Forschung | Agrar & Ernährung

Züchtung fördert nachhaltige Weizenproduktion

Ergebnisse umfangreicher Untersuchungen zum Anbau westeuropäischer Weizensorten in „Nature Plants“ veröffentlicht

Weizen ist die weltweit am häufigsten angebaute Kulturpflanze. Für die globale Nahrungssicherung spielen die hohen Erträge im intensiven europäischen Weizenanbau eine ausschlaggebende Rolle. Doch wie können die nötigen Produktionsmengen von qualitativ hochwertigen Nahrungspflanzen wie Weizen trotz eines deutlich reduzierten Einsatzes von agrochemischen Produkten wie Dünger und Pflanzenschutzmitteln erreicht werden? Im Sinne einer nachhaltigeren Landwirtschaft gewinnt diese Frage zunehmend an Bedeutung. 

Neue Ergebnisse des Forschungsprojekts „Briwecs“ zeigen, dass neue, durch Züchtung verbesserte Weizensorten bei reduziertem Agrarchemieeinsätzen höhere Leistungen erbringen als alte Sorten. Neue Weizensorten zeichnen sich durch verbesserte Krankheitsresistenzen, erhöhte Nährstoffnutzungseffizienz und sogar durch die stärksten Ertragsleistungen unter Dürrestress aus. Auch Hohenschulen, ein Versuchsbetrieb der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) ist am Forschungsprojekt „Briwecs“ beteiligt. Am 17. Juni wurden die Ergebnisse unter dem Titel „Breeding improves wheat productivity under contrasting agrochemical input levels“ („Züchtung fördert die Produktivität von Weizen bei unterschiedlichen agrochemischen Einsatzmengen“) in der Zeitschrift „Nature Plants“ veröffentlicht.

In der öffentlichen Diskussion wird oft bemängelt, dass moderne Pflanzensorten aufgrund der starken Ausrichtung auf Ertragssteigerung nur noch im intensiven Anbau leistungsfähig seien. Älteren Sorten wird dagegen eine bessere Anpassungs- und Leistungsfähigkeit in Anbausystemen mit reduziertem Input, wie Dünger oder Pflanzenschutz zugesprochen. In einer der bisher größten derartigen Untersuchungen weltweit wurden rund 220 bedeutende westeuropäische Weizensorten aus den letzten 50 Zulassungsjahren mehrjährig an diversen Standorten angebaut. Das Ungewöhnliche an der Studie: Die Leistung jeder Sorte wurde nicht nur unter optimalen Anbaubedingungen geprüft, sondern mit stark reduzierter Stickstoffdüngung bzw. ohne Pflanzenschutzbehandlungen. So konnten die Forschungsteams die Leistungen der Sorten unter unterschiedlichen Anbauintensitäten direkt miteinander vergleichen und den langjährigen Zuchtfortschritt in einen direkten Zusammenhang mit der Ressourceneffizienz und dem Pflanzenschutzbedarf bringen.

Unter Leitung von Professor Henning Kage vom Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung der CAU, wurden in Hohenschulen rund 220 Weizensorten in über 2.000 Parzellen angebaut. „Wir konnten klar zeigen, dass neue Weizensorten unter extensiven Bedingungen, also mit weniger Dünger und ohne Pflanzenschutz, bessere Leistungen erbringen als alte Sorten. Somit ist auch davon auszugehen, dass die ökologische Landwirtschaft nicht speziell gezüchtete Weizensorten benötigt“, so Professor Kage. Für die Untersuchungen ließ Doktorand Till Rose regelmäßig eine Drohne über die 2.000 Parzellen fliegen. „Mit der Drohne lassen sich die Lichtreflektionen vier verschiedener Wellenlängen und die Temperatur des Weizens messen. Den Kornertrag ermittelt man zwar weiterhin am besten mit dem Mähdrescher, aber hiermit erfahren wir auch einiges darüber, auf welche Weise die Sorten zu den unterschiedlichen Erträgen kommen. So können Züchter für neue Kreuzungen Eltern auswählen, die sich in ihren positiven Eigenschaften ergänzen“, erklärt Rose.

Die Ergebnisse entsprechen den Erwartungen

Im intensiven Anbau verzeichneten die Agrarforscherinnen und -forscher eine durchschnittliche Ertragssteigerung neuer Sorten in Höhe von etwa 32 kg/ha pro Zulassungsjahr. Dies erklärt einen großen Anteil der anhaltenden Produktionszunahmen der vergangenen 50 Jahre und spiegelt sich auch in den Bestimmungen der Sortenzulassung wider. Für die Registrierung neuer Sorten setzen die amtlichen Zulassungsbehörden eine Verbesserung gegenüber früheren Sorten voraus.

Eine große Überraschung hielten jedoch die Ertragsdaten aus den Varianten mit reduzierten Agrarchemieeinsätzen bereit.

Hier fiel der züchtungsgetriebene Ertragsfortschritt wider Erwarten nicht geringer aus, sondern war ebenso hoch oder sogar noch höher als im intensiven Anbau. Auffällig: Es zeigten keineswegs die älteren, sondern durchweg die neuesten Sorten die höchste Leistung – und dies auch ohne Fungizid-Behandlung oder bei reduzierter Düngung. Offensichtlich – so die Erklärung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler – hat die intensive Züchtung auf Ertrag indirekt auch die Gesamtleistung der Sorten unter diversen Stress- oder Mangelsituationen verbessert. Neuere Sorten wiesen sich auch durch eine bessere Ertragsstabilität aus.

Für den europäischen Weizenanbau im Zeichen des Klima- und Agrarpolitikwandels konnten die Beteiligten des Projekts aufgrund ihrer Kenntnisse eine klare Anbauempfehlung aussprechen: Eine ressourceneffiziente und nachhaltige Landwirtschaft unter reduziertem Agrarchemieeinsatz funktioniert nur unter Einsatz der neuesten, leistungsfähigsten Sorten.

Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und von der Leibniz-Universität Hannover geleitet. Weitere Projektpartner sind Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), Julius Kühn-Institut (JKI), Universität Bonn, University of Queensland (Australien).

Text: CAU/JLU

Orginalpublikation:

Kai P. Voss-Fels, Andreas Stahl, Benjamin Wittkop, Carolin Lichthardt, Sabrina Nagler, Till Rose, Tsu-Wei Chen, Holger Zetzsche, Sylvia Seddig, Mirza Majid Baig, Agim Ballvora, Matthias Frisch, Elizabeth Ross, Ben J. Hayes, Matthew J. Hayden, Frank Ordon, Jens Leon, Henning Kage, Wolfgang Friedt, Hartmut Stützel and Rod J. Snowdon: Breeding improves wheat productivity under contrasting agrochemical input levels. doi: 10.1038/s41477-019-0445-5
www.nature.com/articles/s41477-019-0445-5

Pressemitteilung der Justus-Liebig-Universität Gießen:

www.uni-giessen.de/...

Weitere Informationen:

www.briwecs.de

Kontakt:

Prof. Dr. Henning Kage
Abteilung Acker- und Pflanzenbau
Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
0431/880-3472
kage@pflanzenbau.uni-kiel.de

Dr. Doreen Saggau
Öffentlichkeitsarbeit & wissenschaftliche Kommunikation, Agrar- und Ernährungswissenschaftliche Fakultät
dsaggau@agrar.uni-kiel.de
+49 (0)431/880-7126