Weizenproduktion der Zukunft - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

Ein Beitrag von Hartmut Stützel, Leibniz Universität Hannover

Sind moderne Kulturpflanzensorten „überzüchtet“, krankheits- und stressanfälliger als ältere? Ist unsere Weizenproduktion daher auf immer mehr Chemie angewiesen und schlecht vorbereitet auf den Klimawandel und die Anforderungen des Bioanbaus? Diese Fragen beantworten die Ergebnisse des Forschungsprojekts BRIWECS, in dem WissenschaftlerInnen der Universitäten Bonn, Gießen, Hannover und Kiel, sowie des Julius Kühn-Instituts und des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Weizensorten, die in den letzten 50 Jahren gezüchtet wurden, analysiert haben. Insgesamt wurden 220 Sorten in drei Anbausystemen unterschiedlicher Düngungs- und Pflanzenschutzintensität über fünf Jahre verglichen.

Setzt man die Ertragsleistungen der Sorten zum Jahr ihrer Zulassung für den Anbau in Beziehung, stellt man einen kontinuierlich ansteigenden Trend fest. Mit jedem Jahr verbesserte sich der Ertrag zwischen 30 und 50 kg pro Hektar, so dass die heutigen Weizensorten 30-50% höhere Erträge als ihre Verwandten aus den Sechzigerjahren des zwanzigsten Jahrhunderts erbringen. Das ist ein unbestreitbar beeindruckender Erfolg moderner, wissenschaftsbasierter Pflanzenzüchtung.

Besonders interessant: Die Ertragssteigerungen wurden nicht etwa um den Preis höherer Krankheitsanfälligkeit erzielt. Im Gegenteil: Die modernen Sorten waren widerstandsfähiger gegenüber den wichtigsten Blattkrankheiten wie Gelb- und Braunrost. Daher zeigte sich der höchste Ertragsanstieg auch in demjenigen Anbausystem, das bei bedarfsgerechter Düngung auf chemische Krankheitsbekämpfung verzichtete.

Neben ihrer besseren Gesundheit können neuere Weizensorten auch ihre Blattfläche länger grün und damit für die Photosynthese funktionsfähig erhalten. Darüber hinaus stieg durch die Züchtung im Laufe der letzten 50 Jahre auch die Lichtnutzungseffizienz, d. h. die Biomasseproduktion pro aufgenommener Sonnenstrahlung.

Durch die Anlage einer größeren Anzahl an Körnern pro Ähre erhöhen die modernen Sorten gleichzeitig ihre Speicherkapazität für die gebildeten Assimilate (Kohlenhydrate). Auch kommen die neueren Sorten mit trockenen Bedingungen besser zurecht als ihre Vorfahren.

Somit können wir feststellen, dass die Pflanzenzüchter in den letzten fünfzig Jahren auf Eigenschaften selektiert haben, die für künftige Anbausysteme von steigender Bedeutung sind: Gesundheit ist eine wichtige Voraussetzung für einen „chemiefreien“ Anbau und Stresstoleranz ist bei steigenden Klimaschwankungen immer stärker gefragt.

Was aber nützen die Erkenntnisse aus der Vergangenheit für die Weizenproduktion der Zukunft? Diese Frage soll mit Hilfe von Pflanzenwachstumsmodellen geklärt werden. Diese Modelle bilden die Pflanzeneigenschaften und deren genetische Beziehungen ab und ermöglichen es, Situationen zu Witterungsverläufen und Anbaumaßnahmen zu definieren. So sollen mit den Daten der BRIWECS-Versuche Modelle „gefüttert“ (parametrisiert) werden, um besser zu verstehen, auf welche Kombinationen von Pflanzeneigenschaften es z. B. bei zeitlich unterschiedlich auftretenden Stressereignissen oder bei zunehmender Beschränkung des Pflanzenschutzmitteleinsatzes besonders ankommt.