2. Einbecker Energiepflanzen-Kolloquium. Stand der Energiemaiszüchtung bei der KWS SAAT AG. Dr. Walter Schmidt und Dr. Ralph Kreps KWS SAAT AG

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1 2. Einbecker Energiepflanzen-Kolloquium Stand der Energiemaiszüchtung bei der KWS SAAT AG Dr. Walter Schmidt und Dr. Ralph Kreps KWS SAAT AG

2 Zuchtziel 1: Schrittweise Steigerung der Gesamttrockenmasseerträge auf 300 dt/ha im Laufe von 10 Jahren (SCHMIDT, 2003) Energiemaissorte 300 dt/ha dt/ha Heutige Silomaissorten

3 Zuchtziel 2: Verbesserung der Methanausbeuten mittels Einsatz der NIRS-Technik

4 Schrittweise Steigerung der Methanerträge auf m 3 /ha im Laufe von 10 Jahren (SCHMIDT, 2003) Energiemaissorte m 3 /ha m 3 /ha Heutige Silomaissorten

5 Züchtung auf Kornertrag verändert in erster Linie den Harvest Index Fotos: E. Ebmeyer, Lochow-Petkus

6 Zuchtfortschritt bei Silomais: Steigerung der Gesamttrockenmasseleistung vorrangig durch Steigerung der Kolbenleistung GELBER BADISCHER LANDMAIS GAVOTT

7 Zuchtziel 1: Schrittweise Steigerung der Gesamttrockenmasseerträge auf 300dt/ha im Laufe von 10 Jahren (SCHMIDT, 2003) Energiemaissorte 300 dt/ha dt/ha Heutige Silomaissorten Diese Leistungssteigerungen sind möglich, wenn man konsequent auf einen hohen Biomasseertrag züchtet und sich von den Restriktionen der Silomaiszüchtung - das sind hohe Stärkegehalte (>32%) und hohe GTS-Werte (>33%) - löst.

8 Zuchtziel 2: Verbesserung der Methanausbeuten mittels Einsatz der NIRS-Technik

9 FNR - Verbundprojekt zur Entwicklung von Energiemais LfL Weihenstephan (Dr. J. Eder) Optimierung des Pflanzenbaus und NIRS-Kalibration Energiemais - Hybriden KWS SAAT AG (Dr. W. Schmidt) Züchterische Optimierung des Maises für die Biogasproduktion Landtechnik Hohenheim (Dr. H. Oechsner) Optimierung der Konversionstechnik und NIRS-Kalibration

10 Erarbeitung einer NIRS-Kalibration zur Bestimmung des Methangehaltes CH 4 Nm³ / kg ots Karlshof 04 DSCH4 R 2 = Methangehalt NIRS Pred Laborwert Eder et al., 2005

11 Entwicklung einer NIRS-Kalibration zur Bestimmung der Methanausbeute unabhängiger Datensatz y = x R 2 = Methanausbeute Nl/ kg ots (NIRS) Kalibrationsdatensatz y = x R 2 = Methanausbeute Nl/ kg ots (Labor) Eder,J. et al., 2007

12 Entwicklung einer NIRS-Kalibration zur Bestimmung der Methanausbeute (EDER,J. et al., 2007) Mittelwert Variationskoeffizient Standardabweichung Minimumwe rt Maximumwe rt TS-Gehalt ELOS IVDOM Stärke Wasserlösliche Kohlenhydrate Rohprotein ADF NDF Biogasausbeute Methanausbeute Methangehalt Biogasausbeute* Methanausbeute* Methangehalt* *a0306e ohne Extremwerte.

13 Entwicklung einer NIRS-Kalibration zur Bestimmung der Methanausbeute (EDER, B. et al., 2006)

14 Theoretisch mögliche Biogaserträge verschiedener Stoffgruppen (WEILAND, 2001*) Nl/kg ots Fette Cellulose Eiweiß Stärke Lignin ca 0 * Grundlagen der Methangärung Biologie und Substrate. VDI-Berichte Nr. 1620, 19-32

15 Kumulative Biogasbildung aus Silomais der Sorte Phönix bei früher (GTS%= 23.8), mittlerer (GTS%= 36.3) und später Ernte (GTS%= 46.9) Spez. Biogasertrag [Nl * kg ots -1 ] Phönix 1. Ernte Phönix 2. Ernte Phönix 3. Ernte ph-wert 1. Ernte ph-wert 2. Ernte ph-wert 3. Ernte Gärdauer [d] 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 ph-wert AMON et al.(2003) Optimierung der Biogaserzeugung aus den Energiepflanzen Mais und Kleegras

16 Theoretisch mögliche Biogaserträge verschiedener Stoffgruppen (WEILAND, 2001*) Nl/kg ots Fette Cellulose Eiweiß Stärke Lignin ca 0 * Grundlagen der Methangärung Biologie und Substrate. VDI-Berichte Nr. 1620, 19-32

17 Methanausbeuten unterschiedlicher Substanzen Methanertrag [m³/kg ots Testsubstrat 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Sonnenblumenöl Gelatine Casein Cellulosepulver Maisstärke Versuchszeitraum [d] Czepuk und Oechsner, 2006

18 Methanausbeuten von Stärke und Cellulose 0,5 Methanertrag [m³/kg ots Testsubstrat 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Versuchszeitraum [d] Czepuk und Oechsner, 2006

19 Silomais versus Energiemais (WEISSBACH, 2005) Ansprüche an den Silomais unter den Voraussetzungen: Minimale Methanbildung im Pansen erwünscht Verweildauer nur ½ Tag Hohe Grundfutteraufnahme Ansprüche an den Energiemais unter den Voraussetzungen: Maximale Methanbildung im Fermenter erwünscht Verweildauer Tage Hoher Ausnutzungsgrad der Biomasse Hohe Gehalte (>32%) an Stärke im weitgehend ausgereiften Korn notwendig Trockensubstanzgehalte ausreichend für maximale Futteraufnahme (Optimum 30 35%) Hohe Stärkegehalte nicht notwendig Trockensubstanzgehalte nur so hoch, dass Sickersaft weitgehend vermieden wird (Optimum 25-30%) WEISSBACH (2005): Mdl. Mitteilung

20 Zuchtziel 1: Schrittweise Steigerung der Gesamttrockenmasseerträge auf 300 dt/ha im Laufe von 10 Jahren (SCHMIDT, 2003) Energiemaissorte 300 dt/ha dt/ha Heutige Silomaissorten Wir können uns von den Restriktionen der Silomaiszüchtung frei machen und konsequent eine hohe Biomasseleistung anstreben.

21 Aspekte der Züchtung von Energiepflanzen Strategien der Energiemaiszüchtung Wir wechseln in spätere Reifegruppen Wir machen spätes Zuchtmaterial (markergestützt) kältetolerant Wir integrieren (markergestützt) Kurztagsgene aus exotischen Populationen Wir machen den Mais tolerant gegen Trockenheit durch (markergestützte) Integration von Genen für Low-Input- Eignung Wir adaptieren den Mais an eine C3/C4-Pflanzen-Fruchtfolge Wir adaptieren den Mais auch an die Anbaubedingungen des ökologischen Landbaus

22 Wir wechseln in spätere Reifegruppen 1. Selektion auf Spätreife im Silomaiszuchtmaterial DENT DENT x FLINT- ENERGIEMAIS- HYBRIDEN FLINT FRANCISCO BEATUS ATLETICO KABANAS AGRO GAS MIROSLAV KXA 6171 DENT = Deutsche oder französische Dentlinien FLINT = Deutsche oder französische Flintlinien

23 ATLETICO Eigene Ergebnisse Offizielle Ergebnisse

24 Energiemais 2007 LP- Serie 105 (Mittelwert über 9 Umwelten) GTM dt/ha KXA 7251 KXA 6221 KXA 7255 KXA 6223 KXA 6229 KXA 7256 KXA 7257 KXA 7252 KXA 7262 LUCATONI DECO KXA 7232 AMARA KXA 7231 KXA 7254 KXA 7261 KXA 7253 KXA 7233 KXA 7236 KXA 7282 AGROGAS KXA 7234 KXA 7238 KXA 1393 ATLETICO KXA 7281 FRANKI FRANCISCO AGRO KELVIN KXA 7263 KXA 7235 RONALDINIO KXA 7237 KXA 4375 KORAL BENICIA GAVOTT GTS%

25 Wir wechseln in spätere Reifegruppen 2. Selektion in südeuropäischem Zuchtmaterial auf der Sortenebene SE-SSS DENT x DENT- ENERGIEMAIS- HYBRIDEN MIKADO KWS 1393 SE-LANC DENT DENT x FLINT- ENERGIEMAIS- HYBRIDEN FLINT SE-SSS = Südeurop. Linien aus dem Stiff-Stalk-Pool SE-LANC = Südeurop.Linien aus dem Lancaster-Pool DENT = Deutsche oder französische Dentlinien FLINT = Deutsche oder französische Flintlinien

26 Italienische Sorte DOGE (FAO 700) in Einbeck 2002

28 GAVOTT als Standard in einer Leistungsprüfung mit italienischen Hybriden in Wesel am 12. Juli 2004

30 Wir wechseln in spätere Reifegruppen 3. Selektion in südeuropäischem Zuchtmaterial auf der Linienebene SE-SSS DENT x DENT- ENERGIEMAIS- HYBRIDEN SE-LANC DENT DENT x FLINT- ENERGIEMAIS- HYBRIDEN FLINT SE-SSS = Südeurop. Linien aus dem Stiff-Stalk-Pool SE-LANC = Südeurop.Linien aus dem Lancaster-Pool DENT = Deutsche oder französische Dentlinien FLINT = Deutsche oder französische Flintlinien

31 Unterschiede in der Kältetoleranz zwischen italienischen und deutschen Inzuchtlinien im Zuchtgarten Einbeck (AUG 2002) Deutsche Linien Italienische Linien

32 Selektion von südeuropäische DH-Linien auf Kältetoleranz im Energiemaiszuchtgarten Einbeck zwischen 2002 und 2006

33 Variation zwischen südeuropäischen DH-Linien (Einbeck August 2005)

34 Wir wechseln in spätere Reifegruppen 3. Selektion in südeuropäischem Zuchtmaterial auf der Linienebene SE-SSS SE-LANC DENT x FLINT- ENERGIEMAIS- HYBRIDEN AMARA DECO CRISTIANO FLINT SE-SSS = Südeurop. Linien aus dem Stiff-Stalk-Pool SE-LANC = Südeurop.Linien aus dem Lancaster-Pool FLINT = Deutsche oder französische Flintlinien

36 Wir wechseln in spätere Reifegruppen 3. Selektion in südeuropäischem Zuchtmaterial auf der Linienebene SE-SSS DENT x DENT- ENERGIEMAIS- HYBRIDEN LUCATONI AGRO JOULE AGRO KELVIN SE-LANC DENT DENT x FLINT- ENERGIEMAIS- HYBRIDEN FLINT SE-SSS = Südeurop. Linien aus dem Stiff-Stalk-Pool SE-LANC = Südeurop.Linien aus dem Lancaster-Pool DENT = Deutsche oder französische Dentlinien FLINT = Deutsche oder französische Flintlinien

38 Wir wechseln in spätere Reifegruppen 3. Selektion in südeuropäischem Zuchtmaterial auf der Linienebene SE-SSS SE-LANC DENT x FLINT- ENERGIEMAIS- HYBRIDEN AMARA DECO CRISTIANO KXA 6221 KXA 6223 KXA 6229 FLINT SE-SSS = Südeurop. Linien aus dem Stiff-Stalk-Pool SE-LANC = Südeurop.Linien aus dem Lancaster-Pool DENT = Deutsche oder französische Dentlinien FLINT = Deutsche oder französische Flintlinien

41 Peruanische Maissorte im Demonstrationsanbau Gondelsheim 2006

42 Vergleich der Maisstängel von CASCADAS, DOGE und peruanischem Zuchtmaterial aus dem Zuchtgarten Gondelsheim 2002

43 Energiemaislinien (rechts) und eine Silomaislinie (links) im Zuchtgarten Einbeck, aufgenommen am 22. August F279

44 Energiemaislinien aus deutsch-mexikanischen Kreuzungen neben der Silomaislinie 5F279 in Einbeck 2005 und Passau 2006

45 Energiemaislinien aus deutsch x peruanischen Kreuzungen neben der deutschen Elitelinie 1G908 (Passau August 2005) 1G908 1G908

46 Integration von Kurztagsgenen 1. aus mexikanischen Populationen in den deutschen Dentpool DENT DENT MEX-DENT ENERGIEMAIS- HYBRIDEN FLINT MEX-DENT KXA 7261 KXA 7262 KXA 7263 DENT = Deutsche oder französische Dentlinien FLINT = Deutsche oder französische Flintlinien MEX-DENT = Mexikanischer Dent

47 Integration von Kurztagsgenen 2. aus peruanischen Populationen in den deutschen Flintpool FLINT DENT ENERGIEMAIS- HYBRIDEN FLINT PE-FLINT KXA 7251 KXA 7252 KXA 7253 KXA 7254 KXA 7255 PE-FLINT DENT = Deutche oder französische Dentlinien FLINT = Deutsche oder französische Flintlinien PE-FLINT = Peruanischer Flint

50 Zusammenfassung / Meilensteine 2002: Beginn der Energiemaiszüchtung bei der KWS 2003: Anmeldung erster Hybriden mit erhöhter Biomasseleistung 2005: Zulassung der ersten Hybriden (FRANCISCO, BEATUS) 2006: Zulassung von ATLETICO 2007: Zulassung erster Energiemaishybriden mit südeuropäischen Saatelterlinien (AMARA, DECO) 2007: Anmeldung erster Hybriden mit exotischen Genanteilen auf einer Seite der Hybriden 2007: Innerhalb von 5 Jahren konnten Leistungssteigerungen von rund dt/ha erzielt werden 2007: Energiemaiszuchtprogramm wird ein eigenständiges Zuchtprogramm 2007: Zuchtstation Gondelsheim wird Energiemaiszuchtstation 2007: Dr. Ralph Kreps übernimmt die Energiemaiszüchtung

51 Energiemaiszüchtung Stand der Sortenentwicklung LP Orte (EIN, BUG, GRU, WES) Energiemais 3. Generation? Energiemais 2. Generation MIKADO KXA5251 KXA5243 KXA6229 KXA6223 KXA6221 Ertrag (dt/ha) Energiemais 1. Generation ATLETICO ATLETICO Silomais MARCELLO GAVOTT % TS

52 Energiemaiszüchtung Konzept: adaptierte Südeuropäer x adaptierte Silomaislinien LP Orte (EIN, BUG, GRU, WES) Ertrag (dt/ha) MIKADO KXA6223 KXA6229 KXA5251 KXA5243 KXA ATLETICO ATLETICO MARCELLO GAVOTT % TS

53 Energiemaiszüchtung Konzept: adaptierte Südeuropäer x adaptierte Exoten LP Orte (EIN, BUG, GRU, WES) MIKADO KXA5251 KXA6229 KXA6223 KXA5243 KXA6221 Ertrag (dt/ha) ATLETICO ATLETICO MARCELLO GAVOTT % TS

54 Energiemaiszüchtung Konzept: adaptierte Exoten x adaptierte Exoten 320 LP Orte (HOH) RDT (Qx/ha) MIKADO 42 KXA KXA KXA KXA6221 ATLETICO 36 8 ATLETICO KXA MARCELLO GAVOTT % H2O

55 Energiemaiszüchtung Konzept: adaptierte Exoten x adaptierte Exoten 299 LP Orte (LOC, SAB, TEL) adaptierte Exoten x adaptierte Exoten Ertrag (dt/ha) KXA adaptierte Südeuropäer x adaptierte Exoten Mikado KXA Atletico Marcello % TS

56 Schwächen in der Standfestigkeit in Locmaria 2007

57 Experimentalhybride mit Zwitterkolben in Wyhl 2007

58 MARCELLO und beulenbrandanfällige Experimentalhybride in Wyhl 2007

59 Ht-tolerante Energiemaissorte mit exotischen Genanteilen neben einer anfälligen adaptierten Sorte in Wyhl 2007

60 Energiemaissorte mit peruanischen Genanteilen neben MARCELLO in Wyhl 2007

61 Energiemaiszüchtung Zusammenfassend: - Energiemais der 1. Generation ist in der Leistung herkömmlichem Silomais überlegen und in der Reife seiner Nutzung angepasst - Energiemais der 2. Generation ist in der Leistung herkömmlichem Silomais deutlich überlegen und in der Reife weiter zu optimieren - Energiemais der 3. Generation ermöglicht einen weiteren Leistungsanstieg - hier muss aber vor allem neben der Reife auch noch sehr stark an den agronomischen Eigenschaften wie z.b. der Standfestigkeit gearbeitet werden

62 Energiepflanzen-Leistungsprüfung 2007 auf dem KWS-Öko-Versuchsfeld Wiebrechtshausen Der FNR danken wir für die großzügige Unterstützung unserer Energiepflanzenprojekte.

63 Energiepflanzen-Leistungsprüfung 2007 auf dem KWS-Öko-Versuchsfeld Wiebrechtshausen. und Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit!