hohe Ernteeinbußen zur folge haben. Seine Bekämpfung ist schwierig.[59]

Biologische Schädlingsbekämpfung[Bearbeiten]

Aga-Kröte (Rhinella marina) ausgewachsenes Weibchen

Die Verwendung von biologischen Schädlingsbekämpfungsmitteln oder die Verwendung von Raubtieren, Parasiten und Krankheitserregern zur Bekämpfung von landwirtschaftlichen Schädlingen hat das Potenzial, die mit anderen Techniken, wie dem Einsatz von Pestiziden, verbundene landwirtschaftliche Verschmutzung zu verringern. Wurde ein nicht-natives Biokontrollmittel einmal freigesetzt, kann seine Einführung irreversibel sein. Darüber hinaus kann es schwierig sein, die Wechselwirkungen in komplexen Ökosystemen und potenzielle ökologische Auswirkungen vorherzusagen.

Ein Beispiel für ein Biokontrollprogramm, das zu ökologischen Schäden führte, fand in Nordamerika statt, wo ein Parasitoid von Schmetterlingen eingeführt wurde, um Zigeunermotten und Braunschwanzmotten zu kontrollieren. Dieser Parasitoid ist in der Lage, viele Schmetterlingsarten als Wirt zu nutzen, was wahrscheinlich zum Rückgang und zur Ausrottung mehrerer einheimischer Seidenmottenarten führte.[60]

Im Rahmen der biologischen Schädlingsbekämpfung wurde in 1935 die sogenannten Aga-Kröte nach Australien eingeführt, wo sie zur Reduktion eines Schädlings des Zuckerrohrs beitragen sollten. Die mittlerweile auf über 200 Millionen angewachsene Kröten-Population soll im empfindlichen Ökosystem von Australien zum Rückgang einiger einheimischer Arten beigetragen haben, z.B. von Schlangen und Waranen.[61]

Die internationale Suche nach potenziellen Biokontrollmitteln wird von Behörden wie dem European Biological Control Laboratory, dem United States Department of Agriculture/Agricultural Research Service (USDA/ARS), dem Commonwealth Institute of Biological Control und der International Organization for Biological Control of Noxious Plants and Animals unterstützt.[62]

Um Landwirtschaftliche Verschmutzung zu verhindern, sind vor der Einführung eines biologischen Schädlingsbekämpfungsmittels eine Quarantäne und umfangreiche Untersuchungen zur potenziellen Wirksamkeit und den ökologischen Auswirkungen des Organismus erforderlich. Eine Quarantäne ist ein von Ländern eingestztes Rechtsinstrument, das die Verbringung von befallenem Material aus Gebieten, in denen eine invasive Art vorkommt, in Gebiete einschränkt, in denen sie nicht vorkommt.[63][64]

Gentechnisch veränderte Organismen (GVO)[Bearbeiten]

(Oben) Nicht-transgene Erdnussblätter geschädigt durch Maiszünslerlarven. (Unten) Gentechnisch veränderte Erdnussblätter, durch Produktion von Bt-Toxinen vor solchem Befall geschützt.

Genetische Kontaminierung und Ökologische Auswirkungen[Bearbeiten]

Genetisch veränderte Pflanzen können durch Hybridisierung zu einer genetischen Kontamination einheimischer Pflanzenarten führen. Dies könnte zu einer verstärkten Verunkrautung der Pflanze oder zum Aussterben der heimischen Arten führen. Darüber hinaus kann die transgene Pflanze selbst zu einem Unkraut werden, wenn die Modifikation ihre Eignung in einer bestimmten Umgebung verbessert.[65]

Weitere potenzielle Risiken und Schäden von GVO auf Umwelt und Natur sind z.B. Bt-Resistenzen bei Zielorganismen, negative Effekte auf Nicht-Zielorganismen und potenzielle Gesundheitsrisiken für den Menschen. Bt-Protein-Gene werden aus Bacillus thuringiensis isoliert und auf Pflanzen übertragen, die dann in ihren Zellen einen für Schädlinge giftigen Wirkstoff produzieren. Es wird erwartet, dass sich Bt-resistente Schädlinge entwickeln werden, die dann den Einsatz von weiteren Pestiziden notwendig machen. Eine Studie ergab, in der die Auswirkungen von Bt-Maispollen getestet wurden. Larven des Monarchfalters, die sich auf Maisfeld-nahen mit Bt-Pollen bestäubten Laubblättern ernährten, waren von einer erhöhten Sterblichkeit betroffen.[65][66]

GVO als Werkzeug zur Reduzierung von Umweltverschmutzung[Bearbeiten]

Während es Bedenken hinsichtlich der Verwendung von GV-Produkten gibt, gibt es Versuche, diese für bestehenden Probleme der landwirtschaftlichen Tierhaltung einzusetzen. Eine der Hauptquellen der landwirtschaftlichen Umweltverschmutzung sind die Ausscheidungen von Nutztieren. Nach gentechnischer Veränderung der Verdauung des in Kanada entwickelten „Enviropig“-Ökoschweins enthielten dessen Ausscheidungen bis zu 66 Prozent weniger Phosphat als bei gewöhnlichen Schweinen. So sollte die Belastung von Grundwasser und Flüssen durch Gülle verringert werden.[67]

Gegen die gentechnische Veränderung von Tieren gibt es erhebliche ethische Bedenken.[68]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. ↑ 1,0 1,1 Was Ist Landwirtschaftliche Verschmutzung?.
  2. ↑ Umweltbelastungen der Landwirtschaft. Umweltbundesamt, abgerufen am 9. Mai 2022.
  3. ↑ Polluted Runoff: Nonpoint Source (NPS) Pollution.
  4. ↑ Düngung aus den Fugen.
  5. ↑ Climate Change and Land.
  6. ↑ 6,0 6,1 Fate of pesticides in soil and plant.
  7. ↑ Pestizide.
  8. ↑ Pestizide im Boden. In: Boden Fachzentrum. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  9. ↑ Fate of pesticides in soil and plant.
  10. ↑ 10,0 10,1 Düngemittel. In: Umweltbundesamt. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  11. ↑ A quick look at the nitrogen cycle and nitrogen fertilizer sources. In: Michigan State University. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  12. ↑ Mary H. Ward, Rena R. Jones, Jean D. Brender, Theo M. de Kok, Peter J. Weyer, Bernard T. Nolan, Cristina M. Villanueva, Simone G. van Breda: Drinking Water Nitrate and Human Health: An Updated Review. 23. Juli 2018, abgerufen am 8. Mai 2022.
  13. ↑ The Nitrogen Cycle: Processes, Players, and Human Impact. In: Nature Education. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  14. ↑ Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems. In: Science. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  15. ↑ Erisman, J.W., Galloway, J.N., Seitzinger, S., Bleeker, A., Dise, N.B., Petrescu, A.M., Leach, A.M., de Vries, W.: Consequences of human modification of the global nitrogen cycle. In: National Library of Medicine. 5. Juli 2013, abgerufen am 8. Mai 2022.
  16. ↑ 16,0 16,1 Die Treibhausgase. In: Umweltbundesamt. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  17. ↑ Global nitrogen and phosphorus fertilizer use for agriculture production in the past half century: shifted hot spots and nutrient imbalance. In: Earth System Science Data. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  18. ↑ Understanding phosphorus fertilizers. In: University of Minnesota Extension. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  19. ↑ Murray R. Hart, Bert F. Quin,* and M. Long Nguyen: Phosphorus Runoff from Agricultural Land and Direct Fertilizer Effects: A Review. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  20. ↑ Stickstoff. In: Umweltbundesamt. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  21. ↑ Eutrophierung: Wenn Gewässer umkippen. In: Blog Universität Koblenz. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  22. ↑ Swe Swe Mar, Masanori Okazaki: Investigation of Cd contents in several phosphate rocks used for the production of fertilizer. In: Microchemical Journal. Band 104, 1. September 2012, S. 17–21, doi:10.1016/j.microc.2012.03.020.
  23. ↑ Valeria Ochoa-Herrera, Qais Banihani, Glendy León, Chandra Khatri, James A. Field: Toxicity of fluoride to microorganisms in biological wastewater treatment systems. In: Water Research. Band 43, Nr. 13, 1. Juli 2009, S. 3177–3186, doi:10.1016/j.watres.2009.04.032.
  24. ↑ Uran auf dem Acker. In: Scinexx. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  25. ↑ Gubler, A., Keller, A., Wächter, D.,Bucheli, T.: Organische Schadstoffe in Böden. In: Agroscope. Schweizerische Eidgenossenschaft, 2016, abgerufen am 9. Mai 2022.
  26. ↑ OW US EPA: Sewage Sludge Surveys. 13. Juni 2019, abgerufen am 8. Mai 2022 (english).
  27. ↑ Bodenschadstoffe. In: Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  28. ↑ Dioxine und Polychlorierte Biphenyle (PCB) in der Umwelt. In: Umweltbundesamt. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  29. ↑ Zu viel Schwermetalle im Boden wegen Dünger und Pflanzenschutz. In: Bauern Zeitung. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  30. ↑ Vaibhav Srivastava, Abhijit Sarkar, Sonu Singh, Pooja Singh, Ademir S. F. de Araujo: Agroecological Responses of Heavy Metal Pollution with Special Emphasis on Soil Health and Plant Performances. In: Frontiers in Environmental Science. Band 5, 2017, ISSN 2296-665X, doi:10.3389/fenvs.2017.00064.
  31. ↑ Schwermetalle in Düngemitteln: Ein Diskussionsbeitrag. Direktion der öffentlichen Bauten des Kantons Zürich, abgerufen am 8. Mai 2022.
  32. ↑ Presser, T. S.: The Kesterson effect. In: Springer Link. 1994, abgerufen am 9. Mai 2022.
  33. ↑ Theresa S. Presser: The Kesterson Effect. 1. Mai 1994, doi:10.1007/bf02393872.
  34. ↑ UA-BW | Schwermetalle. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  35. ↑ Bodenerosion – Gefährlich und unterschätzt. In: Welthungerhilfe. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  36. ↑ Boden in Gefahr: Erosion in der Landwirtschaft. In: Bundesinformationszentrum Landwirtschaft. Abgerufen am 8. Mai 2022.
  37. ↑ Abrantes, N., Pereira, R., Goncalves, F.: Occurrence of Pesticides in Water, Sediments, and Fish Tissues in a Lake Surrounded by Agricultural Lands: Concerning Risks to Humans and Ecological Receptors. 30. Januar 2010, abgerufen am 9. Mai 2022.
  38. ↑ Schwebstoff und Sediment. Bazerisches Landesamt für Umwelt, abgerufen am 9. Mai 2022.
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