Integrierte Szenarienstudie zum Wasser-Energie-Nahrung-Ökosystem-Nexus im Donaueinzugsgebiet am Beispiel der Maisbewässerung

Der Wasser-Energie-Nahrung-Ökosystem-Nexus ist ein interdisziplinärer Ansatz, der die enge Verknüpfung von Wasser, Energieproduktion, Landwirtschaft und Ökosystemen erforscht. Zur Unterstützung der Ziele für Nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (UN Sustainable Development Goals, SDGs), die vielfach direkte oder indirekte Bezüge zu Wasser aufweisen, ist eine integrative Betrachtung des Nexus für eine ausgewogene und umweltverträgliche Nutzung von Wasserressourcen unerlässlich.

Die Landwirtschaft als wasserintensivster Sektor dominiert die globale Süßwasserentnahme. Im Donaueinzugsgebiet führen heterogene klimatische Bedingungen zu einer heterogenen Wasserverfügbarkeit und zu einem Wettbewerb um gemeinsame Wasserressourcen zwischen verschiedenen Sektoren sowie zwischen flussaufwärts und flussabwärts gelegenen Ländern. Eine Ausweitung der landwirtschaftlichen Bewässerung im Donaueinzugsgebiet kann die Wasserkonkurrenz im Nexus verschärfen.

Mit dem prozessbasierten hydro-agroökologischen Modell PROMET simulieren wir Szenarien mit großflächiger Maisbewässerung auf der aktuellen Maisanbaufläche im Donaueinzugsgebiet, wobei das Bewässerungswasser aus Flüssen entnommen wird. Dabei analysieren wir die Auswirkungen auf den Ertrag und die Wassernutzungseffizienz von Mais, auf den Abfluss in den Flüssen und auf die Energieerzeugung in stromabwärts gelegenen Wasserkraftwerken.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Maisbewässerung den Abfluss teilweise drastisch reduziert, zur Verletzung ökologischer Mindestabflüsse führt und damit schwerwiegende Folgen für die Süßwasserökologie flussabwärts haben kann. Selbst bei Einhaltung der ökologischen Mindestabflüsse sind bei bewässertem Mais beträchtliche Ertragssteigerungen gegenüber dem Regenfeldbau zu erwarten. Die Energieerzeugung aus Wasserkraft sinkt durch die Abflussreduzierung nur geringfügig. Der zusätzliche finanzielle Umsatz in der Landwirtschaft durch die Maisbewässerung überwiegt die Umsatzverluste in der Wasserkraft deutlich. Zusätzlich eröffnet die Bewässerung ein erhebliches Einsparpotenzial der landwirtschaftlichen Fläche, da die derzeitige Maisproduktion im Donaueinzugsgebiet auf weniger als der Hälfte der produktivsten Maisanbaufläche durch Bewässerung gedeckt und die restliche Fläche der Natur überlassen werden kann.

Unsere Ergebnisse verdeutlichen, dass eine verbesserte Wassernutzungseffizienz essentiell ist, um die Wasserkonkurrenz im Nexus zu reduzieren und ein nachhaltiges Nexus-Management im Donaueinzugsgebiet zu ermöglichen. Dies ist von zunehmender Bedeutung angesichts der erwarteten Verschärfung der Wasserkonkurrenz durch die projizierte zunehmende Wasserknappheit infolge des Klimawandels.