– Sperrfrist bis Montag, 17. Juni 2019, 17.00 Uhr –

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. Wichtige Antworten liefern die Ergebnisse einer großangelegten Studie verschiedener Universitäten und Einrichtungen, die unter der Federführung der Professur für Pflanzenzüchtung (Prof. Dr. Rod Snowdon) der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) am 17. Juni 2019 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 worden sind.

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 zugesprochen. Jedoch fehlten bislang empirische Grundlagen für diese Aussagen, aus denen Entscheidungshilfen zur Züchtung bestimmter Sorten für einen nachhaltigeren Anbau entwickelt werden könnten. Um diese Wissenslücke zu schließen, haben Agrarwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler an verschiedenen Standorten den Einfluss des Zuchtfortschrittes auf das Ertragspotenzial unter nachhaltigeren Anbauszenarien unter die Lupe genommen.

In einer der bisher größten derartigen Untersuchungen weltweit wurden fast 200 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 – also intensiven – Anbaubedingungen eingehend geprüft, sondern an jedem Standort auch im direkten Vergleich zu Varianten mit stark reduzierter Stickstoffdüngung bzw. ohne Pflanzenschutzbehandlungen. So konnten die Forscherinnen und Forscher 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.

Die Studienergebnisse entsprechen einerseits 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 letzten 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. Die neueren Weizensorten zeichneten sich insgesamt durch verbesserte Krankheitsresistenzen, erhöhte Nährstoffnutzungseffizienz und sogar durch die stärksten Ertragsleistungen unter Dürrestress aus. 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.

Dank eingehender Analysen des Erbguts aller Sorten konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch die genetischen Hintergründe dieses Phänomens aufdecken: Durch die langjährige Selektion auf Ertrag unter äußerst unterschiedlichen Anbaubedingungen fand offensichtlich im Laufe der Zeit eine ständige Akkumulation von vorteilhaften Genvarianten statt. Deren Effekte waren im Einzelnen zwar jeweils sehr klein, in der Summe jedoch wirkte ihre stetige Zunahme positiv auf Nachhaltigkeitsmerkmale wie die Wasser- oder Nährstoffeffizienz. Darüber hinaus war zu erkennen, dass im Genpool moderner Sorten noch viel genetisches Potenzial für weitere Verbesserungen steckt.

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

Beteiligte Institutionen
Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU)
Koordinierender Autor: Prof. Dr. Rod Snowdon
gleichberechtigte Erstautoren Dr. Kai Voss-Fels, Dr. Andreas Stahl, Dr. Benjamin Wittkop
Leibniz-Universität Hannover
Projektleitung: Prof. Hartmut Stützel
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Julius-Kühn-Institut für Kulturpflanzenforschung
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
University of Queensland (Australien)

– Bitte Sperrfrist beachten! –

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Die 1607 gegründete Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) ist eine traditionsreiche Forschungsuniversität, die rund 28.000 Studierende anzieht. Neben einem breiten Lehrangebot – von den klassischen Naturwissenschaften über Rechts- und Wirtschaftswissenschaften, Gesellschafts- und Erziehungswissenschaften bis hin zu Sprach- und Kulturwissen¬schaften – bietet sie ein lebenswissenschaftliches Fächerspektrum, das nicht nur in Hessen einmalig ist: Human- und Veterinärmedizin, Agrar-, Umwelt- und Ernährungswissenschaften sowie Lebensmittelchemie. Unter den großen Persönlichkeiten, die an der JLU geforscht und gelehrt haben, befindet sich eine Reihe von Nobelpreisträgern, unter anderem Wilhelm Conrad Röntgen (Nobelpreis für Physik 1901) und Wangari Maathai (Friedensnobelpreis 2004). Seit dem Jahr 2006 wird die Forschung an der JLU kontinuierlich in der Exzellenzinitiative bzw. der Exzellenzstrategie von Bund und Ländern gefördert.

wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Rod Snowdon
Koordinierender Autor
Professur für Pflanzenzüchtung an der Justus-Liebig-Universität Gießen
Interdisziplinäres Forschungszentrum (iFZ)
Heinrich-Buff-Ring 26-32; 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-37420
E-Mail: Rod.Snowdon@agrar.uni-giessen.de

Originalpublikation:
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

idw 2019/06