Der Blütenstand eines mehrjährigen Basilikums.

Das Strauch-Basilikum in unserem Garten hat mich schon einige Jahre auf meinem Weg begleitet. Im Leipziger Gemeinschaftsgarten Querbeet haben wir sie vor vielen Jahren zum ersten Mal kultiviert. Dann hat es mich über Witzenhausen bis nach Essen im Ruhrgebiet begleitet. Basilikum (Ocimum basilicum) ist prinzipiell mehrjährig aber nicht winterhart in unseren Breiten. Da sich aus den Pflanzen sehr leicht Stecklinge machen lassen und diese weniger Platz beanspruchen als die großen ausgewachsenen Pflanzen, habe ich dies immer zur Überwinterung genutzt. Die Pflanzen wurzeln sehr schnell, so dass die Präparation von Stecklingen immer sehr erfolgreich war.

Die linke und der Sonne zugewandte Seite der Chili-Frucht ist durch Anthocyane dunkel gefärbt.

Der Garten ist ein hochspannendes Terrain für pflanzenökologische Beobachtungen bei Kulturpflanzen. Vor einigen Tagen ist mir ein Phänomen begegnet, welches ich schon ein paar Mal – allerdings relativ oberflächlich – beobachtet habe. An einigen meiner Chili-Pflanzen färben sich gegen Ende des Sommers die erst noch grünen Früchte dunkel und zwar nur an einer Seite der Frucht. Dies habe ich an den Früchten der Sorte Lemon Drop beobachtet, die zur Chili-Art Capsicum baccatum gehört. Normalerweise ist die reife Frucht bei dieser Sorte zitronen-gelb gefärbt. Da die Färbung nur an einer Fruchtseite auftritt und zwar tendenziell an der sonnenexponierten Seite (nach Süden bzw. oben ausgerichtet), scheint die Lichtexposition die wahrscheinlichste Erklärung. Warum aber färben sich die Pflanzen dann erst gegen Ende des Sommers dunkel ein? Die Beobachtung habe ich gegen Ende August bzw. Anfang September gemacht und hier wurden die Nächte kühler. Es könnte also sein, dass die Interaktion von Licht und Temperatur die Anthocyanbildung ausgelöst hat. Eine weitere Beobachtung, die ich gemacht habe, ist dass die Früchte auf der Oberseite in der morgendlichen Frühe stark von Tauwasser benetzt waren aber nicht oder sehr viel weniger stark auf der Unterseite. Da Wasser bei geringen Temperaturen kondensiert, wäre dies ein Indiz für die Hypothese einer Interaktion der Faktoren Licht und Temperatur.

Hier sieht man eine vereinfachte Darstellung einer multifunktionalen Evaluation von Mischkulturen aus Erbsen und Weizen im Vergleich zu den Reinbeständen. Gezeigt sind Mittelwerte der relativen Unterschiede zwischen Misch- und Reinbestand ohne Signifikanzlevel und Fehlerindikatoren.

Nach dreieinhalb Jahren experimenteller Arbeit bei Prof. Maria Finckh sitze ich nun über einen Berg an Daten, den wir im Versuchsbetrieb Neu-Eichenberg gewonnen haben. Während dieses teilweise sehr technischen Analyse- und Schreibprozesses kreuzen auch immer wieder etwas allgemeinere Ideen und Fragen meine Gedanken. Eine ganz allgemeine lautet: Wie müssten unsere Pflanzenbausysteme gedacht und gemacht werden, damit sie ökologischer und klimaresilienter werden aber eben auch produktiv und wirtschaftlich bleiben?

Die Kritik an den Monokulturen in der Landwirtschaft ist fast schon ein Öko-Klischee. Dennoch enthält sie viel mehr als nur ein Fünkchen Wahrheit. Das Problem, welches uniforme Pflanzenbausysteme schaffen, liest man auch im Mainstream der agrarwissenschaftlichen Grundlagenliteratur. Z.B. werden „homogene Bestände“ als ein Hauptgrund für die Notwendigkeit von Pflanzenschutz im Einleitungskapitel der „Phytomedizin“ genannt (Hallmann und von Tiedemann, 2019, S. 13). Auch Miedaner (2011) weist grundlegend auf den positiven Zusammenhang von Bestandshomogenität und Ausbreitungsgeschehen von Pflanzenkrankheiten hin.

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.

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. „Neue Kulturpflanzengemeinschaften und neue Mischkultursysteme für eine regenerative Landwirtschaft?“ weiterlesen →

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

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. „Mechanismus, Evolution und Vielfalt symbiotischer Stickstofffixierung in Pflanzen: neue Optionen für die ökologische Agroforstwirtschaft?“ weiterlesen →