Erhöhung der Diversität im Energiepflanzenanbau am Beispiel Mais/Bohnen-Gemenge

Transkript

1 Erhöhung der Diversität im Energiepflanzenanbau am Beispiel Mais/Bohnen-Gemenge Dr. Walter Schmidt, KWS SAAT AG 4. Symposium Energiepflanzen Bunte Vielfalt auf dem Acker Berlin, 22./23. Oktober 2013

2 Gliederung Wir können die Diversität im Energiepflanzenanbau erhöhen durch Erweiterung des Kulturartenspektrums (Diversität in der Fruchtfolge) Mischkultur (Diversität im Bestand) Mais ist von Natur aus für den Mischanbau geeignet doch die moderne Züchtung hat ihn nur für den unkrautfreien Reinanbau weiterentwickelt Wir geben dem Mais seine Mischkultureignung zurück durch eine indirekte systematische Selektion auf Konkurrenzfähigkeit eine direkte systematische Selektion auf Mischkultureignung mit der Stangenbohne Eine koevolutionäre Züchtung von Mais und Stangenbohne soll einen flächendeckenden Mischanbau von Mais und Stangenbohne für die Biogasproduktion ermöglichen 2

3 Energiepflanzenanbau bietet die Chance größtmöglicher Biodiversität natürliches Ökosystem konventionelles Agrarökosystem ökologisches Agrarökosystem Artenvielfalt Reinkulturen Reinkulturen Artenvielfalt natürliche Vegetation, nur Wildpflanzen keine Wildpflanzen wenig Wildpflanzen Energiepflanzen- Ökosystem Arten- und Sortenmischungen, Tolerierung von Wildpflanzen Quelle: Scheffer, K., 2010, Naturschutz und Landschaftsplanung 42, (10),

4 Biodiversität im Energiepflanzenanbau? Stolzenburg, K., 2010: Deutschland Energiemais : 80 % Grassilage : 9 % Getreide (GPS) : 8 % Sorghum : 2 % Sonstige Ackerkulturen: 2 % Karpenstein-Machan, 2010: Niedersachsen Energiemais : 74 % Roggen : 10 % Triticale : 4 % Grünland : 4 % Zuckerrüben : 3 % Ackergras : 2 % Sonstige Ackerkulturen: 2 % 4

5 Worin gründet die Dominanz des Maises? Biomasseleistung war in der Getreidezüchtung nie ein Zuchtziel Selektion auf Kornertrag verändert vorwiegend den Harvest Index Fotos: E. Ebmeyer, KWS LOCHOW 5

6 Worin gründet die Dominanz des Maises? Biomasseleistung war in der Silomaiszüchtung neben dem Stärkegehalt und der Zellwandverdaulichkeit immer schon ein wichtiges Zuchtziel GELBER BADISCHER LANDMAIS (vor 1953) MUTIN (1980) GAVOTT (2000) 6

7 Worin gründet die Dominanz des Maises? Biomasseleistung ist in der Energiemaiszüchtung das wichtigste Zuchtziel überhaupt Energiemais Körnermais 7

8 Erhöhung der Diversität im Energiepflanzenanbau Wir erzeugen Diversität in der Fruchtfolge, indem wir das Kulturartenspektrum erweitern. Dazu müssen wir andere Kulturpflanzen an das Leistungspotenzial des Maises heranführen. Bei KWS sind dies: Zuckerrübe Sorghum Roggen Sonnenblume Wir bringen Diversität in die Maisbestände, indem wir vom Mais-Reinanbau zum Mais-Mischanbau übergehen. Wir führen so Leistungspotenzial und Biodiversität zusammen: Mais fungiert als Leistungsträger ein (oder mehrere) Mischungspartner sorgen für Biodiversität 8

9 Der Mais verlor bei uns weitgehend seine Konkurrenzfähigkeit und damit auch seine Eignung für die Mischkultur.. 9 Niederalteich,

10 .. weil die moderne Züchtung den Mais nur für den unkrautfreien Reinanbau weiterentwickelt hat! Blitzblanke konventionelle Leistungsprüfung in Kaufering,

11 Erhöhung der Diversität im Energiepflanzenanbau Wir können die Diversität im Energiepflanzenanbau erhöhen durch Erweiterung des Kulturartenspektrums (Diversität in der Fruchtfolge) Mischkultur (Diversität im Bestand) Mais ist von Natur aus für den Mischanbau geeignet doch die moderne Züchtung hat ihn nur für den unkrautfreien Reinanbau weiterentwickelt Wir geben dem Mais seine Mischkultureignung zurück durch eine indirekte systematische Selektion auf Konkurrenzfähigkeit eine direkte systematische Selektion auf Mischkultureignung mit der Stangenbohne Eine koevolutionäre Züchtung von Mais und Stangenbohne soll einen flächendeckenden Mischanbau von Mais und Stangenbohne für die Biogasproduktion ermöglichen 11

12 Vorteile des Mischanbaus von Mais mit anderen Kulturarten Kulturarten ergänzen sich in der Leistung und im Nährund Futterwert Kulturarten ergänzen sich im Anbau Mais: Leistungsträger Funktion der Bohnenstange Kohlenhydrate Bohne: Protein Stickstofffixierung Kürbis: Kohlenhydrate Reduktion der Verdunstung Vitamine Funktion des Herbizids Lupine: Protein Stickstofffixierung Fett Funktion des Insektizids Desmodium: Proteinreiches Futter Stickstofffixierung Funktion des Herbizids (Striga) Repellentfunktion (Stängelbohrer) 12

13 Mais/Stangenbohnen-Mischanbau in Peru Taray/Peru,

14 Mais/Leguminosen und Mais/Nichtleguminosen-Mischanbau in Peru Mais/Ackerbohnen Mais/Wicken Mais/Wicken Mais/Quinoa Mais/Ackerbohnen Mais/Maniok Altiplano und Selva Alta/Peru,

15 Die Milpa, das traditionelle Mischanbausystem in Mexiko: Die 3 Schwestern: Mais, Bohnen und Kürbis Göttingen,

16 Mais/Andenlupine-Mischanbau in Peru 16 Camacani/Peru,

17 Mais/Desmodium-Mischanbau in Kenia Mais ohne Desmodium Mais mit Desmodium 17 Fotos: Florianne Koechlin

18 Traditioneller Mais/Schwefelbohnen-Mischanbau in der Schweiz 18 Historisches Foto von E. Körbitz, Salez/CH

19 Mais/Käferbohnen-Mischanbau (Phaseoluscoccineus) auf jährlich 600 bis 1000 ha in der Steiermark 19 Alle Fotos: F. Wagnes, ALWERA

20 Zwischenfazit: Mais ist von Natur aus den Mischanbau gewohnt, denn die Evolution der Kulturpflanze Mais hat im Mischanbau, vor allem mit Bohnen und anderen Leguminosen, stattgefunden. Der Gemengeanbau von Mais mit Leguminosen bietet viele Vorteile hinsichtlich Verwertung und Anbau: Der Mais ist in den Gemengen der Leistungsträger schlechthin. Er produziert aber im Wesentlichen nur Kohlenhydrate. Die Leguminosen übernehmen in den Gemengen die wichtige Rolle der Stickstofffixierung und ergänzen die Kohlenhydrate des Maises mit wertvollen Proteinen. Je nach der Zusammensetzung der Gemenge übernehmen die einzelnen Partner zusätzliche Rollen wie die von Insektiziden, Herbiziden, Repellentien oder die einer Bohnenstange. Die moderne Züchtung hat den Mais nur für den unkrautfreien Reinanbau weiterentwickelt dadurch verlor der Mais seine Konkurrenzkraft und damit auch seine Eignung für die Mischkultur 20

22 Selektion unter den Anbaubedingungen des Ökolandbaus Dissertationsexperiment H. Burger, Universität Hohenheim Leistungsprüfung auf der KWS-Ökozuchtstation Wiebrechtshausen,

23 Selektion unter den Anbaubedingungen des Ökolandbaus Leistungsprüfung unter Ökobedingungen in Niederalteich,

24 Systematische Selektion des Maises unter der Konkurrenz einer Untersaat aus Roggen, Wegwarte und Buchweizen Arbeitspaket 2: Entwicklung von Maiszuchtmaterial mit hoher Unkrauttoleranz Dissertation Mareile Stever, Lehrstuhl Prof. Becker, Universität Göttingen Projektlaufzeit: 2011 bis 2014 Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft 24

25 Systematische Selektion des Maises unter der Konkurrenz einer Untersaat aus Roggen, Wegwarte und Buchweizen Dissertationsexperiment M. Stever, Universität Göttingen 25 Wiebrechtshausen,

26 Systematische Selektion unter der Konkurrenz des Wasser- und Nährstoffräubers Sonnenblume Bachelor-Arbeit D. Gloger, Universität Göttingen 26 Wiebrechtshausen,

28 Mais/Stangenbohnen-Mischanbau Taray/Peru,

29 Versuche zur Optimierung des Mais/Stangenbohnen-Mischanbaus an der HfWU Nürtingen 2011 (Prof. C. Pekrun) Tachenhausen,

30 Versuche zur Optimierung des Mais/Stangenbohnen-Mischanbaus an der HfWU Nürtingen 2011 (Prof. C. Pekrun) Saatzeitpunkt der Bohnen: Saatzeit 1: 2-3 Blattstadium des Maises Saatzeit 2: 5-6 Blattstadium des Maises Aussaatstärken: Mais 10.0 Pflanzen/m 2 Mais 7.5 Pflanzen/m 2 + Bohnen 5 Pflanzen/m 2 Mais 7.5 Pflanzen/m 2 + Bohnen 7 Pflanzen/m 2 Mais 5.0 Pflanzen/m 2 + Bohnen 5 Pflanzen/m 2 Mais 5.0 Pflanzen/m 2 + Bohnen 7 Pflanzen/m 2 Maissorte: Fernandez 30 Tachenhausen,

31 Gesamttrockenmasse-Erträge (Mais + Bohnen) absolut in t/ha und relativ zum Reinanbau Mais (PEKRUN et al., 2011) Gesamttrockenmasse-Ertrag (t/ha) Bestandesdichten von Mais und Bohnen und Aussaatzeit der Bohnen (früh/spät) 31

32 Gesamttrockenmasse-Erträge (Mais + Bohnen) absolut in t/ha und relativ zum Reinanbau Mais (PEKRUN et al., 2013) 25 Gesamttrockenmasse-Ertrag (t/ha) TM-Ertrag (t/ha) 22.8 t/ha ,5 Mais + 5 Bohnen früh 7,5 Mais + 7 Bohnen früh 5 Mais + 5 Bohnen früh 5 Mais + 7 Bohnen früh 7,5 Mais + 5 Bohnen spät 7,5 Mais + 7 Bohnen spät 5 Mais + 5 Bohnen spät 5 Mais + 7 Bohnen spät 10 Mais + 0 Bohnen Bestandesdichten von Mais und Bohnen und Aussaatzeit der Bohnen (früh/spät) 32

33 Gesamttrockenmasse-Erträge absolut in t/ha und relativ zum Mittel der 3 Varianten (PEKRUN et al., 2011) Gesamttrockenmasse in t/ha % 99.3 % 99.1 % Eva Neckarkönigin Preisgewinner 33

34 FNR-gefördertes Forschungsvorhaben: Selektion des Maises auf Mischkultureignung Dissertationsexperiment Christopher Hoppe, Universität Göttingen: 2012: Test von 200 Hybriden im Reinanbau und parallel im Gemengeanbau mit Stangenbohnen in Einbeck, Göttingen und Erding 2013: Test von selekt. Hybriden im Reinanbau und parallel im Gemengeanbau mit 3 Stangenbohnensorten in Einbeck, Göttingen und Eutingen 2014: Test von 2 Sätzen selektierter Hybriden im Reinanbau und parallel im Gemengeanbau mit 3 Stangenbohnensorten in Einbeck, Göttingen und Erding 34

35 Selektion des Maises auf Mischkultureignung 35 Einbeck,

36 Leistung von 100 Flint x Dent-Hybriden im Reinanbau und im Gemengeanbau mit Stangenbohnen in Einbeck Trockenmasse [dt/ha] Mais/Bohnen-Gemenge =203, LSD5: 21,3 dt/ha r phän = 0,69 36 LSD5: 17,14 dt/ha Quelle: Hoppe, C. und H.C. Becker, 2013 =231,06 Trockenmasse [dt/ha] Mais Reinanbau

37 Leistung von 100 Dent x Flint-Hybriden im Reinanbau und im Gemengeanbau mit Stangenbohnen in Einbeck Trockenmasse [dt/ha] Mais/Bohnen-Gemenge =206, LSD5: 17,38 dt/ha 100 LSD5: 21,76 dt/ha r phän = 0, =234, Quelle: Hoppe, C. und H.C. Becker, Trockenmasse [dt/ha] Mais Reinanbau 4 37

38 Zu frühe Abreife der Stangenbohnen im Jahr 2012 Sorte: Neckarkönigin 38 Tachenhausen,

39 Selektion des Maises auf Mischkultureignung mit späteren Bohnensorten im Jahr Göttingen,

40 Stangenbohnensorten zur Maisselektion 2013: Anellino verde, Bobis a grano neround Neckarkönigin Anellino verde Bobis a grano nero Neckarkönigin Bonela 40

42 Bohnenscreening und Vermehrung bei der SATIVA: Große Unterschiede in der Jugendentwicklung Rheinau/CH,

43 Bohnenscreening und Vermehrung bei der SATIVA: Große Unterschiede zum Zeitpunkt der Blüte Rheinau/CH,

46 Stangenbohnen attraktiv für Bienen Rheinau/CH,

47 Stangenbohnen attraktiv für Bienen Rheinau/CH,

48 Bohnenscreening und Vermehrung bei der SATIVA: Große Unterschiede in der Abreife Ende August Rheinau/CH,

49 Bohnenscreening und Vermehrung bei der SATIVA: Große Unterschiede in der Abreife Anfang Oktober Rheinau/CH,

50 Der ideale Bohnentyp: HoheBiomasse, Spätreife und kleines Korn 50 Rheinau/CH,

51 Der ideale Bohnentyp: HoheBiomasse, Spätreife und kleines Korn Rheinau/CH,

52 Der ideale Bohnentyp: HoheBiomasse, Spätreife und kleines Korn Solista Grünes Posthörnli Anellino verde Bobis a grano nero Neckarkönigin Bonela Tarbais Meraviglia de venezia a grano nero Klosterfrauen Weinländerin Weiße Riesen 52

53 Der ideale Bohnentyp: Hohe Biomasse, Spätreife und kleines Korn Bonela Bobis a grano nero Klosterfrauen Weinländerin 53

54 54 Zusammenfassung