High Rice Nahrungsproduktion im Hochhaus Prof. Dr. Joachim Sauerborn Innovative Landwirtschaft für die Zukunft High Rice Nahrungsproduktion im Hochhaus Prof. Dr. Joachim Sauerborn Universität Hohenheim Fakultät Agrarwissenschaften Institut für Pflanzenproduktion und Agrarökologie in den Tropen und Subtropen joachim.sauerborn@uni-hohenheim.de www.nytimes.com/slideshow/2008/07/15/science/0715-FARMING_5.html

2050 2000 1950 Weltbevölkerung wächst stetig Innovative Landwirtschaft für die Zukunft 2050 2000 1950 2.000 m2 2.700 m2 5.100 m2 Weltbevölkerung ≈ 9 Milliarden 6 Milliarden 2,8 Milliarden Fläche pro Person Weltbevölkerung wächst stetig Weltweite Ackerfläche ist begrenzt Pro-Kopf-Fläche zur Ernährungs- sicherung wird kontinuierlich kleiner

Der weltweite Bedarf an Getreide wird sich fast verdoppeln von jetzt 2800 auf 5500 Millionen Tonnen pro Jahr. Nonhebel, S., Kastner, T. (2011) Livestock Science 139: 3-10. Bevölkerung (gesamt) 2050: 9,3 Mrd. Bevölkerung urban 2050: 6,4 Mrd. Bevölkerung ländlich 2050: 2,9 Mrd. 3 Innovative Landwirtschaft für die Zukunft Urbanisierung nimmt zu Bis 2050 wird sich auf globaler Ebene das Verhältnis von städtischer zu ländlicher Bevölkerung vermutlich wandeln von 30:70 (1950) hin zu 70:30 (UN, 2011) Quelle: FAOSTAT, 2012

4 Urbanisierung verursacht den Verlust von 1,6-3,3 Z w i s c h e n 2 0 1 1 u n d 2 0 5 0 w i r d d i e s t ä d t i s c h e B e v ö l k e r u n g d e r E r d e u m 2 , 6 M r d . s t e i g e n , v o n 3 , 6 a u f 6 , 3 M r d . M e n s c h e n . M i t j e d e r z u s ä t z l i c h e n P e r s o n e r w a r t e t m a n e i n e n Z u w a c h s a n v e r s i e g e l t e r F l ä c h e v o n 0 , 0 2 3 h a ( M o o r e e t a l . , 2 0 1 2 ) . Innovative Landwirtschaft für die Zukunft Zielkonflikt: Ackerland - Bauland Urbanisierung verursacht den Verlust von 1,6-3,3 Mha Ackerfläche pro Jahr. Source: Lambin & Meyfroidt 2011, PNAS 108, 3465-72

Unter Skyfarming sind lediglich 2583 ha nötig (1,55 Millionen t Reis dividiert durch 600t). Hinzu kommt die notwendige Fläche für Windpark ≈ 10ha bzw. PV-Anlage ≈30ha pro Skyfarm Pro Tag benötigt man 170 LKW (40Tonner mit 25 t Zuladung), um die Stadt mit 4247t Reis zu versorgen. 5 Innovative Landwirtschaft für die Zukunft Beispiel: Metropole Manila Einwohner: 12 Millionen Fläche: 639 km2 Reiskonsum pro Kopf und Jahr: 129 kg Entspricht ca. 1,55 Millionen t pro Jahr * Entspricht 4079 km2 à 3,8 t Reis ha-1 Entspricht 6,4 x Fläche Manila Quelle: DLR *(ca 62.000 LKW (40t mit 25t Zuladung) pro Jahr oder 170LKW pro Tag

Anbaupraktiken und mit derzeitigen Sorten wird der Klimawandel in den Innovative Landwirtschaft für die Zukunft Landwirtschaftliche Produktion Unter den heutigen Anbaupraktiken und mit derzeitigen Sorten wird der Klimawandel in den meisten Ländern bis 2050 zur Reduktion der globalen landwirtschaftlichen Erträge um 9% führen. (Rost et al., Environ. Res. Lett. 4 (2009) 044002) Source: Mueller et al., 2009

Wir wohnen vertikal, warum nicht auch unsere Nahrungsmittel in Innovative Landwirtschaft für die Zukunft Nahrungsproduktion im Hochhaus Wir wohnen vertikal, warum nicht auch unsere Nahrungsmittel in mehrstöckigen Häusern anbauen? Produktion in einem geschlossenen System erlaubt Kreislaufwirtschaft und sichere Ernten. Entwurf: Gundula Schieber, Universität Stuttgart

Substratfreies Pflanzsystem Wurzeln hängen frei im Raum Innovative Landwirtschaft für die Zukunft Sky-Rice Substratfreies Pflanzsystem Wurzeln hängen frei im Raum Wasser- und Nährstoffversorgung der Wurzeln erfolgt über Vernebelung Entwurf: G. Schieber, Universität Stuttgart

Konventionelle Landwirtschaft 9 Pesticide use in Asia and Latinamerica ca 3-7 kg a.i. per ha; Africa ca 1 kg a.i. We used in our calculation 3 and 1 kg a.i. respectively (PAN 2010) Schwermetalle aus Düngern: As, Pb, Cd, Cr, Ni, Hg, Tl, Cu, Zn, U (Dittrich & Klose 2008, Schwermetalle in Düngemitteln, Schriftenreihe der sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft Heft 3/2008) Zur Erzeugung von 1t Reis benötigt man ca 15 Kg N (Fairhurst 2007, Rice - A practical guide to nutrient management, IRRI) Klimagase sind v.a. Methan aus Nassreisanbau. Hinzu kommen Lachgas aus der Düngung Die derzeitige Reisanbaufläche (163 Mio ha) entspricht der Größe des IRAN H2O-Verbrauch: Tuong et al. 2005; De Datta, 1981 Principles and Practices of Rice Production.Int. Rice Res Inst., J. Wiley, New York Efficiency of urea-N in rice culture is 30–40% (Choudhury and Kennedy 2005 Communications in Soil Science and Plant Analysis, 36: 1625–1639). Low N-use efficiency is attributed mainly to ammonia volatilization, denitrification, leaching, and runoff losses Biodiversity loss compared to unconverted habitat: Fargione et al. 2010_The Ecological Impact of Biofuels Annu. Rev. Ecol. Syst. 41- 351-77 Flächenbedarf für Windkraft ca. 10 ha bzw. für Photovoltaik ca 45 ha pro Skyfarm Berechnung von Andy Innovative Landwirtschaft für die Zukunft Vergleich von Ökobilanzparametern Reisproduktion Konventionelle Landwirtschaft Skyfarm (1 ha Grundfläche, 20 Etagen) Ertrag t ha-1 Grundfläche a-1 4,41 600 Flächenbedarf für Reisprod. (global) Tsd km2 1.6301 120-380* Nutzungseffizienz (Urea)Dünger % 30 – 403 >90 Klimagasemissionen Mio. t CO2eq a-1 4991 gering bei EE** Schwermetalleintrag aus Dünger*** mg ha-1 a-1 3.1754 Spuren Pestizideinsatz in der Reisprod. (global) Tsd t a.i. 4675 Wasserbedarf l kg-1 Korn Biodiversitätsverlust vs Natur % pro Fläche 9106 ≈60 90 100 1 FAOSTAT 2013; 2Fargione et al. 2010; 3 Choudhury and Kennedy 2005 ; 4 Dittrich & Klose 2008, Fairhurst 2007; 5 PAN 2010; 6 Tuong et al. 2005; De Datta, 1981 * incl. Windpark (3MW Anlagen) bzw. Photovoltaik (16% Modulwirkungsgrad); ** EE = Erneuerbare Energien *** As, Pb, Cd, Cr, Ni, Hg, Tl, Cu, Zn, U berechnet in mg ha-1 auf Basis empfohlener NPK Düngung zur Erzeugung von 1t Reis

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