Studie zu Leguminosen - Bundesverband Deutscher

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Studie zu Leguminosen - Bundesverband Deutscher

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Arbeitspapier zu den Züchtungserfolgen bei Körnerleguminosen und zur
Notwendigkeit einer lückenlosen Erhebung von Nachbaugebühren für geschützte Sorten
Dr. Christoph Algermissen
November 2019

Inhalt
1. Einleitung_________________________________________________ 4
2. Überblick zur Züchtung bei Körnerleguminosen___________________ 6 2.1 Ackerbohne (Vicia faba)_______________________________________ 6
2.1.1 Bedeutung der Ackerbohne in Deutschland___________________ 6 2.1.2 Rückblick Ackerbohnenzüchtung____________________________ 7 2.1.3 Ausblick zur Züchtung im Bereich Ackerbohne________________ 10 2.2 Futtererbse (Pisum sativum)___________________________________ 11 2.2.1 Bedeutung der Futtererbse in Deutschland___________________ 11 2.2.2 Rückblick Futtererbsenzüchtung___________________________ 11 2.2.3 Ausblick zur Züchtung im Bereich Futtererbse_________________ 15 2.3 Lupine (Lupinus)____________________________________________ 15 2.3.1 Bedeutung der Lupine in Deutschland______________________ 15 2.3.2 Rückblick Lupinenzüchtung ______________________________ 16 2.3.3 Ausblick zur Züchtung im Bereich Lupine____________________ 18
3. Zukünftige Herausforderungen im Ackerbau und Beitrag der Körnerleguminosen___________________________ 18
3.1 Zunahme der Restriktionen im Bereich Pflanzenschutz______________ 18 3.2 Einsparungen im Bereich Düngung_____________________________ 19 3.3 Klimawandel______________________________________________ 20 3.4 Steigerung der Biodiversität___________________________________ 20 3.5 Protein in der Humanernährung_______________________________ 21
4. Zusammenfassung_________________________________________ 22
5. Quellenverzeichnis_________________________________________ 23
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1. Einleitung
Die Züchtung landwirtschaftlicher Kulturen ist so alt, wie es die Landwirtschaft selbst ist. Per Definition versteht man unter Züchtung jede „genetisch bedingte Veränderung von Pflanzen, die auf bewusster Selektion durch den Menschen beruht“ (BECKER, 1993). Frei nach dem Motto „Die Guten ins Töpfchen, die Schlechten ins Kröpfchen“ hat der Landwirt seit jeher mit der Auslese der besten Körner seiner Ernte die Grundlage für die neue Aussaat gelegt. Für eine zukunftsfähige Landwirtschaft war und ist aber eine weitaus größere Anstrengung im Bereich der Züchtung notwendig, die in der heutigen Zeit durch professionelle Züchtungsunternehmen durchgeführt wird. Mit den daraus entstehenden Sorten können Landwirte immer erfolgreicher produzieren und bleiben auf lange Sicht wettbewerbsfähig.
Der Zentralausschuss der deutschen Landwirtschaft (Deutscher Bauernverband, DBV; Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft, DLG; Deutscher Raiffeisenverband, DRV; Verband der Landwirtschaftskammern, VLK; Zentralverband Gartenbau, ZVG) unterstreicht in seiner im Jahr 2018 veröffentlichten Ackerbaustrategie die Notwendigkeit von Innovation in der Pflanzenzüchtung (ANONYMUS, 2018a). Der Ausschuss strebt den Einsatz von zertifiziertem Saatgut an und steht für ein starkes Sortenschutzrecht. Erst durch die Erteilung des Sortenschutzes wird das Eigentumsrecht eines Züchters an einer Sorte anerkannt. Viele Zuchtbetriebe und damit auch viel genetische Variation kann durch einen aktiven Sortenschutz erhalten bleiben. Dabei darf das Recht auf Sortenschutz nicht mit dem Patentrecht verwechselt werden, welches die Verwendung einer Sorte ohne Zustimmung des Patentinhabers untersagt.
Das deutsche und das europäische Sortenschutzrecht von 1991 machen den Nachbau von geschützten Sorten von der Wahrung der berechtigten Interessen des Züchters abhängig. Somit muss für die Wiederverwendung der eigenen Ernte als Saatgut eine Nachbaugebühr in Höhe der halben Lizenzgebühr gezahlt werden. Lizenz- und Nachbaugebühren sind folglich die einzigen Einnahmequellen für ein Zuchtunternehmen, um die laufenden Kosten der geleisteten Zuchtarbeit zu decken und in neue Sorten zu investieren, zum Beispiel bei Körnerleguminosen.
Für den Landwirt ist die Verwendung von zertifiziertem Saatgut also immer auch eine Investition in die Zukunft. Darüber hinaus erwirbt er gesicherte Saatgutqualität. Körnerleguminosensaatgut ist empfindlich. Unsachgemäße Behandlung, wie z. B. zu hohe Fallhöhen beim Transport oder zu hohe Temperaturen bei der Trocknung, kann die Keimfähigkeit signifikant reduzieren. Ackerbohnen, Futtererbsen, Lupinen und Sojabohnen sind die bedeutendsten Körnerleguminosen in Deutschland und werden auf einer Fläche von circa 174.000 ha angebaut (ANONYMUS, 2019a). Die Sojabohne ist dabei die Kultur mit der jüngsten Anbauhistorie und erfährt seit dem Jahr 2013 einen stetigen Flächenzuwachs (Abb. 1). Im Vergleich zu den etablierten Kulturen des Marktfruchtbaus, wie Winterweizen (2,9 Mio. ha, Stand 2018) und Wintergerste (1,2 Mio. ha), oder dem Mais im Futterbausektor (2,2 Mio. ha) spielen die Körnerleguminosen eine untergeordnete Rolle, sollten aber aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften eine größere Beachtung finden.
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Anbaufläche [ha] 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017

180,000 160,000 140,000 120,000 100,000 80,000 60,000 40,000 20,000
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Ackerbohne

Futtererbse

Lupine

Sojabohne

Abb. 1: Anbaufläche der wichtigsten Körnerleguminosenarten Ackerbohne, Futtererbse, Lupine und Sojabohne in Deutschland von 1961–2018, fehlende offizielle Anbauzahlen für Lupine von 1995–2002, Sojabohne erst ab 1989, fehlende Anbauzahlen von 2003–2005 (ANONYMUS 2019a; ANONYMUS 2019d)

Sojabohnen mit deutschem oder europäischem Sortenschutz unterliegen nicht der gebührenbasierten Nachbauregelung, dürfen also nicht nachgebaut werden. In den nachfolgenden Ausführungen werden sie daher nicht weiter betrachtet.
Die Investition in die Körnerleguminosenzüchtung ist dabei eine Investition in die Zukunft, da Ackerbohnen, Erbsen und Co. eine zentrale Rolle bei den derzeitigen Herausforderungen im Ackerbau spielen. Fruchtfolgekrankheiten, die bei den etablierten Ackerkulturen vermehrt auftreten, können durch den Einbau einer Hülsenfrucht gezielt reduziert werden und damit einen Beitrag zum integrierten Pflanzenschutz leisten. Weitere phytosanitäre Vorteile im Bereich von Verungrasung sind durch eine Leguminose als zusätzliche Sommerkultur besser in den Griff zu bekommen. In puncto CO2-Einsparung hat die Leguminose eine Stickstoff-Eigenversorgung im Verbund mit Knöllchenbakterien, die keine zusätzliche mineralische N-Düngung der Kultur notwendig macht und noch zusätzlichen Stickstoff für die nachfolgende Frucht zur Verfügung stellt. Nicht zuletzt können Hülsenfrüchte als blühende Pflanzen einen positiven Beitrag zum Fortbestand von wild lebenden Bestäuberinsekten liefern und somit zur Steigerung der Biodiversität in der Agrarlandschaft führen. Es ist daher sinnvoll, über die Integration von Körnerleguminosen in die Fruchtfolge nachzudenken, wenn alle Eigenschaften dieser Kulturart über den gesamten Marktfruchtanbau eines Betriebes gesehen werden.
Zu beachten ist allerdings, dass der Anbau von Körnerleguminosen aufgrund der sog. „Leguminosenmüdigkeit“ Anbaupausen von 5 bis 6 Jahren einhalten sollte. Welche Bedeutung Körnerleguminosen in der heutigen Zeit haben, kann anhand von zwei Begebenheiten besonders hervorgehoben werden: Zum einen verfolgt die Bundesregierung mit der 2016 aufgelegten Eiweißpflanzenstrategie eine gezielte Förderung des Anbaus von Körnerleguminosen, unterstützt durch zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten und Forschungsprojekte (ANONYMUS, 2016). Zum anderen wurde das Jahr 2016

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von der Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) zum internationalen Jahr der Hülsenfrüchte erklärt, um einerseits das ernährungsphysiologische Bewusstsein, aber auch die Vorzüge von Körnerleguminosen zum Erhalt der Bodenfruchtbarkeit in der Fruchtfolge zu würdigen (TROEGEL, 2017).
2. Überblick zur Züchtung bei Körnerleguminosen
2.1. Ackerbohne (Vicia faba)
2.1.1 Bedeutung der Ackerbohne in Deutschland Ackerbohnen wurden in Deutschland im Jahr 2018 auf circa 55.300 ha angebaut und belegen damit im Ranking der anbaustärksten Körnerleguminosen Platz 2 hinter den Futtererbsen (ANONYMUS, 2019a). Wurden Ende der Achtzigerjahre noch knapp 70.000 ha Ackerbohnen angebaut, ist seit den Neunzigerjahren ein stetiger Rückgang der Anbaufläche in Deutschland zu verzeichnen. Der Tiefpunkt lag dabei im Jahr 2008, in dem lediglich circa 11.000 ha mit Ackerbohnen in der Fläche standen. Seitdem steigt der Anbauumfang wieder kontinuierlich an.
Im Gegensatz zu den Futtererbsen haben Ackerbohnen höhere Ansprüche an die Standort- und Bodengüte. Der Anbau ist daher nicht in allen Regionen Deutschlands problemlos möglich. Leichte Standorte, wie sie im Norden und im Osten Deutschlands vorzufinden sind, sind für den Anbau nicht geeignet, da durch den hohen Sandanteil die Wasserversorgung in den entscheidenden Phasen der Ertragsbildung nicht sichergestellt ist. Auch Höhenlagen scheiden aufgrund der späteren Abreife tendenziell aus (SASS & SAUERMANN, 2016).
Laut beschreibender Sortenliste 2018 und unter Berücksichtigung der Neuzulassungen für 2019 sind momentan 19 Ackerbohnensorten gelistet (ANONYMUS, 2018). Darunter befinden sich drei Sorten, die eine besondere Eigenschaft bezüglich ihrer antinutritiven Inhaltsstoffe (Vicin-, Convicinarmut, Tanninfreiheit) aufweisen. Nähere Erläuterungen hierzu sind im späteren Text vorhanden. Weiterhin sind neben den bekannten „Sommerbohnen“ drei Ackerbohnensorten für den Winteranbau vorgesehen. In diesem relativ jungen Segment wurde zwar schon 1986 eine Sorte platziert, es dauerte aber über 30 Jahre, bis zwei neue Sorten die Zulassung erhalten haben. Dies kann als Indiz für ein gesteigertes Interesse am Anbau von Ackerbohnen als Winterkultur gewertet werden. Zur Vermehrung der Ackerbohnen insgesamt standen im Jahr 2018 ca. 2.300 ha in Deutschland zur Verfügung (ANONYMUS, 2018c). Der Saatgutwechsel betrug im Durchschnitt der Jahre 2011 bis 2018 lediglich 58 % (RÜCKER, 2018).
Synthetische Sorten von Ackerbohnen mit deutschem oder europäischem Sortenschutz unterliegen nicht der gebührenbasierten Nachbauregelung, dürfen also nicht nachgebaut werden.
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2.1.2 Rückblick Ackerbohnenzüchtung Die Züchtung von Ackerbohnen wird systematisch circa seit dem Jahr 1890 betrieben. Im Gegensatz zu anderen Kulturen ist die gezielte Neukombination schwierig, da eine Ackerbohnenblüte nur zur Hälfte durch sich selbst und zur anderen Hälfte durch Bestäuberinsekten wie Bienen und Hummeln befruchtet wird. Man spricht daher auch von einer partiellen Fremdbefruchtung. Die Ackerbohnenzüchtung hat in der jüngsten Vergangenheit eine Reihe von Verbesserungen geschaffen, die einerseits dem Landwirt, andererseits der Verarbeitung in nachgelagerten Sektoren zugutekommt. In erster Linie ist dabei die züchterische Bearbeitung des Kornertrages zu nennen, der vordergründig für die Konkurrenzfähigkeit der Ackerbohne bezüglich Wirtschaftlichkeit in der Fruchtfolge eine entscheidende Rolle spielt. In den letzten Jahrzehnten konnte dabei eine durchschnittliche Ertragssteigerung von 0,25 dt/Jahr (Abb. 2) realisiert werden.

Ackerbohne 45 40 35 30 25 20 15 10
5 0

Futtererbse

Lupine

Sojabohne +0,25 dt/ha/a
+ 0,39 dt/ha/a + 0,15 dt/ha/a

Ertrag [dt/ha] 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017

Abb. 2: Erträge von Ackerbohnen, Futtererbsen und Lupinen in Deutschland von 1961 – 2018 und linearer Trend, Sojabohnen ohne Trend ab 1989, fehlende offizielle Ertragszahlen für Lupine von 1995 – 2002, daher durchschnittliche jährliche Ertragssteigerung nur eingeschränkt aussagekräftig (ANONYMUS 2019a; ANONYMUs 2019d)

Die Steigerung des Proteingehaltes ist ein weiteres Ziel der modernen Ackerbohnenzüchtung und kann bei zukünftigen Absatzwegen für pflanzliches Protein, z. B. in der Humanernährung, noch an Bedeutung gewinnen. Weiterhin ist es der Züchtung gelungen, Konzentrationen von Inhaltsstoffen der Ackerbohne zu reduzieren, die für einige Anwendungsbereiche unerwünscht sind. In der Legehennenfütterung werden spezielle Sorten mit einer Vicin/Convicin-Armut nachgefragt, mit denen ein höherer Anteil in der Ration ohne Rückgang der Leistung möglich ist. Da sich Vicin und Convicin im Sameninneren befinden, können sie nicht durch einen Schälvorgang entfernt werden (BELLOF et al., 2016). Auch die thermische Behandlung hat aufgrund der Hitzestabilität der Verbindungen keinen Einfluss, sodass nur die Züchtung in der Lage ist, den Anteil dieser nicht erwünschten Inhaltsstoffe zu reduzieren. In der Schweinefütterung können die Tannine als nicht erwünschte Inhaltsstoffe den Anteil von Ackerbohnen

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in der Futterration stark einschränken. Auch in diesem Fall konnte die Züchtung von tanninfreien Sorten die Nutzung von heimischen Körnerleguminosen in der Tierfütterung verbessern. Seitens der agronomischen Merkmale kann mit der Winterform der Ackerbohne als „strategische Frucht“ den möglichen Szenarien des Klimawandels begegnet werden: Bei vermehrt eintretenden Frühsommertrockenheiten hat die Winterackerbohne den entscheidenden Vorteil einer größeren Wurzel gegenüber ihrer Sommerform, womit die Wasserversorgung in dieser entscheidenden Phase sichergestellt wird. Weiterhin besteht nicht die Gefahr der Auswinterung, da immer öfter eher milde Winter die Regel sind. Generell kann die Winterackerbohne der Sommerackerbohne überlegen sein. Durch Nutzung der wettertechnisch sicheren Aussaatperiode im Herbst kann die Vorgabe der Winterbegrünung der Äcker durch die Winterackerbohne bestens umgesetzt werden. Vor allem in England und Teilen Frankreichs werden Winterackerbohnen in nennenswertem Umfang angebaut (SASS & VAN HET LOO, 2015). Aufgrund der geringeren Nachfrage ist die Züchtung bei der Winterform allerdings weit weniger fortgeschritten als bei den Sommerbohnen. Für eine nachhaltige Etablierung der Winterackerbohne ist somit eine Intensivierung der Züchtung zukünftig unabdingbar.
Abb. 3: Winterackerbohnen können eine interessante Alternative zur etablierten Sommerform sein. Quelle: NPZ
Bei der Resistenzzüchtung gegenüber Blattpathogenen konnten in den zurückliegenden Jahren Erfolge gegenüber den wichtigsten Erregern verzeichnet werden. Dazu zählen Krankheiten wie die Schokoladenfleckigkeit (Botrytis fabae), die Brennfleckenkrankheit (Ascochyta fabae), der Falsche Mehltau (Peronospora viciae) und der Ackerbohnenrost (Uromyces viciae fabae). Diese Weiterentwicklung der Sorten trägt dazu bei, in Zukunft den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln weiter zu reduzieren und auf das absolut notwendige Maß zu beschränken.
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Im Zuge des Wirkstoffwegfalls aufgrund von verschärften Zulassungskriterien und der mangelnden Aussicht auf neue potente Wirkstoffe gegen die wichtigsten Blattpathogene ist diese Züchtungsarbeit entscheidend für die nachhaltige Etablierung von Ackerbohnen in den Fruchtfolgen. Besonders in diesem Punkt ist eine konsequente Verwendung von zertifiziertem Saatgut unabdingbar, da die Genetik neuer Sorten stets auf dem aktuellen Stand bezüglich Resistenzen gegenüber den divers vorkommenden Erregern ist.

Exkurs: „Die Mähdruschfähigkeit macht den Ertrag!“ Um von Spitzenerträgen bei der Ackerbohnenernte profitieren zu können, ist in erster Linie sicherzustellen, dass die optimale Beerntbarkeit der Sorten gegeben ist. Das genetisch fixierte Potenzial der Ertragsstruktur (Blüten pro Pflanzen, Körner pro Hülse, Tausendkornmasse) kann nicht voll ausgeschöpft werden, wenn die Pflanzen nicht standfest sind oder die Hülsen vor dem Erntetermin bereits aufplatzen.

Ausprägungsstufe (ASP)

Neigung zu Lager 9

Kornertrag

8

7

6

5

4

3

2

1 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018
Jahr der Sortenzulassung

Abb. 4: Vergleich der Ausprägungsstufen „Neigung zu Lager“ und „Kornertrag“ von Ackerbohnensorten zum „Jahr der Sortenzulassung“ laut Beschreibender Sortenliste

An diesem Punkt kommt wiederum die Züchtung ins Spiel, um die Mähdruschfähigkeit der Sorten sicherzustellen.

In der Vergangenheit wurden in der Ackerbohnenzüchtung mit dem sogenannten „Stabil-Typ“ (SASS & STELLING, 1989)

Sorten entwickelt, die mit einem niedrigeren Wuchs und einem robusten Stängel über eine hervorragende Standfestig-

keit verfügten. Heutzutage findet dieser Typ keine Verwendung mehr, da sich die Standfestigkeit der modernen Sorten

auch als konventionelle Wuchstypen auf einem hohen Niveau bewegt.

Eindrucksvoll wird dies durch einen Blick in die „Beschreibenden Sortenlisten“ des Bundessortenamtes der letzten

20 Jahre deutlich:

Neben einer abnehmenden Benotung (Verbesserung) in der Ausprägungsstufe „Neigung zu Lager“ kann ein kon­

tinuierlicher Anstieg der Ausprägungsstufe „Kornertrag“ beobachtet werden (Abb. 4).



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Ganz praktisch zeigen sich diese Einstufungen im Sortenversuch bei direkter Gegenüberstellung von standfesten und weniger standfesten Sorten (Abb. 5). Kornertrag ist für den Landwirt nach wie vor das wichtigste Zuchtziel. Allerdings kann dieses Ziel nicht ohne eine hohe Mähdruschfähigkeit, bestehend aus einer Kombination von Platz- und Standfestigkeit, erreicht werden. Dafür sorgt die moderne Züchtung.
Abb. 5: Ackerbohnen-Sortenversuch mit lagernden und standfesten Parzellen. Quelle: Algermissen
2.1.3 Ausblick zur Züchtung im Bereich Ackerbohne Zukünftig wird in der Ackerbohnenzüchtung auch weiterhin der Schwerpunkt bei der ertragsgebenden Komponente Kornertrag liegen. Um diesen Kornertrag zu ermöglichen, ist die permanente Weiterentwicklung der bereits angesprochenen Mähdruschfähigkeit in puncto Standfestigkeit, Platzfestigkeit und gleichmäßiger Abreife wichtig. Moderne Zuchtsysteme wie die Hybridzüchtung können im Bereich der Ackerbohne zu einer starken Leistungssteigerung führen, haben allerdings bisher noch keine Praxisreife erlangt (LINK, 2009, SASS, 2019a). Ein Teil des möglichen Heterosiseffektes kann durch sogenannte synthetische Sorten nutzbar gemacht werden, von denen bereits seit Längerem Sorten zugelassen sind. Allerdings ist diese Form der Züchtung wesentlich aufwendiger und damit teurer. Die Ertragsstabilität auch unter veränderten Umweltbedingungen ist gerade für Praktiker ein wesentliches Kriterium, da sich die Kritik bezüglich des Anbaus von Ackerbohnen oftmals auf stark schwankende Erträge bezieht. Die Züchtung greift hierbei auf stresstolerante Linien zurück, die in Trockenphasen den Blütenund Hülsenabwurf minimieren. Auch wenn der Proteingehalt des Erntegutes im Moment nicht das primäre Zuchtziel ist, da bei der Weiterverarbeitung die Anreize zur Vergütung fehlen, kann dies in Zukunft mit Blick auf eine stärkere Verwendung von pflanzlichem Protein in der Humanernährung an Bedeutung gewinnen. Bei der Verwendung der Ackerbohne als Lebensmittel kann die optische Beeinträchtigung der Samen bei Befall mit
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AbbAnonymusSassDabeiInvestition