Inspirationen vom Tomatenseminar 2020: Bodenfruchtbarkeit, genetische Tomaten-Vielfalt und Wassernutzungseffizienz

Letztes Wochenende war ich auf dem Tomatenseminar des Vereins zur Erhaltung der Nutzpflanzenvielfalt an der Fachhochschule Erfurt. Das Seminar dient dem Austausch der Gärtner*innen, die sich in den Erhalterringen des VEN engagieren und der Fortbildung in allen Themen rund um die Tomate aber auch gärtnerischen Aspekten im Allgemeinen. Organisiert wurde das Seminar von Dieter Hoppe und Gisa Hoppe und moderiert wurde von Lizanne Conway (alle Tomatenfachgruppe des VEN). Prof. Birgit Wilhelm (Lehrstuhl Ökologischer Pflanzenbau) war – stellvertretend für die Fachhochschule Erfurt – Gastgeberin der Veranstaltung. In diesem Beitrag möchte ich die reichen Inspirationen teilen, die ich von diesem Seminar mitnehme.

Am Anfang stand der Austausch über die Erfahrungen mit den Ringsorten von der Saison 2020. Außerdem gab es Schulungen zur Beobachtung und Bonitur der Ringsorten. Hier konnten wir vor allem von der reichen Erfahrung von Dieter und Gisa Hoppe und Ursula Reinhardt profitieren. Die Fachhochschule beteiligt sich an den Erhalterringen und bindet dabei die Student*innen auch in Projektarbeiten ein. Dadurch konnten wir während des Seminars die Übungen an Pflanzen im Gewächshaus und im Freiland durchführen. Lizanne Conway stellte verschiedene Verarbeitungsmöglichkeiten von Tomaten und die Eignung bestimmter Sorten dafür vor, u.a. das Dörren und die Fermentation.

Bodenzustandsbericht und Bodenfruchtbarkeit

Prof. Birgit Wilhelm brachte sich mit dem Thema Boden und Bodenfruchtbarkeit ein. Sie zitierte einen Bericht des Thünen Institutes zur Bodenzustandserhebung landwirtschaftlicher Flächen, demzufolge die beprobten Acker-Flächen zum Großteil an der Grenze zur guten fachlichen Praxis von 3,5% Humus-Gehalt liegen. Knapp 60% der Ackerflächen fallen in die Kategorie H3 mit 2-4% Humusgehalt. Der Humusgehalt wiederum wird aus dem empirisch ermittelten organischen Kohlenstoff im Boden geschätzt. Für weitere Details empfehle ich den Thünenreport 64 (S.93). Frau Wilhelm erläuterte auch verschiedene Strategien zur Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit und des Humusgehaltes, wie reduzierte Bodenbearbeitung, Mulchen und das Einbringen organischer Substanz insbesondere durch Durchwurzelung in verschiedenen Bodentiefen. Wichtig hierbei ist die Perspektive auf den Boden als ein System aus Organismen und der unbelebten Umwelt (Wasser, Gas, Mineralien) und nicht als reines totes Substrat für anorganische Düngemittel. Insbesondere im intensiven konventionellen Gartenbau herrscht die „Substrat-Perspektive“ vor. Ein sehr praxisorientierter Beitrag zur Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit kam von der Kompostberaterin Renate Schmidt.

Das Thema der Bodenfruchtbarkeit wird derzeit vor allem unter dem Banner der regenerativen Landwirtschaft diskutiert. Vertreter der regenerativen Landwirtschaft geben sich nicht mit dem Anspruch der Nachhaltigkeit zufrieden, natürliche Ressourcen zu erhalten. Regenerative Landwirtschaft zielt darauf, im Rahmen der landwirtschaftlichen Produktion natürliche Ressourcen – wie den Boden – aufzubauen. Ob sich diese Ansprüche umsetzen lassen, muss sich wohl aber erst noch erweisen. Dies wird von meinem Kollegen Stephan Junge vom Fachgebiet Ökologischer Pflanzenschutz derzeit in dem Projekt VORAN für den Kartoffelanbau untersucht.

Produktion und Konsum von Tomaten in Deutschland

Außerdem erläuterte Frau Wilhelm, wie man den Stickstoff-Düngebedarf von Tomaten aus gemessenen Stickstoffwerten im Boden, Bodenmineralisation und Stickstoffbedarf der Pflanze ermittelt. Ein weiterer interessanter Aspekt war der Tomatenanbau und Konsum in Deutschland. Der gewerbliche Anbau spielt bisher eine relativ geringe Rolle mit 374 Hektar im Vergleich zu einer Gesamtfläche im Gemüsebau von ca. 129 000 Hektar. Die Produktion beträgt 96 600 Tonnen im Jahr 2017, wodurch sich für Deutschland eine Pro-Kopf Versorgung von ca. 1,2 kg ergibt. Der Verbrauch pro Kopf liegt in Deutschland dagegen bei 10 kg.

Genetische Untersuchungen der Tomaten-Vielfalt als Erhaltungswerkzeug

Auf dem Seminar hatte ich die Gelegenheit die Ergebnisse einer genetischen Untersuchung der Ringsorten von 2018 vorzustellen, die im Rahmen einer studentischen Projektarbeit von Mira Fink durchgeführt wurde. Bei der genetischen Analyse und Markerauswahl hat mein Kollege Dominik Dennenmoser (Fachgebiet Ökologische Pflanzenzüchtung und Agrarbiodiversität) uns tatkräftig unterstützt. Genetische Marker können zur Beschreibung biologischer Vielfalt auf molekulargenetischer Ebene verwendet werden. Biologische Vielfalt hat allerdings viele Aspekte und kann durch verschiedene Methoden erfasst werden. Morphologische und biometrische Aspekte (Fruchtform, Farbe) oder auch Nutzungstypen spielen bei Tomaten eine wichtige Rolle. Der Vorteil genetischer Marker liegt vor allem in ihrer Unabhängigkeit von der Umwelt im Gegensatz zu phänotypischen Merkmalen. Ausgehend von einer Literaturrecherche wurde ein Set von 12 Mikrosattelitenmarkern zur Beschreibung der Ringsorten etabliert und drei Individuen je Herkunft untersucht. Hieraus konnten dann genetische Distanzen berechnet werden. Es zeigt sich, dass sich die Ringsorten von 2018 klar von der wilden Tomatenart Solanum pimpinellifolium unterscheiden. Innerhalb der Ringsorten gibt es kein Paar mit einer genetischen Distanz von 0, also keine Dopplungen. Allerdings gibt es zwei Sorten – Ficarazzi und Johannisfeuer – die sich sowohl morphologisch ähneln als auch eine relativ geringe genetische Distanz zueinander aufweisen. Die geringste genetische Distanz wiesen allerdings das Sortenpaar Roter Heinz und Weißes Ochsenherz auf, die sich phänotypisch erheblich unterscheiden. Im ersten Fall also liefern genetische und phänotypische Untersuchungen ähnliche und im zweiten Fall verschiedene Ergebnisse. Dies ist keinesfalls widersprüchlich, sondern liegt in der komplexen Natur biologischer Vielfalt und zeigt die Notwendigkeit, diese auf verschiedenen Ebenen zu erfassen. Die Sorte Onkel Gustav weist im Mittel die höchste genetische Distanz zu allen anderen Herkünften auf und trägt damit relativ viel zur genetischen Diversität der Ringsorten von 2018 bei. Dagegen zeigt die Sorte Weißes Ochsenherz die geringste mittlere genetische Distanz zu den anderen Herkünften und trägt – molekulargenetisch betrachtet – relativ wenig zur Diversität der Ringsorten 2018 bei. Morphologisch ist sie als helle Ochsenherztomate aber natürlich erheblich verschieden von den anderen Herkünften und trägt auf dieser Ebene durchaus zur Vielfalt der Ringsorten bei.

Quantitative Diversitätsmaße (genetische Distanzen, Shannon-Weaver-Index, Allel-Zahl etc.) lassen sich dazu nutzen, um biologischen Sammlungen zu optimieren. Dies ist wichtig, wenn es sehr viele Herkünfte von Tomaten gibt aber nur eine begrenzte Kapazität diese zu erhalten und zu beschreiben. Man nutzt die Diversitätsmaße dann, um eine Kernsammlung (core collection) aus einer Gesamtsammlung zu definieren, die bei definierter Größe ein Maximum an Vielfalt repräsentiert (Marita et al., 2000). Hierbei können, genetische und morphologische Parameter berücksichtigt werden. Eine Einteilung von Sammlungen in einen intensiv beschriebenen und betreuten Kern und in eine Peripherie können zu einem gezielten Einsatz von begrenzten Erhaltungsressourcen genutzt werden.

Heatmap basierend auf genetischen Distanzen zwischen den Ringsorten. Erstellt von Mira Fink.

Neue Tomaten-Anbausysteme für mehr Wasser-Nutzungseffizienz?

Ein weiteres spannendes Thema, das in den Diskussionen aufkam, war das Thema Wasser und Tomaten. Vor dem Hintergrund der dynamischen Klimaentwicklung auf unserem Planeten kommt man um diese Frage nicht herum. Tomaten gelten gemeinhin als relativ wasserhungrig. Dies mag insbesondere damit zusammenhängen, dass Erträge im Gemüsebau als Frischgewicht erfasst werden und Tomaten einen sehr hohen Wassergehalt haben. Wie aber ist der Zusammenhang von Wasserverbrauch und Erträgen, die als Biomasse/Trockensubstanz gemessen werden? Und ließen sich Gießstrategien und Pflanztechniken bezüglich des Wasserverbrauchs optimieren? Hier wurde von Erfahrungen aus den Tomaten-Ringen berichtet, dass ein tiefes Pflanzen sowie eine Beschränkung der Bewässerung auf wenige Zeitpunkte in der Saison das Wurzelwachstum fördern und so den Bewässerungsbedarf verringern könnten. Hierbei nutzt man das natürliche Potential eines sehr kräftigen Wurzelwachstums und der Wurzelneubildung im Sprossbereich von Tomaten. Hinzu kommt, dass die wilde Tomatenart Solanum pimpinellifolium in sehr verschiedenen Umwelten in Peru und Ecuador vorkommt, von tropisch-feuchten Gebieten bis zu sehr trockenen Wüstenregionen (Zuriaga et al., 2009). Dabei zeigen die Teilpopulationen in den verschiedenen Klimata auch eine genetische Differenzierung, die ein Indiz für klimatische Anpassungen der Teilpopulationen sein können. In der natürlichen Ökologie und Biologie der Tomaten schlummert vielleicht noch ein erhebliches Potential, neue Anbausysteme mit höherer Wasser-Nutzungseffizienz zu entwickeln.

Den Abschluss des Seminars machte eine Verkostung von Tomatenherkünften, die Kandidaten für die Rinsgsorten 2021 sind, u.a. Yellow Cherry, Steinhagener Pflaume, Sperls Zukunft und German Gold.

Nachtrag vom 4.11.2020

Es gibt übrigens einen spannende Mitmachaktion, bei der man selber wassersparende Kulturmaßnahmen bei der Tomate ausprobieren kann, die sogenannte Klimatomate.

Literatur

Marita, J.M., Rodriguez, J.M., Nienhuis, J., 2000. Development of an algorithm identifying maximally diverse core collections. Genet. Resour. Crop Evol. 47, 515–526.

Zuriaga, E., Blanca, J.M., Cordero, L., Sifres, A., Blas-Cerdán, W.G., Morales, R., Nuez, F., 2009. Genetic and bioclimatic variation in Solanum pimpinellifolium. Genet. Resour. Crop Evol. 56, 39.

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