Projekt 05933/01

Untersuchungen zur genotypischen Variabilit├Ąt der Stickstoff-Effizienz landwirtschaftlicher Kulturpflanzen mit dem Ziel eines verminderten Nitrat-Stickstoff-Austrages

Projekttr├Ąger

Gemeinschaft zur F├Ârderung der privaten deutschenPflanzenz├╝chtung (GFP) e. V.
Kaufmannstr. 71 - 73
53115 BonnZielsetzung und Anlass des Vorhabens Das gemeinsame Ziel der drei Teilprojekte Wintergerste, Winterraps und K├Ârnerleguminosen war die Identifizierung von Sorten, die durch eine ├╝berlegene Stickstoff-Effizienz besonders f├╝r den Anbau an Nitratauswaschungsgef├Ąhrdeten Standorten und in Wasserschutzgebieten geeignet sind. Durch den Anbau solcher Sorten kann ein Beitrag zur Verminderung der Nitratbelastung von B├Âden und Grundwasser geleistet werden. Dar├╝ber hinaus sollten die Ergebnisse durch Entwicklung von indirekten Selektionsmerkmalen und Selektionsmethoden der Z├╝chtung von Low input-Sorten neue Impulse geben. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn mehrortig zwei- (Winterraps und Wintergerste) bzw. dreij├Ąhrig (K├Ârnerleguminosen) durchgef├╝hrten Feldversuchen wurde aktuelles, divergentes Sortenmaterial bei unterschiedlicher N-D├╝ngung gepr├╝ft. W├Ąhrend der Vegetationsperiode wurden zu verschiedenen Entwicklungsstadien Gesamtpflanzen-Ernten durchgef├╝hrt und die Frisch- und Trockenmasse sowie der Gesamt-Stickstoffertrag bestimmt. Bei Wintergerste wurde zus├Ątzlich die Ausdehnung des Wurzelsystems mittels der Bruchkernmethode untersucht und bei K├Ârnerleguminosen wurde die N-Symbioseleistung ├╝ber die Differenzmethode quantifiziert. Die Ertragsleistung der gepr├╝ften Sorten wurde bei unterschiedlicher Stickstoffd├╝ngung ermittelt. Die Korn-N-Gehalte wurden analysiert und die mit dem Erntegut vom Feld exportierten Stickstoffmengen ermittelt. Bestimmt wurden auch die Stickstoffkonzentration und die Stickstoffmengen der Ernter├╝ckst├Ąnde, ebenso die N-Harvest-Indices. Zur Absch├Ątzung der Nitrat-Auswaschungsgef├Ąhrdung wurden nach der Ernte Bodenproben gezogen und auf Nmin untersucht. Ergebnisse und Diskussion 1. Die gepr├╝ften Rapssorten zeigten erhebliche und hoch signifikante Unterschiede f├╝r den Kornertrag bei reduzierter N-D├╝ngung. Unter den gepr├╝ften Sorten wiesen die drei Hybriden Synergy, Life und Panther, aber auch die Liniensorte Rasmus weit ├╝berdurchschnittliche Kornertr├Ąge bei reduzierter N-D├╝ngung auf. Sie sind daher f├╝r den Anbau auf auswaschungsgef├Ąhrdeten Standorten besonders interessant. Signifikante Genotyp x Stickstoff-Interaktionen belegen, dass bei hoher N-D├╝ngung ertragreiche Sorten nicht notwendigerweise auch bei reduzierter N-D├╝ngung ├╝berdurchschnittliche Ertr├Ąge liefern. Die bei dem begrenzten Materialumfang nachgewiesene Variabilit├Ąt l├Ą├čt vermuten, dass allein durch Pr├╝fung einer gr├Â├čeren Sortenauswahl weitere Sorten mit einer noch st├Ąrker ├╝berlegenen N-Effizienz identifiziert werden k├Ânnen; die N-Effizienz wurde dabei definiert als die F├Ąhigkeit eines Genotyps bei reduzierter N-D├╝ngung ├╝berdurchschnittliche Ertr├Ąge zu erzielen. Die Sorte Bristol erreichte bei der mittleren N-D├╝ngung (N1) bereits 98% ihres bei der hohen N-D├╝ngung (N2) erzielten Kornertrages. Bei dieser und auch bei anderen Sorten erwies sich die hohe N-D├╝ngung damit als wirtschaftlich nicht sinnvoll. Diese Ergebnisse zeigen, dass entsprechende Sortenversuche mit einer reduzierten N-D├╝ngung lohnend sind und unbedingt durchgef├╝hrt werden sollten. Bei der hohen D├╝ngungsstufe (N2) zeigten die gepr├╝ften Genotypen signifikante Unterschiede f├╝r die direkt nach Ernte festgestellten Nmin-Werte. Es konnte eine hoch signifikant negative Korrelation zwischen dem Ertragsniveau der Sorten und den Rest-Nmin-Werten zur Ernte nachgewiesen werden. Damit tr├Ągt der Anbau von an den jeweiligen Standort angepassten, hochertragreichen Sorten zu einer Verringerung der Nmin-Werte nach Ernte bei. Eine Z├╝chtung von auf reduzierte N-D├╝ngung angepassten Rapssorten ist m├Âglich und sinnvoll. 2. Ackerbohnen und K├Ârnererbsen wiesen in den vorliegenden Untersuchungen jeweils heritable Unterschiede f├╝r das Merkmal Nmin nach Ernte auf, was als Voraussetzung f├╝r eine erfolgreiche Verringerung einer Nitratauswaschungsgefahr ├╝ber Winter durch Sortenwahl und Z├╝chtung zu sehen ist. Im Vergleich mit dem Niveau der absolut gefundenen Mengen waren die Unterschiede zwischen den Sorten jedoch relativ gering. Trotz eines sehr hohen Versuchsaufwands, der sich in der hohen Erblichkeit f├╝r den Kornertrag widerspiegelt, lagen die gefundenen Heritabilit├Ąten f├╝r die Nmin-Werte nur im mittleren Bereich. Dieses sowie die sehr aufwendige Erfassung des Merkmals Nmin nach Ernte spricht gegen eine direkte z├╝chterische Bearbeitung. Es konnte gezeigt werden, dass f├╝r beide K├Ârnerleguminosenarten Kornertrag und Nmin nach Ernte negativ korreliert sind. Die praktizierte Z├╝chtung auf hohen Ertrag realisiert indirekt einen gewissen Selektionserfolg in Richtung niedriger Nmin-Werte nach der Ernte. Korrelationen zwischen Nmin und weiteren Merkmalen ergaben dar├╝ber hinaus nur wenig Erkenntnisgewinn. Deutlicher ausgepr├Ągt als zwischen den Genotypen waren die Unterschiede zwischen den Umwelten. F├╝r das Merkmal Nmin nach Ernte waren die Interaktionen zwischen Genotypen und Umwelten auff├Ąllig hoch. Allgemeing├╝ltige Sortenempfehlungen f├╝r den praktischen Anbau zur Verringerung der Nitratauswaschungsgefahr sind schwierig, es kann jedoch eine Empfehlung von Sortentypen gegeben werden: Normaltyp-Ackerbohnensorten hinterlie├čen niedrigere Nmin-Werte als die gepr├╝ften, in Wuchstyp und Inhaltsstoffen abweichenden Genotypen; nach der Ernte von halbblattlosen Erbsen wurden geringere Nmin-Werte gefunden als nach der von normalbl├Ąttrigen Erbsen. Neben der Ber├╝cksichtigung der konkreten Sorte sollten m├Âglichst agronomische Ma├čnahmen wie eine dem Leguminosenanbau folgende Winterung eingeplant werden, um standortspezifisch m├Âglichst umweltschonenden Leguminosenanbau zu betreiben. 3. Bei der Gerste war der Kornertrag der mehrzeiligen Sorten in jedem N-Angebotsniveau, also jeder Kombination aus Ort und N-D├╝ngung, h├Âher als der der zweizeiligen Sorten, im Durchschnitt um 5.6 dt ha-1. Dieser h├Âhere Kornertrag der mehrzeiligen Wintergersten beruht auf einer deutlich h├Âheren N-Verwertungseffizienz. Hinsichtlich der N-Aufnahmeeffizienz waren keine Unterschiede zwischen den beiden Sortengruppen zu beobachten. Die h├Âhere N-Verwertungseffizenz der mehrzeiligen Sorten ist auf einen geringeren Strohertrag und einer h├Âheren Kornzahl pro ├ähre zur├╝ckzuf├╝hren. Auch innerhalb der Sortimente zwei- bzw. mehrzeilig konnten Sortenunterschiede in der N-Effizienz beobachtet werden. Diese Sortenunterschiede innerhalb der beiden Gruppen waren in erster Linie auf Abweichungen in der N-Aufnahmeeffizienz zur├╝ckzuf├╝hren. Im Mittel betrug der Varianzanteil der N-Aufnahmeeffizienz 75 % und die der N-Verwertungseffizienz 25 % der Gesamtvarianz der N-Effizienz der Sorten. Die h├Âhere N-Aufnahmeeffizienz von Sorten war nicht gekoppelt mit erh├Âhter Wurzelbiomasse. Sortenunterschiede hinsichtlich der N-Effizienz konnten unter Standortbedingungen mit geringer N-Nachlieferung besonders gut beobachtet werden. Aus diesem Grunde sollten solche Standorte auch bei der Selektion von Zuchtmaterial einbezogen werden. ├ľffentlichkeitsarbeit und Pr├Ąsentation Ver├Âffentlichungen, Fachvortr├Ąge, Messeaustellungen Veranstaltung eines Workshops ├╝ber Stickstoffeffizienz landwirtschaftlicher Kulturpflanzen am 15. September 1999 in G├Âttingen. Herausgabe eines Buches mit den Tagungsbeitr├Ągen (siehe unten). Teilnahme an den DLG Feldtagen 1998 in Nikolauskloster bei Neuss und Pr├Ąsentation der Teilprojekte K├Ârnerleguminosen und Winterraps (Poster). Hochschultagung der TU-M├╝nchen-Weihenstephan 1999: Posterpr├Ąsentation der Ergebnisse des Teilprojekts Wintergerste. M├Âllers, C. (Hrsg.) 2000: Stickstoffeffizienz landwirtschaftlicher Kulturpflanzen. Erich Schmidt-Verlag. 160 Seiten, im Druck. M├Âllers, C., M. Kahlmeyer, B. Kessel und H.C. Becker 1999: Genotypische Unterschiede in der N-Effizienz beim Raps. In: Stickstoffeffizienz landwirtschaftlicher Kulturpflanzen. Christian M├Âllers (Hrsg.). Erich Schmidt-Verlag. Im Druck. M├Âllers, C., M. Kahlmeyer, B. Kessel, A. Ossenkop, and H.C. Becker, 1999: Genotypic variation for nitrogen efficiency in winter rapeseed cultivars. Proc. 10th Intern. Rapeseed Congress, 26-29 Sept., Canberra, Australia. Maidl, F. X., M. Klemisch und G. Wenzel, 1999: Untersuchungen zur genotypischen Variation der N-Effizienz von Wintergerste. In: Stickstoffeffizienz landwirtschaftlicher Kulturpflanzen. Christian M├Âllers (Hrsg.). Erich Schmidt-Verlag. Im Druck. Klemisch, M. und F. X. Maidl, 1998: Untersuchungen zur genotypischen Variabilit├Ąt der N-Effizienz bei Wintergerste. Mitt. Ges. f. Pflanzenbauwiss., Bd. 10, S. 273-274. Klemisch, M., F. X. Maidl and G. Wenzel, 2000: Genotypic variability of nitrogen efficiency in winter barley. J. Agronomy and Crop Science (eingereicht).Riemer, H., B. Kessel, M. Klemisch, W. Link, F.X. Maidl, C. M├Âllers and H.C. Becker. Genotypic variability for N-efficiency in winter barley, winter rapeseed and grain legumes. Sustainable Agriculture for Food, Energy, and Industry. Vol 1, pp. 412-417. 1998 James & James Ltd.. ISBN1-873936-76-1.Riemer, H., D. Stelling und W. Link, 1998: Sortenspezifische Auspr├Ągung von Nmin nach Ernte bei Ackerbohnen und K├Ârnererbsen. VDLUFA, Kongre├čband 1998, Seite 315 - 318. VDLUFA-Verlag, Darmstadt. Riemer, H., D. Stelling, and W. Link, 1998: Genotypic variability for N-efficiency in faba bean (Vicia faba L.) and pea (Pisum sativum L.). Third European Conference on Grain Legumes. Editor AEP, Valladolid, Spain., p. 32 - 3.Riemer, H., und W. Link, 1998: Genotyp-Umwelt-Interaktionen f├╝r Nmin bei Ackerbohnen und K├Ârnererbsen. Vortr. Pflanzenz├╝chtg. 42, 176 - 178. Riemer, H.M., 1999: Nmin nach Ernte: Genotypische Variation in aktuellem Material von Ackerbohnen (Vicia faba.) und K├Ârnererbsen (Pisum sativum L.). Cuvillier Verlag G├Âttingen, ISBN 3-89712-646-X. Riemer, H.M., and W. Link 2000: Genotypic variation for the risk of nitrate leaching after faba bean and pea. Accepted as poster abstract and as oral presentation at the Third Crop Science Congress, August 17 - 22, Hamburg. Riemer, H.M., und W. Link, 1999: Genotypische Variabilit├Ąt f├╝r Nmin nach Ernte und Proteingehalt des Korns bei K├Ârnererbsen und Ackerbohnen. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 12, 247 - 248. Velasco, L., and C. M├Âllers 2000: Use of near-infrared reflectance spectroscopy to assess nitrogen concentration in different plant tissues of rapeseed. Communications in Soil Sciences and Plant Analysis, im Druck. Fazit Insgesamt zeigten die Ergebnisse bei allen Fruchtarten, dass durch die Auswahl angepasster hoch-ertragreicher Sorten ein Beitrag zur Reduzierung der nach Ernte auftretenden hohen Nmin-Mengen geleistet werden kann. Dar├╝ber hinaus stehen mit diesen Ergebnissen neue Ansatzpunkte f├╝r eine Z├╝chtung von Sorten f├╝r Standorte mit reduzierter N-Versorgung zur Verf├╝gung.

├ťbersicht

Telefon

0228/98581-44

Telefon

0228/98581-44

Bundesland

Niedersachsen

F├Ârdersumme

754.376,91 ÔéČ

F├Ârderzeitraum

01.01.1996 - 11.07.2001