Forschung für eine klimafreundlichere Landwirtschaft

Ohne landwirtschaftliche Produkte können wir nicht leben. Doch die Viehhaltung trägt beträchtlich zu den globalen Treibhausgas-Emissionen bei. Wissenschaftler untersuchen deshalb in einem Freilandversuch die Gasflüsse bei Kühen.

Grasende Kühe während der Treibhausgas-Studie

Diese Kühe sind Teil einer Studie über die Entstehung von Treibhausgasen in der Landwirtschaft. Sie tragen ein GPS-Gerät am Halfter, mit dem alle fünf Sekunden ihre Position erfasst wird. Bild: Agroscope Liebefeld-Posieux

Autoabgase, Kohlekraftwerke und Urwaldrodung sind schlecht fürs Klima, das ist bekannt. Durch die Tierhaltung für die Milch- und Fleischproduktion werden jedoch ebenfalls grosse Mengen an klimaschädlichen Gasen freigesetzt, darunter Lachgas (N2O), Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4). Wissenschaftler haben berechnet, dass die Landwirtschaft heute für 13,5 Prozent der weltweiten Treibhausgas-Emissionen verantwortlich ist. Damit trägt sie etwa gleich stark zum Klimawandel bei wie sämtliche Autos, Flugzeuge und anderen Transportmittel zusammen.

Freilandversuch für exaktere Emissionswerte

Messungen zu landwirtschaftlichen Treibhausgasen werden in sogenannten Emissions-Inventaren gesammelt. Die Werte sind jedoch immer nur Annäherungen an die tatsächlichen Gasemissionen, denn sie basieren auf Messungen an einzelnen Tieren und Simulationen von Stoffflüssen. Um Werte zu ermitteln, die der Realität besser entsprechen, führt die nationale Forschungsanstalt Agroscope in Posieux mit finanzieller Unterstützung des Schweizer Nationalfonds einen ersten Freilandversuch zur Messung von Treibhausgasen bei Kühen durch. Im Versuch soll geklärt werden, wie hoch der Beitrag von Kühen am Kohlendioxid- und Methanfluss auf einer Grasweide tatsächlich ist und wie dieser gemessen werden kann. Die Forschungsanstalt in Posieux ist der ideale Ort für einen solchen Versuch. Über hundert Mitarbeiter erforschen dort in Ställen, in Labors und in Büros die Tierernährung, die Milch- und Fleischproduktion sowie Fragen der Lebensmittelsicherheit. 85 Milchkühe, über 600 Schweine und 20 Schafe sind in den Ställen der Forschungsanstalt untergebracht und Auslauf zum Weiden finden die Tiere auf den eigenen Feldern in der Umgebung.

Versuchsaufbau Treibhausgasmessungen

Schema des Versuchsaufbaus: Die Methan- und CO2-Flüsse der Kühe und des Graslands werden kontinuierlich gemessen und ausgewertet. Grafik: Agroscope Liebefeld-Posieux

Zehn Millionen Datenpunkte pro Tag

Für den Treibhausgas-Versuch haben die Wissenschaftler 20 Milchkühe mit einem Messhalfter bestückt, das mit mehreren Sensoren ausgestattet ist, darunter einem GPS, über das die Position und die Bewegung der Kühe alle fünf Sekunden erfasst werden. Weitere Sensoren am Maul messen gleichzeitig, ob die Kuh frisst, wiederkäut oder trinkt. Das ist wichtig. Denn um berechnen zu können, welche Gase tatsächlich durch die Tiere abgegeben werden, müssen die Forscher nicht nur wissen, wo sich die Kühe aufhalten, sondern auch, wie aktiv sie zu verschiedenen
Tageszeiten sind. Die Kühe sind ja nicht die einzigen Treibhausgas-Produzenten; das verwelkende Gras gibt über absterbende Biomaterie ebenfalls CO2 ab. Gleichzeitig nimmt es über die Photosynthese aber auch kontinuierlich wieder CO2 auf. Dadurch steigt die Komplexität der Messung während des Feldversuchs beträchtlich. Damit die Emissionen der Tiere später von den Treibhausgas-Emissionen und -absorptionen der Grasflächen getrennt werden können, registriert ein Messturm auf dem Feld die gesamthaften Gasflüsse über eine Fläche von rund 1000 m2. Insgesamt sammeln die Forscher über zehn Millionen Datenpunkte pro Tag.

Weniger Fleisch essen

Die ausgewerteten Daten sollen dazu dienen, die Emissionsinventare zu verbessern und Forschern und Landwirten neue Erkenntnisse dazu liefern, wie Treibhausgase auf dem Bauernhof am effektivsten reduziert werden können. Der Agroscope-Physiker Albrecht Neftel betont jedoch: «Trotz möglichen Anpassungen auf dem Feld: Wenn wir die Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft wirklich reduzieren wollen, müssen wir in erster Linie weniger Fleisch essen.»

Methanproduktion von Kühen

Methan (CH4) ist 25mal so klimaschädlich wie Kohlendioxid (CO2) und wird vor allem durch die Landwirtschaft verursacht. So ist die Tierhaltung zur Produktion von Milch und Fleisch in der Schweiz für den grössten Anteil der Methan-Emissionen verantwortlich: Kühe sind Wiederkäuer und können – anders als der Mensch – Gras und sogar Stroh «verdauen». Dazu nutzen sie viele Milliarden Bakterien, die den sogenannten Pansen, einer von vier Mägen der Kuh, bevölkern. Als Nebenprodukte der Verdauung entstehen Methan und Kohlendioxid Gase, welche die Kühe an ihre Umgebung abgeben. Eine Kuh, mit einer Milchleistung von 10 000 Litern im Jahr setzt bis zu 155 kg Methan pro Jahr frei, was der klimaschädlichen Wirkung von 3875 kg CO2 entspricht. Gleichviel CO2 wird von einem modernen Auto während einer Strecke von 38 750 Kilometern ausgestossen.

Text: SATW / Samuel Schläfli
Quelle: Technoscope 3/13: Agrartechnik. Technoscope ist das Technikmagazin der SATW für Jugendliche

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