Vor der großangelegten russischen Invasion im Jahr 2022 war die Ukraine der weltweit sechst- bzw. siebtgrößte Mais- und Weizenproduzent und stellte mehr als 30 Prozent der globalen Sonnenblumensaatgutproduktion, wie die Daten des USDA Foreign Agricultural Service zeigen. Darüber hinaus trug die Landwirtschaft vor Kriegsbeginn rund 10 Prozent zum Bruttoinlandsprodukt (BIP) und 42 Prozent zum Exportwert der Ukraine bei. Überdies waren nach Angaben des Staatlichen Statistikdienstes der Ukraine (SSSU) vor dem Krieg etwa drei Millionen Ukrainerinnen und Ukrainer, also fast 20 Prozent der Erwerbsbevölkerung, in der Landwirtschaft beschäftigt.

Die russische Invasion führte zu erheblichen Verlusten in der landwirtschaftlichen Produktion der Ukraine. Nach Angaben der Weltbank schrumpfte die Wertschöpfung des ukrainischen Agrarsektors zwischen 2021 und 2022 um 28 Prozent. Die pflanzliche Erzeugung ging zurück, weil zum einen die Anbauflächen nicht mehr bewirtschaftet werden konnten und zum anderen, weil die Ernteerträge aufgrund des geringeren Einsatzes landwirtschaftlicher Betriebsmittel (z. B. Pflanzenschutz, Düngemittel) sanken. Die statistischen Jahresberichte des SSSU bilden den Rückgang der Anbauflächen und der Erträge der wichtigsten Kulturpflanzen, aus denen sich die Produktionsverluste vor und nach der russischen Invasion ableiten lassen, auf regionaler Ebene (Oblast) ab. Die statistische Berichterstattung erfolgt allerdings mit zeitlicher Verzögerung, ist räumlich wenig detailliert und anfällig für Ungenauigkeiten. Zusätzlich erlauben die amtlichen Statistiken keine Unterscheidung zwischen den aufgegebenen und den noch bewirtschafteten Anbauflächen, die sich auf ukrainischem Gebiet und in den russisch besetzten Gebieten der Ukraine befinden. Öffentlich finanzierte Satellitenplattformen wie die des Copernicus-Programms der Europäischen Union (EU) können diese wichtige Lücke schließen, da sie Bildmaterial mit hoher räumlicher Auflösung und häufigen Wiederholungen für große Gebiete in nahezu Echtzeit und kostenfrei bereitstellen.

Dieser Beitrag fasst zunächst die Auswirkungen des Krieges auf die pflanzliche Produktion in der gesamten Ukraine anhand offizieller statistischer Daten zusammen. Dann richtet sich der Fokus auf die Frontlinie, um, ergänzt mit Informationen aus Satellitenbildern, die direkten Auswirkungen des Krieges auf die Änderungen in den Anbauflächen noch konkreter abzuschätzen. Ein solches Monitoring mit Satellitenbildern macht die Auswertung der Auswirkungen des Krieges auf die pflanzliche Produktion in der Ukraine schneller und genauer.

Auswirkungen der russischen Invasion auf die Pflanzenproduktion in der Ukraine

Offiziellen Statistiken zufolge ernteten die ukrainischen Landwirte im Jahr 2022 54 Millionen Tonnen Getreide und damit deutlich weniger als in den Jahren vor dem Kriegsausbruch (Abb. 1). Die Produktion von Weizen und Mais im Wirtschaftsjahr 2022/2023 ist nach Angaben des SSSU im Vergleich zum Vorjahr um 37 Prozent gesunken. Die landwirtschaftlichen Betriebe im Süden und Osten sind durch den Krieg besonders stark beeinträchtigt. Hier befinden sich auch die produktivsten und am intensivsten genutzten landwirtschaftlichen Flächen.

Die Aufgabe von Anbauflächen erfolgt, wenn deren Bewirtschaftung physisch gefährlich, unrentabel oder logistisch nicht mehr machbar ist. Der Anbau wird beispielsweise unrentabel, wenn der Krieg zur Zerstörung wichtiger landwirtschaftlicher Infrastrukturen (z. B. von Silos oder Maschinen) geführt hat, wenn die Arbeitskräfte aus den Konfliktgebieten weggezogen sind oder zum Militär einberufen wurden. Eine erhebliche Gefahr sind auch unter der Erdoberfläche verborgene nicht explodierte Landminen und Granaten. Häufig berichten Medien über ukrainische Landwirtinnen und Landwirte sowie Landarbeiterinnen und Landwirte, die auch weit entfernt von der Frontlinie durch Explosionen auf den Feldern getötet oder verwundet wurden.

Nach Angaben des SSSU verringerte sich im Jahr 2022 die gesamte Anbaufläche in der Ukraine im Vorjahresvergleich um 52.000 km2 bzw. um 18 Prozent (Abb. 2). In diesen Daten wird jedoch nicht zwischen den aufgegebenen Anbauflächen unter ukrainischer Kontrolle und den Anbauflächen in von der Russischen Föderation besetzten Gebieten unterschieden. Seit Frühjahr 2022 befinden sich allerdings fast drei Viertel der Gebiete der Oblaste Cherson und Saporischschja unter russischer Besatzung, obwohl ihre Verwaltungszentren weiterhin unter ukrainischer Kontrolle stehen. Russland eroberte fast das gesamte Gebiet der Oblast Luhansk (zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Beitrags im Herbst 2023 sind weniger als 2 Prozent unter ukrainischer Kontrolle) und kontrollierte 57 Prozent der Oblast Donezk. Es wird also deutlich, dass sich ein erheblicher Teil des gemeldeten Rückgangs der Anbaufläche in von der Russischen Föderation besetzten Gebieten befindet. Die russische Regierungszeitung Rossijskaja Gaseta berichtete im April 2023 von 13.000 km2 Ackerland im russisch besetzten Teil der Oblast Cherson, von denen rund 1.200 km2 (9 Prozent) aufgegeben wurden.

Im Gegensatz dazu vergrößerten sich die Anbauflächen in Regionen, die weit von der Frontlinie und den Grenzen zu Russland und Belarus entfernt liegen, wie z. B. in der Westukraine an der Grenze zu Polen und Rumänien (Abb. 2). Dies könnte darauf hindeuten, dass einige landwirtschaftliche Betriebe einen Teil ihrer Aktivitäten in sicherere Regionen verlagert und dort begonnen haben, Grenzertragsflächen zu erschließen.

Auch die geringere Landnutzungsintensität trug zum Rückgang der landwirtschaftlichen Produktion bei: Die Produktion von Stickstoffdüngern sank nach Angaben der ukrainischen Behörden im Jahr 2022 im Vergleich zum Vorjahr fast um das Fünffache, vor allem weil der größte ukrainische Produzent, das Azot-Werk in Sjewjerodonezk im Jahr 2022 von Russland besetzt wurde. Stickstoffdünger aus Russland und Belarus war nicht mehr verfügbar, und die Preise für importierte Stickstoffdünger waren aufgrund des teureren Erdgases und der Abwertung der ukrainischen Hrywnja deutlich höher. Nach Angaben des Ukrainian Agribusiness Club importierte die Ukraine im Jahr 2021 außerdem 69 Prozent ihrer Kalidünger aus Belarus. Infolgedessen sank der Verbrauch von Stickstoff- und Kalidüngern in der Ukraine 2022 im Vergleich zu 2021 um 50 bis 70 Prozent, so ein Experte von Group DF, dem größten Hersteller von Stickstoffdünger in der Ukraine.

Die Auswirkungen der geringeren Einsatzintensität auf die landwirtschaftlichen Erträge traten im ganzen Land auf, wie Daten des SSSU auf Oblastebene zeigen. Leider sind räumlich feiner differenzierte Daten hierzu bislang nicht verfügbar. Auch bleibt unklar, welcher Anteil der Ertragsschwankungen kriegsbedingt ist, da auch die witterungsbedingten Ertragsschwankungen in der Ukraine beträchtlich sind und zum Beispiel bis zu 60 Prozent der Ertragsschwankungen bei Weizen erklären (Schierhorn et al., 2021). In der Südostukraine sind außerdem niedrige Erträge oft auf die häufigen Dürren zurückzuführen. Ein Teil der Ertragseinbußen im Jahr 2022 war ebenfalls auf ungünstige Witterungsbedingungen für die meisten Kulturen zurückzuführen: Ein kalter Frühling, eine Sommerdürre im Süden und ein regnerischer Herbst, der die Ernte behinderte und verzögerte. Aus diesen Gründen waren die größten Ertragsrückgänge nicht in den am stärksten vom Krieg betroffenen Oblasten zu verzeichnen, sondern im südwestlichen Teil des Landes, wo die ungünstigen Witterungsbedingungen stärker ausgeprägt waren (Abb. 3).

Satellitenfernerkundung zum Monitoring von Anbauflächen entlang der Frontlinie

Seit mehr als 50 Jahren ist die Satellitenfernerkundung zentral für das Monitoring von Veränderungen der Bodenbedeckung, der natürlichen Ökosysteme sowie der Verteilung und des Zustands landwirtschaftlicher Nutzpflanzen. Die Analyse von Satellitenbildern ist auch ideal geeignet, um durch Kriege verursachte Veränderungen der Landoberfläche zu überwachen, insbesondere wenn sich diese Schäden über große Gebiete erstrecken und vom Weltraum aus deutlich sichtbar sind. Die Bereitstellung hochauflösender, umsonst und frei verfügbarer Bilder in nahezu Echtzeit wie zum Beispiel der Sentinel-Bilder, auf die über Copernicus (die Erdbeobachtungskomponente des EU-Raumfahrtprogramms) zugegriffen werden kann, oder die Landsat-Bilder des Landsat-Programms der NASA ermöglichen eine genaue und zeitnahe Bewertung von Veränderungen der Bodenbedeckung ohne umfangreiche Feldarbeit. Cloud-Speicher- und Computing-Plattformen wie Google Earth Engine (GEE) ermöglichen den kostenlosen Zugang zu den riesigen Bilddatenarchiven und bieten Werkzeuge für die Bildanalyse, einschließlich Algorithmen für die Bildvorverarbeitung, etwa zur automatischen Maskierung von Wolken und Schatten.

Wir bewerten nun das Ausmaß der aufgegebenen Anbauflächen in einem Gürtel entlang der Frontlinie, der die fünf Oblaste umfasst, die unmittelbar von den laufenden Kriegshandlungen betroffen sind (Charkiw, Luhansk, Donezk, Saporischschja, Cherson). Wir schätzen die Aufgabe von Anbauflächen mit Sentinel-Bildern entlang der Frontlinie in den von der Ukraine und von Russland kontrollierten Gebieten. Um die Verteilung der Anbauflächen im Jahr 2021 zu schätzen, verwenden wir Daten aus dem WorldCover 2021 Projekt der European Space Agency (ESA). Im Gegensatz zu kultivierten Anbauflächen, die durch ein Mosaik von Feldern mit unterschiedlichen Anbauformen in verschiedenen Wachstumsstadien gekennzeichnet sind, werden verlassene Anbauflächen von natürlicher Vegetation überwuchert und weisen in der Regel ein einheitlicheres Muster auf. Bei ausreichend hohen Sommerniederschlägen können aufgelassene Ackerflächen im Durchschnitt während der gesamten Vegetationsperiode grüner erscheinen als bewirtschaftete Felder. Verlassene Ackerflächen sind in der Mitte des Sentinel-2-Kompositbildes in Abbildung 4 aus dem Sommer 2023 deutlich zu erkennen.

Während einige Anbauflächen in den Oblasten Donezk und Luhansk in der Ostukraine bereits nach Beginn der Feindseligkeiten im Jahr 2014 aufgegeben wurden, wurden nach der großangelegten Invasion im Jahr 2022 zusätzlich beträchtliche Anbauflächen nicht mehr bewirtschaftet, insbesondere in Saporischschja und im westlichen Teil der Oblast Donezk. Dies sind allesamt Gebiete, die seit Anfang 2022 und bis heute im Mittelpunkt der militärischen Auseinandersetzungen stehen. Infolgedessen hat sich auf beiden Seiten der Frontlinie ein etwa 60 km breiter Gürtel aus verlassenem Land gebildet, der sich in den letzten anderthalb Jahren kaum verändert hat (Abb. 5). Auf beiden Seiten der Frontlinie befinden sich ausgedehnte militärische Befestigungen und Minenfelder, was die Rekultivierung dieser Flächen selbst nach dem Ende der Feindseligkeiten zu einer schwierigen und kostspieligen Aufgabe machen wird.

Kurz nach ihrem Einmarsch im Februar 2022 eroberten die russischen Streitkräfte fast die Hälfte der Oblast Charkiw, wodurch der Ackerbau in dieser Region zum großen Teil unterbunden wurde. Große Gebiete von Charkiw wurden später im Jahr von ukrainischen Truppen befreit. Angesichts der vergleichsweise geringen Intensität der Kämpfe und der kurzen russischen Besatzungsdauer wurde der Ackerbau in dieser Region bereits zu einem großen Teil wieder aufgenommen (Abb. 5). Lediglich die Anbauflächen im äußersten Osten der Oblast Charkiw liegen aufgrund ihrer Nähe zur heutigen Frontlinie noch brach.

Ein Gürtel verlassener Anbauflächen entstand auch an beiden Ufern des stromabwärts gelegenen Flusses Dnipro in der Oblast Cherson. Die Aufgabe von Anbauflächen ist in dieser Region jedoch weniger umfangreich, da der Fluss eine natürliche Barriere bildet, die die Intensität der Kämpfe abschwächt.

Wir schätzen den Gesamtumfang der aufgegebenen Anbauflächen im entlang der Frontlinie analysierten Gebiet auf 13.900 km2, von denen 8.000 km2 (57 Prozent) im ukrainisch kontrollierten Gebiet liegen (Abb. 5, 6). Weitere 52.400 km2 kultivierter Anbauflächen auf ukrainischem Boden befinden sich seit Kriegsausbruch auf Russisch besetztem Gebiet. Der Gesamtverlust an ukrainischen Anbauflächen (sowohl aufgegebene als auch von Russland übernommene) beläuft sich somit auf mehr als 60.000 km2 oder 18 Prozent der gesamten Anbaufläche der Ukraine im Jahr 2021.

Ausblick

Die künftige Entwicklung der Anbauflächen wird von der unvorhersehbaren Dynamik des Krieges und der Dauer der Feindseligkeiten abhängen. Verlagerungen der Frontlinie, der Bau von Befestigungsanlagen und erhebliche Schäden an der Infrastruktur könnten dazu führen, dass weitere Anbauflächen aufgegeben werden und die landwirtschaftliche Produktion weiter zurückgeht. Um solche Veränderungen zeitnah, zu geringen Kosten und exakt während Kriegszeiten zu messen, bilden Informationen aus der Satellitenfernerkundung eine wichtige Ergänzung zu offiziellen Statistiken und betrieblichen Daten. Ein weiterer Vorteil ist, dass Fernerkundungsbilder unabhängig von der Situation vor Ort erfasst und umgehend ausgewertet werden können.

Derzeit fehlen aktuelle und zuverlässige statistische Daten zur Situation der Anbauflächen in den russisch besetzten Gebieten. Die Satellitenfernerkundung kann auch diese Informationslücken schließen und wird bereits zum Monitoring der pflanzlichen Erzeugung in der Ukraine eingesetzt: So veröffentlichte beispielsweise das NASA Earth Observatory für das Jahr 2022 satellitengestützte Schätzungen der pflanzlichen Erzeugung in der Ukraine und in den von Russland besetzten Gebieten. Allerdings werden diese Daten nicht regelmäßig generiert. Auch die Gemeinsame Forschungsstelle (GFS) der EU verwendet Satellitendaten für ihre Prognosen zum aktuellen Stand der ukrainischen Pflanzenproduktion (siehe Claverie et al., 2023).

Künftige Anstrengungen sollten auf die Einrichtung eines satellitengestützten Überwachungssystems gerichtet sein, das Satellitendaten nahezu in Echtzeit automatisiert und kontinuierlich verarbeitet, um Veränderungen lange vor dem Eintreffen von Betriebs- oder statistischen Daten zu erkennen. Ein solches Überwachungssystem könnte in die offizielle Berichtsroutine integriert werden, um zuverlässigere und zeitnahe statistische Informationen zu liefern. Satellitenbilder können auch dabei helfen, den Umfang der Schäden an aufgegebenen Anbauflächen abzuschätzen und die Möglichkeit ihrer Wiederherstellung zu bewerten.

Fortgeschrittene Methoden der Bildverarbeitung und -analyse, insbesondere Methoden des maschinellen Lernens, bieten im Vergleich zu traditionellen statistischen Ansätzen mehr Flexibilität, Vielseitigkeit und Robustheit und ermöglichen die Ableitung wertvoller Informationen, z. B. über die aktuelle Ausdehnung der Anbauflächen und bestimmter Kulturen. Investitionen in die Überwachung von Anbauflächen sollten zudem mit dem Aufbau von personellen Ressourcen einhergehen. Damit könnten Radarbilder, die unabhängig von der Bewölkung valide Informationen liefern, optimal genutzt und satellitengestützte Informationen und Feldberichte angemessen harmonisiert werden. Außerdem sollte die Sammlung von Schulungs- und Validierungsdaten für die hochauflösende Überwachung von Kulturpflanzen, zum Beispiel direkt von Maschinendaten landwirtschaftlicher Betriebe, hohe Priorität erhalten. Ein funktionierendes System für das Monitoring der Anbaukulturen wird auch die Einrichtung eines Parzelleninformationssystems (Land Parcel Information System, LPIS) erleichtern. Dieses ist ein Eckpfeiler für das Verwaltungs- und Kontrollsystem (Integrated Administration and Control System, IACS) der EU, das Voraussetzung für die Auszahlung der EU-Agrarsubventionen nach einem möglichen EU-Beitritt wäre.