Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz in der Pflanzenproduktion

Nachhaltigkeit ist mittlerweile zu einem wichtigen Thema vieler Vorlesungen geworden, z.B. an der Universität Hohenheim und der FH Osnabrück. Außerdem werden einige Projekte finanziert. So gibt es einen Forschungsschwerpunkt mit dem Titel „Nachhaltige pflanzliche Bioproduktion und Ressourcenschutz“, der von den drei Universitäten Aachen, Bonn und Düsseldorf sowie dem Forschungszentrum Jülich betreut wird.

Das 2010 von der DLG verabschiedete Nachhaltigkeitsschema lässt viele kritische Rückfragen offen. Meines Erachtens kommen die Punkte Energieintensität, Bodenerosion und Bodenschadver­dich­tung zu gut weg. Das DLG-Zertifikat „Nachhaltige Landwirt­schaft“ und das Kriterien­system nachhaltige Landwirtschaft sind die derzeit beiden wichtigsten Maßstäbe zur Beurteilung der nachhaltigen Landwirtschaft. Die DLG-Kri­terien umfassen im Bereich Ökologie folgende Faktoren: „Treibhausgase, Phosphorsaldo, Energieintensität, Biodiversität, Pflanzenschutzintensität, Bodenschadverdichtung, Bodenerosion, Humus-Saldo, Stickstoff-Saldo“. Bei einer optimalen Bewertung gibt es eine 1; bei einer schlechten Bewertung eine 0.

Pflanzenschutz

In den vergangenen zwei Jahrzehnten haben sich immer mehr Ackerbaubetriebe von lang­fristigen Entscheidungen verabschiedet und die Anbauplanung an der jeweiligen Preissituation orientiert. Die Einhaltung von Fruchtfolgen wurde auf ein Mindestmaß verringert. In erster Linie ging es um Vermeidung schwer oder nicht bekämpfbarer Krankheiten und Schädlingen; hingegen spielte das vermehrte Auftreten hartnäckiger Unkräuter / Ungräser selten eine Rolle. Weltweit steht der Weizen an erster Stelle mit den meisten Resistenzproblemen. 73 Unkrautarten lassen sich an einigen Standorten nicht mehr bekämpfen. An zweiter Stelle folgt der Mais. Am stärksten breiten sich die resistenten Ungräser aus (79) – mit weitem Abstand vor den Korbblütlern (39).

Die totale Vereinfachung des Anbaus – wie im nordamerikanischen Mais- und Sojaanbau, hat sich als Irrweg erwiesen. Mittlerweise sind bei 32 Arten Resistenzen gegen das Totalherbizid Glyphosat aufgetreten. Der äußerst aggressive Palmer-Amaranth breitet sich in 24 US-Bundesstaaten aus. Die Gesamtfläche Glyphosat-resistenter Unkräuter nimmt die Fläche von Oregon ein. Dieser Bundesstaat ist so groß wie die alte Bundesrepublik. Insgesamt führen die USA mit 153 Fällen die Liste der Unkrautresistenzen an, gefolgt von 76 in Australien und 61 in Kanada. In Europa ist Frankreich am stärksten betroffen (45), gefolgt von Spanien (34) und Deutschland (32).

In Deutschland sind bei mittlerweile 32 Arten Resistenzen beobachtet worden. Beim Ackerfuchsschwanz liegen Resistenzen gegen vier Wirkstoffgruppen vor; beim Windhalm sind es drei Gruppen. In den ersten neun Monaten dieses Jahres sind weltweit 59 neue Resistenzfälle aufgetreten. Die meisten Resistenzfälle (156) wurden bei den Sulfo­nylharnstoffderivaten beobachtet, gefolgt von den meisten vom Markt genommenen Photosystem-II-Inhibitoren (Atrazin & Co). An dritter Stelle folgen die DIMs und FOPs (47); danach bereits das Glyphosat (32) und die Wuchsstoffe (32).

Bei den Schadinsekten führt in Deutschland der Rapsglanzkäfer die Liste an (41 Fälle; 27 verschiedene Insektizide), gefolgt von der Hopfenblattlaus (18 Fälle bzw. 34 Insektizide) und der Grünen Pfirsichblattlaus (18 Fälle; 76 Insektizide).

Bei den Fungiziden gelten folgende Wirkstoffgruppen als stark resistenzanfällig: Phenylamide, MBC-Fungizide (Methyl-Benzimidazole, Carbamate), SDHI-Fungizide (Carboxamide; in D 25 % Marktanteil), Qol-Fungizide (Strobilurine) und Dicarboximide. Aufgrund der Resistenzgefährdung werden selbst die neuesten Wirkstoffe fast immer in Kombination mit älteren Wirkstoffen (Azole) eingesetzt. Die Resistenzgefahr bei den Azolen und den Morpholinen wird als mittel eingestuft.

Fazit: Beim Pflanzenschutz spielen Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz bislang nur eine untergeordnete Rolle. Am ehesten wird das noch bei den Fungiziden eingehalten, wäh­rend die Unkrautbekämpfung auch wegen fehlender neuer Wirkstoffgruppen am stärksten gefährdet ist. Dabei gibt es hier gute Möglichkeiten, den Unkrautdruck zu verringern. Dazu zählen die Bestellung mit Zwischenfrüchten unmittelbar nach der Ernte und der Anbau von lukrativen Sommerkulturen. Es gibt mittlerweile viele Zwischenfruchtmischungen, die Ausfallgetreide und Unkräuter wirksam unterdrücken. Zu den lukrativen Sommerungen zählt ohne Zweifel die Sojabohne. Für den Norden ist der Anbau von Zuckerrüben für den Einsatz in Biogasanlagen zu überlegen. Zur besseren Kontrolle des Ackerfuchsschwanzes ist auf jeden Fall die Abkehr von Frühsaaten zu empfehlen. Durch flaches Schälen lassen sich nach der Ernte auflaufende Unkräuter gut bekämpfen. Gleichzeitig wird die Kapillarität und damit die Wasserverdunstung unterbrochen. Durch die übliche Stoppelbearbeitung wird zwar das Stroh eingemischt und verrottet schneller; gleichzeitig werden aber Ungrassamen und Ausfallgetreide konserviert. Unter Umständen ist es besser, die Strohdecke mit dem Striegel zu bearbeiten.

Zur Überwachung des Rapsglanzkäfers werden in Großbritannien bereits Pheromonfallen angeboten, die die Firma Oecos aus Kimpton mit staatlicher Unterstützung ent­wickelt hat. In Deutschland sind Gelbschalen üblich. Die adulten Käfer überwintern in Hecken und Waldrändern. Auf einer englischsprachigen Website für biologische Bekämp­fungsmaßnahmen wird empfohlen nach der Rapsernte nicht zu pflügen, um die Gegner der Rapsglanzkäfer zu schützen. Dazu zählen Laufkäfer und Kurzflügler, Schlupf­wespen der Gattungen Phradis sowie Tersilochus heterocerus. Nach einer französischen Untersuchung scheint es wichtig zu sein, den Schlupfwespen Zucker anzubieten (neben Glucose und Fructose auch das Disaccharid Trehalose). Die Autorin empfiehlt auch den Anbau von Klee, um Prädatoren anzulocken.

Der Krankheitsdruck durch Schadpilze lässt sich durch den konsequenten Einsatz von Mikroorganismen­präparaten wie EM oder durch Kompostextrakte / Komposttees verringern. Dazu braucht es aber einen langen Atem.

Pflanzenernährung

Die Pflanzenernährung hat ebenfalls Einfluss auf die verschiedenen Schaderreger. Das zeigen die Erfahrungen von Neal Kinsey. Erste gute Erfahrungen liegen auch bei deutschen Kinsey-Kunden vor. In diesem Sinne ist es eine nachhaltige Stra­te­gie, eine ausgewogene Nährstoffversorgung anzustreben.

Die Diskussion um die Verknappung der Phosphor-Reserven zeigt, dass manche Themen sehr früh aufgegriffen werden, andere zu spät oder überhaupt nicht. Die Angaben für die Phosphorreserven reichen von 50 bis über mehrere hundert Jahre. Es ist durchaus sinnvoll, das im Klärschlamm reichlich vorhandene Phosphor zu extrahie­ren, am besten vor der Klärschlammverbrennung. Dazu gibt es bereits geeignete Techniken, wie das Seaborne-Verfahren. Durch das Recycling aus dem Klärschlamm könnten in Deutsch­land zwei Drittel der Phosphatdüngung bestritten werden. Durch die chemische Extraktion ist die Nährstoffverfügbarkeit deutlich höher als bei einer Rück­gewinnung nach der Klärschlammverbrennung, teilweise sogar höher als die P-Verfüg­barkeit aus Superphosphat. Interessanterweise entsteht dabei ein Magnesium­hydrogen-Phosphat. Sinnvoll ist auch der Einsatz von Mykorrhiza-Pilzen, mit deren Hilfe die bestehenden P-Reserven im Boden besser genutzt werden können.

Beim Stickstoff sind durch die biologische N-Fixierung erhebliche Einsparungen mög­lich. Unter den Bedingungen des australischen Weizenanbaus sind das gerade 20 kg/ha und Jahr, aber angesichts der niedrigen Erträge reicht das aus, um 30 bis 50 % des Bedarfs abzudecken. Zu den freilebenden Stickstofffixierern zählen u.a. Azotobacter und Klebsiella. Azospirillum ist speziell bei Gräserarten aktiv. In Südostasien werden große Mengen Stickstoff durch den Wasserfarn Azolla gewonnen. Das können bis zu 600 Kg/ha und Jahr sein. Die Methode existiert dort bereits seit über 1000 Jahren. Speziell in Indien existieren zahlreiche Herstelle von N-fixierenden Bakterien; es gibt auch deutsche Hersteller, von denen mir zwei bekannt sind (willbest – http://www.wilhelmsbest.de bhz Sippel – http://www.bhz-sippel.de ; AKRA-N-Azoarcus – http://www.duenger-akra.at ). Neue Ergebnisse aus den USA zeigen, dass die alten mexikanischen Maissorten von freilebenden Stickstofffixierern besiedelt werden. Erste Hybridzüchtungen mit diesen Eigenschaften kommen bald auf den Markt für Biobetriebe. Der gemeinsame Anbau von Mais und Stangenbohnen dürfte die Situation rund um den Stickstoff ebenfalls entschärfen.

Die Stickstofffixierung durch Leguminosen wird laut einer FAO-Studie mit 50 bis 330 kg N/ha und Jahr angegeben. Die Sojabohne kommt auf durchschnittlich 100 kg N/ha. Die Werte für den Zwischenfruchtanbau mit Leguminosen werden mit 50 bis 90 kg/ha und Jahr angegeben. Weltweiter Spitzenreiter in der Stickstofffixierung ist Leucaena leucocephala (Weißkopfmimose), die in Südostasien vorkommt.

Zu den nachhaltigen N-Düngemethoden zählt bekanntlich die Cultan-Düngung nach Professor Sommer.

Zu den kritischen Nährelementen zählt Zink, der in vielen Teilen Asiens häufig fehlt (über 50 %). Latenter Zinkmangel ist aber auch in Norddeutschland zu beobachten. Ähnliches trifft auf Bor zu. Bor liegt als Anion vor, ist also stärker der Auswaschung unterworfen als die meisten Kationen. Beim Bor ist zu beachten, dass die Unterschiede zwischen Mangel und Überschuss relativ gering sind.

Zu den unterschätzten Nährelementen zählt neben dem Schwefel auch Eisen.

Boden

In Bayern liegt die Bodenabtragsrate auf den Maisanbauflächen bei 3.3 Tonnen pro Hektar und Jahr (2011); durch Mulchsaat ist der Wert von 3.5 (2008) auf 3.3 Tonnen zurückgegangen; aber 2005 lag der Bodenabtrag noch bei 2.62 Tonnen. Die Maisanbaufläche beträgt dort 500.000 ha. Die Spitzenwerte betragen 7.9 Tonnen (Rottal-Inn) bzw. 7.8 Tonnen (Mühldorf). In den anderen Bundesländern (außer Schleswig-Holstein, Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg, nördliches Niedersachsen, NW-NRW, NO-Sachsen-Anhalt, hessisches Ried, Südpfalz) liegen die Abtragswerte bei über 1 Tonne je Hektar und Jahr . Diese Werte beziehen sich auf die Wassererosion. Eine Auswertung aus dem Jahr 2011 hat für Bayern ergeben, dass auf 13 % der Fläche mehr als 20 Liter je m2 je Stunde heruntergehen. In der zweiten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts hat die Anzahl der Starkniederschlagstage um 22 % zugenommen.

Die Gefährdung durch Winderosion ist besonders hoch im nördlichen Niedersachsen, auf den Geestflächen in Schleswig-Holstein, in Brandenburg sowie in den nördlichen und südwestlichen Teilen Mecklenburg-Vorpommerns. Winderosion tritt bei Windgeschwindigkeiten von über 6 km/ha auf. Die vergangenen drei Jahre waren relativ windarm.

Nach Einschätzung des Umweltbundesamtes sind 17 % der Ackerböden verdichtet; in NRW sind es sogar 40 %. In Mecklenburg-Vorpommern gelten 40 % als stark bzw. sehr stark gefährdet. Durch Bodenverdichtung geht ausschließlich das luftführende Bodenvolumen verloren (von 21.3 auf 10.9 %). Besonders hoch ist das Risiko beim Mähdrusch und beim Kartof­felroden; ein mittleres Verdichtungsrisiko besteht bei Rübenroden.

Die besten Mittel gegen Bodenerosion und Bodenverdichtung sind die Direktsaat und die möglichst durchgängige Bedeckung mit Vegetation und Ernterückständen. Genaue Zahlen zum Zwischenfruchtanbau konnte ich nicht ermitteln; durch das Greening dürfte der Anteil aber deutlich zugenommen haben. Die Direktsaat spielt nach wie vor eine untergeordnete Rolle; derzeit ist die Streifensaat im Kommen. Der Kostenvorteil der Direktsaat beträgt nach Angaben aus Baden-Württemberg € 150,–/ha.

Wer aufgrund der Pachtsituation mittel- bis langfristige Änderungen im Ackerbau scheut, sollte dies aber zumindest auf den Eigentumsflächen anstreben. Die Erfahrungen auf den Versuchsflächen des Stifterguts Odenheim im Kraichgau zeigen, dass es ertraglich keine Unterschiede zwischen der Direktsaat, der Streifensaat und der herkömmli­chen Mulchsaat geben muss. Wer Erosion riskiert wird mit Mindererträgen bis zu 20 % bestraft. Der konsequente Einsatz von Zwischenfruchtmischungen führt zu einer dauer­haften Krümelstruktur, wie sie durch Bodenbearbeitung nur kurzfristig erreicht werden kann. Das Wasserspeichervermögen nimmt zu – ebenso der Gehalt an Nährhumus, der eine wichtige Quelle für Kohlenstoff und Stickstoff ist.

Energieeffizienz

Der deutschen Landwirtschaft steht eine Internetplattform zum Thema „Energieeffizienz“ zur Verfügung; außerdem gibt es länderspezifische Plattformen in sechs Bundes­ländern. Die Ergebnisse des Bundesforschungsprojekts zeigen deutliche Einsparpoten­ziale, z.B. in der Milchviehhaltung. Die schlechtesten Betriebe liegen bei 7.203 € Einsparpotenzial, die besten bei 528 €; der Durchschnitt liegt bei 2.373 €. In der Schweinemast sind die Unterschiede weniger deutlich (6.804 – 2.305 – 4.206 €). Das Einsparpotenzial durch Mulchsaat gegenüber der Pflugfurche beträgt 20- 30 Liter Diesel/ha. Besonders heftig schlägt die mineralische N-Düngung zu Buche. Umgerechnet in Diesel-Verbrauchswerte benötigt die N-Düngung 174 Liter Diesel/Hektar, davon 4 Liter für die Ausbringung. Die restlichen Bewirtschaftungskosten summieren sich auf 100 Liter Diesel je Hektar. Das heißt es lohnt sich auf jeden Fall, die biologische Stickstofffixierung durch leguminosenhaltige Zwischenfruchtmischungen zu fördern und das Cultan-Verfahren einzusetzen.

Der durchschnittliche Energieverbrauch beträgt im Getreidebau von Baden-Württemberg im Durchschnitt 107 €/ha; bei den Hackfrüchten liegt er bei 88 €/ha.