03. Juni 2026
Aktuelle Ertragsmodelle unterschätzen systematisch den Wasserbedarf für die Bewässerung von Nutzpflanzen – mit potenziell gravierenden Folgen für die globale Ernährungssicherheit. Das zeigt eine neue Untersuchung des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) sowie des Global Change Research Institute (CAS), die im Fachjournal Nature Water veröffentlicht wurde. Die Forschenden identifizieren drei zentrale Schwachstellen in aktuellen Modellen, die zu falschen Prognosen führen könnten.
Ertragsmodelle, die den Wasserbedarf von Nutzpflanzen für Folgenabschätzungen zum Klimawandel berechnen, arbeiten häufig mit standardisierten automatischen Bewässerungsschemata. Diese gehen davon aus, dass Felder immer dann bewässert werden, wenn der Boden einen bestimmten Feuchtigkeitsgrad unterschreitet. „Diese Modelle betrachten Wasser als eine Ressource, die direkt am Feld verfügbar ist – ähnlich wie Regen“, erklärt Dr. Ehsan Eyshi Rezaei, Hauptautor der Studie. „Doch in der Realität ist Wasser eine laterale Ressource: Es fließt in Flüssen, wird aus Grundwasserleitern gepumpt oder in Reservoirs gespeichert. Die Verfügbarkeit hängt davon ab, wie viel Wasser andere Nutzer im selben Einzugsgebiet entnehmen.“
Beispiel: Ein Modell berechnet für ein Flussgebiet, dass alle Felder ausreichend bewässert werden können. Doch in der Praxis entnehmen Landwirtinnen und Landwirte flussaufwärts so viel Wasser, dass flussabwärts nicht mehr genug übrigbleibt. Die Folge: Die Modelle überschätzen die Pufferwirkung von Bewässerung, besonders in wasserlimitierten Regionen.
Temperaturunterschiede: Warum Pflanzen mehr Wasser brauchen als angenommen
Bewässerte Nutzpflanzen sind durch Verdunstungskälte oft 3 bis 6 Grad kühler als die umgebende Luft. Dieser Effekt ist besonders bei Hitzewellen relevant, wenn die Verdunstungsrate hoch ist. „Die meisten Modelle nutzen die Lufttemperatur, um den Wasserbedarf zu berechnen“, sagt Rezaei. „Doch Pflanzen halten unter ihrem Blätterdach eine kühlere Temperatur aufrecht was den Wasserbedarf erhöht.“ Zwei Effekte verstärken dieses Problem:
- Erhöhter Verdunstungsbedarf: Je wärmer die Luft, desto mehr Wasser muss verdunsten, um den Kühleffekt aufrechtzuerhalten.
- Verlängerte Wachstumsphase: Kühlere Bestandstemperaturen verlangsamen die Entwicklung der Pflanzen, was den Bewässerungszeitraum ausdehnt.
Effizienzlücken: Warum Bewässerung in der Praxis oft ineffizient ist
In Ertragsmodellen wird die Bewässerungseffizienz in der Regel als fester Wert behandelt. Die Effizienz ist jedoch klimabedingt, da in einer wärmeren Atmosphäre mit höherem Wasserdampfdruckdefizit ein größerer Teil des ausgebrachten Wassers verdunstet oder abdriftet, bevor es die Wurzeln erreicht, sodass weniger Wasser bei der Kulturpflanze ankommt, als die Modelle annehmen. In Regionen mit hohem Einkommen wie Europa oder den USA, wo die Bewässerung gut gesteuert wird, überwiegen diese klimabedingten physikalischen Verluste. In ressourcenarmen Regionen dominiert ein zweites Problem: hier gibt es in der Praxis häufig Hindernisse für den Einsatz von Bewässerungssystemen, die zu einer ineffizienten Bewässerung führen:
- Logistische Herausforderungen: Geteilte Wasserpumpen oder begrenzte Infrastruktur.
- Wasserrechte: Priorisierung bestimmter Kulturen (z. B. Gemüse statt Grundnahrungsmitteln).
- Kosten: Hohe Betriebskosten führen dazu, dass Landwirtinnen und Landwirte Wasser nach dem Wert der Ernte verteilen.
„Modelle gehen von optimalen Bedingungen aus, doch in der Praxis ist die Wasserverteilung ungleichmäßig“, sagt Rezaei. „Die verschiedenen Lücken weisen in entgegengesetzte Richtungen, doch insgesamt führen sie dazu, dass wir entweder den Wasserbedarf unterschätzen oder die Regionen, in denen Anpassungsmaßnahmen scheitern werden.“
Folgen für die Ernährungssicherheit
Die Autoren betonen, dass dies kein Argument gegen die Bewässerung ist, sondern ein Aufruf zu einer realistischeren Bewertung. Die Instrumente für eine bessere Bewertung sind bereits vorhanden: Ertragsmodelle wurden bereits erfolgreich mit Energiebilanz- und hydrologischen Modellen verknüpft. Doch diese Modelle werden in den groß angelegten Bewertungen, die als Grundlage für die Politik zur Ernährungssicherheit und für Investitionen in die Bewässerung dienen, nur selten genutzt.
Die Studie zeigt, dass aktuelle Prognosen zum Wasserbedarf mit großen Unsicherheiten behaftet sind. „Wenn wir uns auf diese Modelle verlassen, riskieren wir, dass Bewässerungssysteme nicht ausreichend dimensioniert sind“, warnt Rezaei. Besonders betroffen sind Regionen, die bereits heute unter Wasserknappheit leiden, wie Teile Indiens oder der USA.
Die Forschenden fordern:
- Bessere Daten: Messungen der tatsächlichen Bewässerungspraxis und Wasserverfügbarkeit.
- Realistischere Modelle: Kopplung von Klimamodellen mit hydrologischen Daten, um laterale Wasserflüsse abzubilden.
- Lokale Anpassung: Berücksichtigung sozialer und wirtschaftlicher Faktoren in der Planung.
Projektpartner:
- Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF), Müncheberg
- Universität Potsdam, Institut für Biochemie und Biologie
- Global Change Research Institute CAS, Brno (Tschechien)
Weitere Informationen:
DOI: https://doi.org/10.1038/s44221-026-00642-9
Hinweis zum Text:
Dies ist eine mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz erstellte Zusammenfassung des Originaltextes:
Eyshi Rezaei, E., Nendel, C. (2025). Gaps in irrigation representation constrain projections of water security under climate change. Nature Water.
https://doi.org/10.1038/s44221-026-00642-9
Der Text wurde unter den Gesichtspunkten der KI-Regelungen am ZALF sorgfältig überprüft und überarbeitet.
