Ein ökologischer Zuchtgarten mit Weizen-Genotypen und kleinen „Verhüterli“, die eine unkontrollierte Bestäubung verhindern.

In der Mobilitätsbranche scheint es eine klare Sache zu sein. Verbrennungsmotoren sind zwar nicht komplett obsolet, müssen aber doch in vielen Bereichen durch andere Technologien, wie elektrische Automobile, ÖPNV sowie verbesserte Infrastruktur für Fuß- und Radwege ersetzt werden. Ohne einen erheblichen Druck und das Offenlegen „innovativer“ Dieseltechnologien aber hätte die Automobilindustrie ihr sprichwörtlich fossiles Geschäftsmodell bis zum bitteren Ende durchgezogen. Das ist leider einfach menschlich. Ohne Druck löst sich eine festgefahrene Situation nicht. Immerhin, eine gewisse Wende in der Automobilindustrie scheint sich abzuzeichnen, auch wenn manch gigantisches SUV-E-Mobil schon wieder am menschlichen Verstand zweifeln lässt.

Im Bereich der Landwirtschaft wird oft die Politik kritisiert und vor allem die berühmten Agrarsubventionen. Auch wird die Agrarchemieindustrie, die gleichzeitig eine Saatgutproduktions- und Züchtungsindustrie ist, hart durch zivilgesellschaftliche Organisationen angegangen. Bayer-Monsanto hat zumindest in einem Teil der Öffentlichkeit den gestreiften Peter. Diese Industrie wird als grundlegendes Problem gesehen, das es auf dem Weg in eine agrarökologische Landwirtschaft zu überwinden gilt. Das stimmt aber sicher nicht im Allgemeinen. Eigentlich hält die Saatgutbranche den Schlüssel für die Agrarwende in der Hand. Saatgut ist unbestritten eine Schlüsselressource in der Landwirtschaft. In einer zugegebenermaßen etwas übersteigerten Metapher ist Saatgut das Automobil der Landwirtschaft. Es ist zumindest vergleichbar in seiner enormen Bedeutung in der Landwirtschaft mit der Bedeutung des Automobils für unsere Mobilitätssysteme. In einem Samenkorn materialisiert sich die Genetik, aber – und das ist entscheidend – auch die Ökologie unserer Kulturpflanzen. Saatgut enthält die enormen Schätze an Zuchtfortschritt, die bisher erzielt wurden. Und es enthält durch spezifische Eigenschaften, die selektiert wurden, auch Anpassungen an unsere „modernen“ Pflanzenbausysteme. Bevor ich auf die gesellschaftliche Ebene gehe, will ich einen Blick auf unsere Kulturpflanzen und ihre Verschränkung mit unseren Pflanzenbausystemen werfen.

Gemeinsame Blüte von Weizen und Erbsen in einer Weizen-Erbsen-Mischkultur, Versuchsbetrieb Universität Kassel, Neu Eichenberg, Sommer 2020.

So langsam nähert sich das Projekt Remix seinem Ende und dann ist es angemessen einmal über die Ergebnisse zu reflektieren und mögliche zukünftige Arbeitsstränge zu beleuchten. In diesem Sinne war auch die letzte Woche durchgeführte Konferenz zu Mischkulturen (Intercropping for sustainability:  Research developments and their application) sehr anregend. Organisiert wurde das Event online von der Association of Applied Biologists und den Projekten Remix und Diversify. Für mich zeigte sich hier vor allem der Wert ökologischer Grundlagenforschung, um Mischkulturen besser zu verstehen. Z.B. zeigt sich, dass durchaus auch in nährstoffreichen high-input Systemen Mischkulturen produktiver sein können als Reinkulturen, wenn eine zeitliche Nischendifferenzierung vorliegt. Ein Beispiel sind Mais und Soja, die als sogenannte Relay-Kulturen (zeitlich versetzte Aussaat und Ernte) angelegt werden (Li et al., 2020). Besonders spannend fand ich auch den Vortrag von Bernhard Schmid, der erklärte, dass miteinander über längere Zeit ko-evolvierte Pflanzenarten produktiver sind als Pflanzenarten, die separat gezüchtet wurden oder evolviert sind (Zuppinger-Dingley et al., 2014). Hieraus zog er dann aber auch den Schluss, nicht natürliche Evolution sondern gezielte Züchtung für Mischkulturen massiv voranzutreiben. Dies bezeichnete er als post-darwinistische Landwirtschaft.

Mjøstårnet mit 18 Geschossen in Norwegen. Der Schein trügt etwas. Die tragende Konstruktion ist nicht ganz aus Holz. Foto von Nina Rundsveen CC BY-SA 4.0 Quelle Wikipedia.

Die Baubranche ist ein erheblicher CO₂-Emittent. Ein Faktor dabei ist der Herstellungsprozess von Zement bzw. Beton, welcher Zement enthält. Hierbei wird nicht nur CO₂ durch die Nutzung fossiler Energie frei sondern auch durch den chemischen Prozess der Herstellung selbst (Davis et al. 2018). Damit ist der Herstellungsprozess von Zement, meines derzeitigen Wissens nach, nicht CO₂ – neutral machbar.

Deshalb ist man in der Baubranche auf der Suche nach technischen Optionen den CO₂-Ausstoß zu reduzieren, beziehungsweise auf Null zu senken. Im Netz findet man Informationen zum CO₂-Impact verschiedener Baustoffe und einen sogenannten carbon construction calculator. 

Bild aus Hagmann et al. (2008), CC BY 3.0, Wikipdia.

Zur Zeit entwickeln sich die Fähigkeiten von Maschinen komplexe Probleme zu lösen rasant weiter. Aktuellstes Beispiel ist GPT-3, ein künstliches neuronales Netz, das von OpenAI entwickelt wurde und 175 Milliarden Parameter umfasst. GPT-3 ist ein Computermodell, das menschliche Sprache verarbeiten und ausgeben kann. GPT-3 kann fiktive Texte erzeugen, juristischen Fachjargon in Alltagssprache übersetzen oder Programmcode schreiben. Die Mächtigkeit dieses Systems wird auch in philosophischen Fachkreisen diskutiert. Auf diese Diskussion wiederum hat der Philosoph Raphaël Millière GPT-3 Antworten verfassen lassen. Eine sehr interessante Diskussion dazu findet man im Heise-Journal. GPT-3 ist sicher beeindruckend aber man sollte sich auch nicht vorschnell täuschen lassen. Wenn man den Eindruck hat, einer intelligenten Maschine gegenüber zu stehen, heißt dies nur, dass diese sehr überzeugend ist. Über ihr Verständnis von Sprache oder gar Intelligenz im Allgemeinen, sagt dies nur begrenzt etwas aus.

Die Frucht der Haselnuss Corylus avellana: ein möglicher Kandidat für neue Kulturpflanzengemeinschaften und Agroforstsysteme. Autor Vassil, Quelle Wikipedia.

Wenn es in der Landwirtschaft um neue Technologien geht, dann denkt man meist an modernste satellitengesteuerte, sensorbestückte und cloud-integrierte Traktoren oder Drescher. Oder aber es kommen die neuen Züchtungsmethoden aka Crispr-Cas und Genome Editing ins Spiel. Hier möchte ich einen etwas anderen Ansatz vorstellen, der seinen Dreh- und Angelpunkt in den Kulturpflanzen-Arten und ihrer Ökologie hat, aber auch offen ist für moderne Technologien. Die Natur und natürliche Ökosysteme als alleinige Referenzpunkte für eine ökologische Landwirtschaft sind vollkommen unzureichend. Der hier vorgestellte Ansatz beginnt bei traditionellen Pflanzenbausystemen, denkt diese aber radikal weiter. Mein Ausgangspunkt sind die weithin bekannten Mischkulturen, wie sie in tropischen und kleinbäuerlichen Landwirtschaften immer noch üblich sind. Mischkulturen sind außerdem Standard in vielen Hobbygärten, im intensiven kleinräumigen Gemüsebau (market gardening), aber auch im ökologischen Futterbau (Erbsen-Gerste/Roggen; Kleegras) oder der Grünlandwirtschaft. Weiterlesen „Neue Kulturpflanzengemeinschaften und neue Mischkultursysteme für eine regenerative Landwirtschaft?“ →

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. Weiterlesen „Inspirationen vom Tomatenseminar 2020: Bodenfruchtbarkeit, genetische Tomaten-Vielfalt und Wassernutzungseffizienz“ →

Eine Erle am Beaulieu River, Longwater Lawn, England. Foto von Jim Champion, CC BY-SA 2.0, Quelle Wikipedia.

Stickstoff ist ein essentieller Baustein aller Pflanzen ob wild vorkommend oder kultiviert auf dem Acker oder im Garten. Stickstoff ist reichlich in der Atmosphäre vorhanden aber chemisch den Pflanzen nicht ohne Weiteres zugänglich. Der atmosphärische Stickstoff wird durch eine dreifach kovalente Bindung zwischen zwei Stickstoffatomen stabilisiert. Der industrielle Prozess, um diese Dreifach-Bindung im elementaren Stickstoff zu brechen und pflanzenverfügbaren Stickstoff in Form von Ammoniak zu gewinnen, erfordert hohe Drücke (150-350 Bar), hohe Temperaturen (400-500 Grad Celsius) und damit enorme Energiemengen. Weiterlesen „Mechanismus, Evolution und Vielfalt symbiotischer Stickstofffixierung in Pflanzen: neue Optionen für die ökologische Agroforstwirtschaft?“ →

Blühende Erbsen in Mischung mit blühendem Weizen, Versuchsbetrieb Neu Eichenberg, Sommer 2020.

Zur Zeit bewege ich mich physisch und gedanklich durch Kulturpflanzengemeinschaften. Physisch bin ich mit Kolleg*innen und Student*innen vom Fachgebiet Ökologischer Pflanzenschutz (Prof. Maria Finckh) in den Weizen-Erbsen-Mischkulturen im Versuchsbetrieb in Neu Eichenberg unterwegs. Dabei sind wir den Rätseln dieser Systeme mittels Messungen und Bonituren auf der Spur. Oder genießen einfach den schönen Ausblick. Mir scheint allerdings als fehle etwas, um Mischkultursysteme besser zu verstehen. Ein Konzept oder ein Werkzeug, um zu durchdringen, wie Kulturpflanzen in Mischkultursystemen aufeinander wirken. Es müsste ein mentales Werkzeug geben, das die Wechselwirkungen von Kulturpflanzen aufeinander besser verständlich macht. Ich würde es vorläufig als Kulturpflanzenökologie betiteln. Weiterlesen „Kulturpflanzenökologie als Grundlage zur ökologischen Nutzung von Kulturpflanzenvielfalt“ →

Hier sieht man den Ackerboden auf dem Versuchsbetrieb Neu Eichenberg der Universität Kassel diesen Frühling.

Auch in dieser Feldsaison scheint das Thema Trockenheit wieder akut zu werden. Im Versuchsbetrieb der Universität Kassel in Neu Eichenberg ist der Boden wieder einmal sehr trocken. Was kann man in der (ökologischen) Landwirtschaft machen, um diesem Phänomen zu begegnen? Eine Option ist der Anbau von Sorten, die gezielt für trockene Klimata gezüchtet wurden. Weizen lässt sich auf Frühreife züchten, so dass er der Sommertrockenheit gewissermaßen davonwächst. Die züchterische Bearbeitung der Pflanzenentwicklung ist also eine interessante Stellschraube für die Anpassung an trockene Klimata. Wir haben einige ungarische und sehr frühe Sorten in unseren Versuchen stehen und es wird spannend sein ihre Leistung in Sachen Ertrag und Qualität mit den späteren mitteleuropäischen Sorten zu vergleichen. Dieser Ansatz konzentriert sich auf die Biologie, Genetik und Ökologie einzelner Kulturpflanzenarten. Weiterlesen „Hydraulic lift: Anpassungen an Trockenheit durch biologische Wasserpumpen?“ →

Hier sieht man gleich das Problem: halbe Erbsen, die man mit einfacher Reinigungstechnik nicht vom Backweizen trennen kann.

Mischkulturen sind seit Anbeginn der Landwirtschaft ein Teil des Pflanzenbaues. Leguminosen und Getreide wurden wahrscheinlich sogar gemeinsam im Fruchtbaren Halbmond domestiziert. Die prinzipiellen ökologischen Vorteile liegen auf der Hand und sind wissenschaftlich vielfach belegt (Bedoussac et al. 2015). Allerdings sind unsere modernen Pflanzenbausysteme auf Monokulturen hin optimiert und zwar entlang der gesamten Wertschöpfungskette von der Züchtung, der Agrartechnik für Aussaat, Ernte und Nacherntebehandlung sowie der Lebensmittelverarbeitung. Um die Vorteile von Mischkulturen innerhalb einer technologisch fortschrittlichen Landwirtschaft nutzbar zu machen, reicht es deshalb nicht einfach sie unbeachtet anderer Stellschrauben in dieses Agrarsystem einzuführen. Wenn Mischkulturen in dieses System integriert werden sollen, sind deshalb technologische Anpassungen notwendig und zwar möglicherweise nicht nur an einer, sondern an mehreren Stellen in der Wertschöpfungskette. Hierbei spricht man dann von sogenannten gekoppelten Innovationen (Meynard et al. 2017). Dies lässt sich gut an dem Beispiel von Weizen-Erbsen-Gemengen illustrieren, die wir zur Zeit am Fachgebiet Ökologischer Pflanzenschutz (Prof. Maria R. Finckh) testen. Weiterlesen „Wer mischen will, muss trennen? Technologische Anpassungen und Innovationen für Mischkulturen“ →