Genügsame Alternative zu Baumwollpflanzen Mehr Hanf für weniger Wasser auf dem Feld

Etwa 2500 Liter Wasser braucht es, um ein Kilogramm Baumwolle zu produzieren. Hier gibt es viel Einsparpotenzial. Zum Beispiel, indem man stattdessen auf Hanf als Faserpflanze für die Textilindustrie setzt. Denn Hanfpflanzen nutzen Wasser etwa sechsmal effizienter für die Biomassebildung als Baumwolle, wie Forscher des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie nun gezeigt haben.

Potsdam – Drei niederschlagsarme Jahre in Folge haben den Blick auf die Verfügbarkeit von Wasser für die landwirtschaftliche Produktion geschärft. Angesichts des Klimawandels wird der Ruf nach einer nachhaltigen Wirtschaftsweise lauter, die einen sorgsamen Umgang mit dieser knappen Ressource ermöglicht. Dies impliziert auch, Pflanzenarten mit hohem Wasserbedarf durch solche zu ersetzen, die in der Lage sind, sprichwörtlich mehr aus jedem Tropfen Wasser herauszuholen.

Vielversprechend in dieser Hinsicht ist Hanf (Cannabis sativa L.). Früher eine weltweit verbreitete Pflanze für die Fasergewinnung, wurde Hanf im vergangenen Jahrhundert durch Baumwolle und später durch synthetische Fasern fast vollständig verdrängt. Der Baumwollanbau ist jedoch verbunden mit einem hohen Wasserbedarf von mindestens 750 mm Niederschlags- bzw. Bewässerungswasser pro Vegetationsperiode, einer häufig in Folge auftretenden Bodenversalzung und einem intensiven Pestizideinsatz. Hanf dagegen ist eine ertragreiche und im Hinblick auf Pflanzenschutz und Düngung vergleichsweise anspruchslose Mehrzweckpflanze.

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Hanfanbau im Trockenjahr 2018

Die Wassernutzung von Hanfpflanzen im Wachstumsverlauf ist bisher allerdings wenig erforscht. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) haben daher in einem Feldversuch die Wasserproduktivität zweier Hanfsorten untersucht: die an mitteleuropäische Standortbedingungen adaptierten Sorten Santhica 27 und Ivory.

Am ATB-Forschungsstandort Marquardt im Nordwesten Potsdams untersuchten die Wissenschaftler den Wasserbedarf der Hanfpflanzen. Die Region dort ist mit einem mittleren Jahresniederschlag von 579 mm eines der trockensten Anbaugebiete in Deutschland, der Grundwasserspiegel liegt 10 m unter der Geländeoberkante und der sandige Boden weist eine nur begrenzte Speicherkapazität für Wasser und Nährstoffe auf – ideale Voraussetzungen also für die Studie der ATB-Forscher. Die untersuchte Vegetationsperiode 2018 war zudem besonders trocken: Von Mai bis September fiel nur an sieben Tagen geringer Niederschlag von 0,7 bis 19,6 mm, sodass die Pflanzen anfangs noch künstlich bewässert werden mussten.

Parameter für die Wasserproduktivität

Für die Studie wurden neben meteorologischen Daten die Wasserverfügbarkeit aus dem Boden, Transpiration und volumetrischer Wassergehalt, der Blattflächenindex sowie pflanzenphysiologische Parameter wie der Gaswechsel, die Photosyntheseleistung und Reaktionen auf Umwelteinflüsse regelmäßig erfasst. Erstmals haben die Wissenschaftler mithilfe eines neuartigen Messaufbaus zudem den Kronendurchlass bestimmt, d.h. den Niederschlag, der das Blattdach durchdringt.

In die Berechnung der Wasserproduktivität – also der Beziehung zwischen dem Wasserbedarf und dem Aufbau von Trockenmasse – flossen alle Komponenten des Wasserzuflusses über Luft und Boden ein, die für das Pflanzenwachstum genutzt werden. Der gesamte Biomasseertrag sowie der faserenthaltende Bastanteil wurden unmittelbar nach der Ernte im September ermittelt.

Hanf braucht sechsmal weniger Wasser

Die Ergebnisse belegen, dass die durchschnittliche Wasserproduktivität von Industriehanf mit 2,4 kg Trockenmasse pro Kubikmeter genutztem Wasser sechsmal höher ist als die von Baumwolle (0,4 kg / m³). „Wir sehen, dass Hanf großes Potenzial für den Anbau an relativ trockenen Standorten bietet“, sagt Dr. Hans-Jörg Gusovius, Experte für Faserpflanzen am ATB. „Das macht Faserhanf interessant als umweltfreundliche Alternative zur Baumwolle, auch dank der geringeren Ansprüche an den Pflanzenschutz. Auch die hier verwendeten THC-freien und speziell für Wachstumsbedingungen in Europa gezüchteten Cannabis-Sorten sind für den Anbau auf eher trockenen Standorten geeignet.“

Um angesichts der zu erwartenden klimatischen Szenarien die Produktivität der Wassernutzung in der Landwirtschaft auf Betriebsebene weiter verbessern zu können, bestehe noch erheblicher Forschungsbedarf, betonen die Wissenschaftler. Schließlich sei die Studie nur ein kleiner Ausschnitt und spiegele lediglich die Bedingungen des Jahres 2018 für die Produktion an einem Standort wider. „Wir brauchen viel mehr Daten, um aus Einzelergebnissen Modelle für bestimmte Regionen, Managementpraktiken und Kulturpflanzenarten ableiten zu können. Damit könnten wir Landwirten Entscheidungsunterstützung bei der Optimierung der Wassernutzung bieten“, gibt Dr. Katrin Drastig, Hydrogeologin am ATB, einen Ausblick.

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Originalpublikation: Drastig, K.; Flemming, I.; Herppich, W.; Gusovius, H.: Study of water productivity of industrial hemp under hot and dry conditions in Brandenburg (Germany) in the year 2018, Water 11 (12): 1-21, 2020. DOI: 10.3390/w12112982

Weiterführende Literatur: Herppich, W.B., Gusovius, H.-J., Flemming, I., Drastig, K.: Effects of drought and heat on photosynthetic performance, water use and yield of two selected fiber hemp cultivars at a poor-soil site in Brandenburg (Germany), Agronomy 2020, 10, 1361, 2020. DOI: 10.3390/agronomy10091361

* H. Foltan, ATB Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie, 14469 Potsdam

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