Afs 05 2012 d by Nicole Boschung

Agrar forschung schweiz 2 0 1 2

H e f t

Agroscope | BLW | HAFL | AGRIDEA | ETH Z체rich

M a i

Pflanzenbau

Virulenzmonitoring und Populationsstruktur des Echten Mehltaus

Nutztiere

Mikrobiologische Qualit채t von Futtermitteln

Umwelt

Bedeutung des Bodens im Anbausystemversuch Burgrain

Seite 252 Seite 264

Seite 236

Die Züchtung resistenter Weizensorten bedingt Kenntnisse über die Präsenz und die Struktur der Virulenzen in den hiesigen Mehltaupopulationen. Agroscope ACW hat eine neuartige Methode entwickelt, die einen Nachweis der Virulenzen «auf einen Blick» ermöglicht und somit die Analyse der einzelnen Virulenzbestandteile der Populationen in vielen Fällen ersetzen kann. (Foto: Carole Parodi, ACW) Impressum Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse ist die Zeitschrift der landwirtschaftlichen Forschung von Agroscope und ihren Partnern. Die Zeitschrift erscheint auf Deutsch und Französisch. Sie richtet sich an Fachpersonen aus Forschung, Industrie, Lehre, Beratung und Politik, an kantonale und eidgenössische Ämter und weitere Fachinteressierte. Herausgeberin Agroscope Partner b Agroscope (Forschungsanstalten Agroscope Changins-Wädenswil ACW; Agroscope Liebefeld-Posieux und Schweizerisches Nationalgestüt ALP-Haras; Agroscope Reckenholz-Tänikon ART) b Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern bH ochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL, Zollikofen b Beratungszentrale AGRIDEA, Lindau und Lausanne b Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich, Departement für Umweltsystemwissenschaften Redaktion Andrea Leuenberger-Minger, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 26 407 72 21 Fax +41 26 407 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Judith Auer, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW Postfach 1012, 1260 Nyon 1, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Redaktionsteam Vorsitz: Jean-Philippe Mayor (Direktor ACW), Sibylle Willi (ACW), Evelyne Fasnacht (ALP-Haras), Etel Keller-Doroszlai (ART), Karin Bovigny-Ackermann (BLW), Beat Huber-Eicher (HAFL), Philippe Droz (AGRIDEA), Jörg Beck (ETH Zürich). Abonnement Preise Zeitschrift: CHF 61.–* (Ausland + CHF 20.– Portokosten), inkl. MWSt. und Versandkosten, Online: CHF 61.–* * reduzierter Tarif siehe: www.agrarforschungschweiz.ch Adresse Nicole Boschung, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 26 407 72 21 Fax +41 26 407 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Adressänderungen E-Mail: verkauf.zivil@bbl.admin.ch, Fax +41 31 325 50 58 Internet www.agrarforschungschweiz.ch www.rechercheagronomiquesuisse.ch ISSN infos ISSN 1663-7852 (Print) ISSN 1663-7909 (Internet) Schlüsseltitel: Agrarforschung Schweiz Abgekürzter Schlüsseltitel: Agrarforsch. Schweiz © Copyright Agroscope. Nachdruck von Artikeln gestattet, bei Quellenangabe und Zustellung eines Belegexemplars an die Redaktion. Erfasst in: Web of Science, CAB Abstracts, AGRIS

Inhalt Mai 2012 | Heft 5 235 Editorial Pflanzenbau Virulenzmonitoring und Populations236

struktur des Echten Mehltaus von 2003 bis 2010 Fabio Mascher et al. Pflanzenbau Potenzial der Tröpfchenbewässerung 244

im Kartoffelbau bei veränderten Klimabedingungen Theodor Ballmer, Thomas Hebeisen, Roger Wüthrich und Franz Gut Nutztiere Mikrobiologische Qualität von 252

Futtermitteln Jean-Louis Gafner Nutztiere Vergleich des Abflussverhaltens auf 258

planbefestigten Laufflächenbelägen in Rinderställen Beat Steiner, Margret Keck, Markus Keller und Katharina Weber Umwelt Bedeutung des Bodens im Anbau 264

systemversuch Burgrain Urs Zihlmann et al. Kurzbericht Ausbau der Wissensbasis im Bereich 272

Klimawandel – Landwirtschaft Daniel Felder 275 Porträt 276 Aktuell 279 Veranstaltungen Sortenliste Liste der empfohlenen Winterrapssorten Beilage

für die Ernte 2013 Jürg Hiltbrunner und Didier Pellet

Editorial

Die Landwirtschaft ist naturgemäss langen Rhythmen unterworfen Liebe Leserin, lieber Leser Traditionsgemäss basieren die landwirtschaftlichen Systeme auf langen Zyklen. Die Jahreszeiten geben den Rhythmus für die Arbeiten auf dem Feld und Stall vor. Persönliche Erfahrungen und die vergangener Generationen beeinflussen das Verhalten und die Praktiken. Dieses Phänomen ist bei den Dauerkulturen besonders ausgeprägt, welche manchmal für eine ganze Generation standhalten. Die Systeme entwickeln sich durch ständige Anpassungen, wie die Entwicklung neuer Sorten oder die Einführung von Alternativkulturen, welche feine Anpassungen erlauben. Philippe Droz, Agridea

Unausweichliche, wichtige Veränderungen Jetzt und mehr noch in der Zukunft werden Anpassungen und auch tiefgreifende Veränderungen in rascherer Folge auftreten. Die schnell wechselnden Konsumentenwünsche verändern die Nachfrage nach landwirtschaftlichen Produkten, Modeerscheinungen haben mehr Gewicht, sind sprunghaft und die Produktion muss sich auf diese Nachfrage einstellen. Wenn eine Absatzmöglichkeit verschwindet, tauchen andere auf und schaffen Möglichkeiten, einen Mehrwert zu erlangen. Das Interesse für die regionale Nähe und für nachhaltige Produktionsmethoden verursacht einerseits Bedenken, erlaubt gleichzeitig aber eine interessante Wertschöpfung. Die landwirtschaftliche Politik und die Gesetzgebung beeinflussen ebenfalls die Änderungen. Die laufende Klimaerwärmung wird grosse Veränderungen auslösen: nämlich die Verschiebung von Kulturen zwischen den Regionen, das Auftauchen neuer Kulturen und Produktionsformen und vielleicht auch das Verschwinden anderer in einem bei uns bisher ungewohnten Tempo. Die Fähigkeit zum Vorausschauen Auf den Grossteil dieser Veränderungsfaktoren können wir kaum Einfluss nehmen. Wir sind deshalb aufgerufen zu handeln, wo Anpassungen machbar sind und wo wir von neuen Möglichkeiten profitieren können. Die Schlüsselbegriffe sind Innovation und Antizipation. Forschende, Produzenten, Berater, Kunden und Partner generieren eine Vielzahl von innovativen Ideen. Nur ein kleiner Teil dieser Initiativen führt direkt zu Ergebnissen, viele müssen zuerst identifiziert und entwickelt werden. AGRIDEA schlägt zahlreiche Hilfsmittel für die Planung vor, um die Auswirkungen der Veränderungen auf Stufe Betrieb abzuschätzen. Sie bietet Weiterbildung für Projektbegleitungen an und ein professionelles Coaching. Es entstehen Netzwerke zur Unterstützung von Projektleitenden. Dem Thema Klima, insbesondere der Ressourceneffizienz beim Wasser, wird vermehrt Beachtung geschenkt. In Partnerschaft mit anderen Organisationen planen wir die Entwicklung eines Instruments zur Bilanzierung von klimarelevanten Faktoren. Damit soll der Einfluss der Praktiken erkannt, unsere Leistung verbessert und unsere Produkte vorteilhafter positioniert werden. Die Herausforderungen sind vielfältig und wir sind bereit, sie anzunehmen.

Agrarforschung Schweiz 3 (5): 235, 2012

235

P f l a n z e n b a u

Virulenzmonitoring und Populationsstruktur des Echten Mehltaus von 2003 bis 2010 Fabio Mascher1, Caterina Matasci1,2, Stefan Kellenberger1, Bernard Beuret3, Mélanie Beuret3, Geri Busslinger4, Jost Doernte2*, Michel Gygax5, Andreas Hecker6, Lena Heinzer7, Markus Hochstrasser8, Michel Horner9, Peter Kunz10 und Ueli Merz11 1 Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW, 1260 Nyon 1, 2Delley Samen und Pflanzen, 1567 Delley, 3 Fondation Rurale Interjurassienne, 2852 Courtételle, 4Kantonaler Pflanzenschutzdienst, Liebegg, 5722 Gränichen, 5 Kantonaler Pflanzenschutzdienst, Rütti, 3052 Zollikofen, 6Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8056 Zürich, 7Landwirtschaftsamt, Kanton Schaffhausen, 8212 Neuhausen am Rheinfall, 8Fachstelle Pflanzenschutz, Strickhof Lindau, 8315 Lindau, 9Kantonaler Pflanzenschutzdienst, 2053 Cernier, 10Getreidezüchtung Peter Kunz, Hof Breitlen 5, 8634 Hombrechtikon, 11Pflanzenpathologie/IBZ, ETH Zürich, 8092 Zürich * gegenwärtige Adresse: Deutsche Saatveredelung AG, 01665 Käbschütztal, Deutschland. Auskünfte: Fabio Mascher, E-Mail: fabio.mascher@acw.admin.ch, Tel. +41 22 363 47 33

Schaffhausen Rheinau

Damphreux

Lindau Reckenholz Gränichen

Winterthur Seegräben Grünigen Hombrechtikon

La Tène

Zollikofen

Delley Posieux

Goumoëns Begnins

Pully

Changins Vouvry

Abb. 1 | Beobachtungsstandorte der Populationen des Echten W eizenmehltaus in der Schweiz.

Einleitung Der Echte Mehltau des Weizens wird durch den Pilz Blumeria graminis i. sp. tritici hervorgerufen. Die Krankheit kann grosse wirtschaftliche Auswirkungen auf die Weizenproduktion haben. Beim Triticale kann der Befall Ertragseinbussen bis zu 30 % zur Folge haben (Mascher et al. 2006). Durch den Einsatz von resistenten Weizensorten können Produzenten an den meisten Schweizer Standorten gemäss Vorgaben des Extenso- und Bio-Anbaus produ-

236

Agrarforschung Schweiz 3 (5): 236–243, 2012

zieren. Die Pflanzen verfügen über verschiedene Werkzeuge, um einer Infektion durch den Mehltaupilz entgegenzuwirken. Der bis jetzt am besten untersuchte Abwehrmechanismus der Pflanze basiert auf der gegenseitigen Erkennung von Pflanze und Erreger. Kommt eine Pilzspore mit der Pflanze in Berührung, können durch eine schnelle Erkennung des Eindringlings physische und chemische Schranken aufgebaut werden, welche eine dauerhafte Ansiedlung des Parasiten verunmöglichen (Hsam und Zeller 2002). Diese schnelle Erkennung wird durch die pflanzlichen «Pm»-Gene

gewährleistet (aus dem Englischen: powdery mildew). Der Erreger seinerseits ist imstande, seine Gegenwart der Pflanze zu verbergen, indem er seine genetischen Eigenschaften verändert. Eine Pflanze ist resistent, wenn sie imstande ist, den Erreger schnell zu entlarven. Dementsprechend wird der Erreger als virulent bezeichnet, wenn er sich für die Pflanze unsichtbar machen kann. Dieses Wechselspiel zwischen Erreger und Pflanze wird Gen-für-Gen-Interaktion genannt. Bisher sind beim Weizen 45 Pm-Gene und -Allele bekannt (Alam et al. 2011). Eine wirksame sortenspezifische Resistenzzüchtung setzt die Kenntnis des Erreger-Virulenzspektums voraus (Wolfe 1993; Cunfer 2002). Seit 80 Jahren werden mehrere Untersuchungen in Europa, den USA usw. zur Virulenz-Zusammensetzung der Populationen des Echten Weizenmehltaus durchgeführt. Diese Studien beziehen sich meistens auf Analysen des Virulenzspektrums bei Einzelstamm-Isolaten mithilfe von Weizen-Differenzialsorten (Streckeisen und Fried 1985; Parks et al. 2008). Es handelt sich hier allgemein um Weizensorten mit einem einzigen spezifischen, gut charakterisierten Resistenzgen oder einer Kombination verschiedener solcher Resistenzgene. Die vorliegende Studie hatte zum Ziel, die in der Schweiz bestehenden Virulenzen durch einen neuen globalen Ansatz des Virulenz-Monitorings zu identifizieren (Abb. 1). Dazu wurden die Differenzialsorten an verschiedenen Standorten direkt ins Freiland ausgesät und vorhandene Virulenzen vor Ort erfasst. Durch diesen Ansatz können die in den Mehltau-Populationen vorhandenen Virulenztypen an zahlreichen Standorten einfach und kostengünstig erfasst werden. Zunächst werden die Ergebnisse mit den Beobachtungen verglichen, die aus Untersuchungen mit gereinigten Isolaten stammen (Streckeisen und Fried 1985; Clarkson 2000). Danach wird ein Verzeichnis der in der Schweiz vorkommenden Virulenzen erstellt. Darüber hinaus werden die Veränderungen innerhalb der Pathogenpopulationen Jahr für Jahr und für jeden Beobachtungsstandort aufgeführt. Dieser Beitrag beschränkt sich darauf, die gemachten Beobachtungen zu präsentierenund die Virulenzhäufigkeiten nach Standort und Jahr zu vergleichen. Er liefert somit wichtige Daten für die Zucht von Mehltau-resistenten Weizenstämmen und für die Unterstützung der Sortenversuche.

Material und Methoden Differenzialsorten und Aussaat Das Sortiment besteht aus 24 Differenzialsorten und einem Gemisch von Weizensorten, die sehr anfällig auf den Echten Mehltau sind. Die Herkunft und das Resistenzgen der jeweiligen Sorten sind in Tabelle 1 aufge-

Zusammenfassung

Virulenzmonitoring und Populationsstruktur des Echten Mehltaus von 2003 bis 2010 | Pflanzenbau

Die Züchtung von Weizensorten, die gegen den Echten Mehltau resistent sind, bedingt Informationen über die Virulenzen und die Virulenzstruktur der hiesigen Mehltaupopulationen. In der vorliegenden Arbeit wird eine neuartige Methode der Virulenzanalyse vorgestellt. Sie erlaubt eine globale Analyse der vorhandenen Virulenzen statt wie in früheren Studien die einzelnen Virulenzen gesondert zu erfassen. Die Differenzialsorten werden hierbei direkt im Feld ausgesät und sämtliche während der Saison auftretenden Virulenzen können so erfasst werden. Erfassungsparzellen wurden zwischen 2003 und 2010 an acht bis 17 Standorten in der Schweiz angelegt. Insgesamt wurden 104 Mehltaupopulationen erfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die dominierenden Virulenzen in den letzten 20 Jahren nur sehr wenig verändert haben. Komplexe Virulenzen treten vermutlich vermehrt auf. Die Virulenzstruktur der Population wechselt stark über die Jahre und die Standorte hinweg. Dies hängt vermutlich mit den angebauten Weizensorten aber vor allem mit Umweltfaktoren zusammen, die in dieser Arbeit nicht weiter untersucht werden konnten. Insgesamt kann festgestellt werden, dass eine solche globale Virulenzanalyse für die Bedürfnisse der Züchtung ausreicht. Zukünftige Virulenzerfassungen werden zur Analyse der Wirksamkeit und der Dauerhaftigkeit von neuen, noch nicht verwendeten, Resistenzen, durchgeführt.

führt. Die Linie W150 (Pm3e) war nur zwischen 2007 und 2010 verfügbar. Die Linien wurden im Gewächshaus oder auf Gemüsetreibbeeten vermehrt. Vor der Blüte wurden über die Blüten Papierbeutel gestülpt, um die Selbstbefruchtung und Samenreinheit zu sichern. Für die Testversuche wurden jedes Jahr im März oder April manuell mehrere Samenkörner pro Saatloch in einem Abstand von 30 – 40 cm rundum gesät (Abb. 2). Kulturstandort und -jahre Die Standorte und Jahre sind in Tabelle 2 dargestellt. Alle Standorte befanden sich in der Nähe von Bio- oder Extenso-Weizenkulturen. Es fand keine Fungizidbehandlung statt. Die beobachteten Parzellen wurden meistens manuell gejätet. Aufgrund der Verfügbarkeit des Versuchsleiters oder der Rotation der benachbarten Kulturen kam es vor dass die Standorte jedes Jahr 

Agrarforschung Schweiz 3 (5): 236–243, 2012

237

Pflanzenbau | Virulenzmonitoring und Populationsstruktur des Echten Mehltaus von 2003 bis 2010

Tab. 1 | Differenzialsorten mit spezifischen Resistenzgenen gegen den Echten Weizenmehltau. Name

Resistenzgen

Herkunft

Jahr

Referenz Resistenz Echter Mehltau

Kanzler/O--/93Z60

anfällige Gemische

Deutschland und Schweiz

AXMINSTER/8*CC

Pm 1

USA

1966

Hsam und Zeller, 2002

ULKA/8*CC

Pm 2

ASOSAN/8*CC

Pm 3a

USA Maryland

1972

Hsam und Zeller, 2002

USA Maryland

1966

Hsam und Zeller, 2002

CHUL/8*CC SONORA/8*CC

Pm 3b

Kirgiz Landrace

1903

Hsam und Zeller, 2002

Pm 3c

USA Maryland

1972

Hsam und Zeller, 2002

KOLIBRI

Pm 3d

Deutschland

1966

Hsam und Zeller, 2002

MICHIGAN AMBER/8*CC

Pm 3f

USA Mississippi

1964

Hsam und Zeller, 2002

ARISTIDE

MlAr

Frankreich

1984

Hsam und Zeller, 2002

KHAPLI/8*CC

Pm 4a

USA Maryland

1975

Hsam und Zeller, 2002

ARMADA (Z60647WA)

Pm 4b

Grossbritannien

1978

Hsam und Zeller, 2002

HOPE

Pm 5

USA, South Dakota

1927

Hsam und Zeller, 2002

TIMGALEN

Pm 6

New South Wales

1967

Hsam und Zeller, 2002

TRANSFED

Pm 7

Australien

-/-

Hsam und Zeller, 2002

SALZMUENDE 14 – 44

Pm 8

Deutschland

1957

Hsam und Zeller, 2002

WEMBLEY (Z80635)

MlSo

Grossbritannien

1985

Hsam und Zeller, 2002

AMIGO

Pm 17

USA Oklahoma

1878

Hsam und Zeller, 2002

MARIS DOVE

Pm 2+Mld

Grossbritannien

1971

McIntosh, 1988

NORMANDIE

Pm 1+2+9

Frankreich

1943

McIntosh, 1988 Bundessortenamt, 1995

LAVETT

Pm 3d+4b+U2

Schweden

1992

KNIRPS

Pm 2+4b+6+8

Deutschland

1985

AGES, 2000

WALTER

Pm1+4b+6(2Mld9)

Schweden

1979

McIntosh, 1988

TORONIT

Pm 3b

Schweiz

2001

O. Moullet, pers. Mitteilung

AXONA

MlAx

Niederlande

1983

AGES, 2000

W150

Pm 3e

Australien (von R. Park)

unbekannt

Tommasini et al., 2006;

von 2007 bis 2010 verwendet

leicht änderten. Ohne Krankheitsbefall bei den anfälligen Referenzsorten (Sortengemisch Kanzler und andere) wurde der Standort nicht aufgenommen.

Abb. 2 | Anlegen der Feldversuche. Für die Differenzialsorten werden mehrere Samenkörner pro Saatloch g epflanzt. Standort Damphreux in der Ajoie (JU).

238

Agrarforschung Schweiz 3 (5): 236–243, 2012

Bewertung und Verarbeitung der Daten Sobald erste Symptome in der Mischung der anfälligen Sorten auftrat, begann die Bonitur der Parzellen (Abb. 3). Auf jeder Sorte wurde eine vereinfachte Bewertung für das Auftreten und das Nichtauftreten der Symptome vorgenommen. Einzig Pusteln auf den Blättern wurden berücksichtigt, nicht aber jene an der Blattscheide und an den Stoppeln. Die gesammelten Daten wurden mithilfe eines Formulars auf der Internet-Website von Agroscope erfasst. (http://tinyurl.com/monitorageO-dium). Für diesen Beitrag wurden insgesamt 104 Populationen von Echtem Mehltau (Tab. 2) berücksichtigt. Das Virulenzspektrum der Populationen und die Ähnlichkeiten zwischen Jahren und Beobachtungsstandorten wurden mittels der Software HaGis analysiert (Hermann et al. 1999).

Virulenzmonitoring und Populationsstruktur des Echten Mehltaus von 2003 bis 2010 | Pflanzenbau

Nyon-Changins VD

430 m

Damphreux JU

420 m

Delley FR

540 m

Fehraltorf ZH

530 m

Goumoëns-la-Ville VD

617 m

Grüningen ZH

502 m

Hombrechtikon ZH

464 m

2010

545 m

2009

Begnins VD

Beobachtungen / Standort

2008

Höhe

2007

Ortschaft

2006

2005

2004

2003

Tab. 2 | Standorte und Beobachtungsjahre für die beobachteten Populationen. Jedes «x» steht für eine Population, die in dieser Studie verwendet wurde

Gränichen Liebegg AG

411 m

Lindau Eschikon ZH

520 m

Posieux FR

700 m

Pully VD

450 m

Reckenholz ZH

450 m

Rheinau ZH

400 m

Schaffhausen SH

500 m

Vouvry VS

390 m

La Tène NE

450 m

Winterthur ZH

440 m

Zollikofen BE

560 m

Beobachtungen / Jahr

x x x x

Resultate Populationsstruktur des Echten Weizenmehltaus in der Schweiz Abbildung 4 zeigt die Verteilung der Anzahl der Virulenzen, bei den 104 Populationen von Echtem Mehltau. Im Grossteil der Populationen sind mehrere Virulenztypen kombiniert, und circa 18 % der Populationen sind

Abb. 3 | Symptombewertung an der Pflanze. Die Pflanzen wurden mehrmals im Verlauf der Saison auf Pusteln geprüft. Standort Zollikofen (BE).

3 x

x 17

5 12

104

imstande, alle getesteten Resistenzgene zu umgehen. Nur ein kleiner Anteil der Populationen verfügt über einen bis sechs Virulenztypen. Abbildung 5 zeigt die Häufigkeit der verschiedenen Virulenztypen innerhalb der jeweiligen Population. Mehr als 80 % der Populationen konnten die Resistenzen Pm1, Pm2, Pm3c, Pm2g, Pm4a, Pm4b, Pm5, Pm6, Pm7, Pm8 umgehen. Das Umgehen der Resistenzkombination Pm2,4b,6,8 weist auf das Vorhandensein von Individuen hin, die alle entsprechenden Virulenzen in sich vereinigen. Hingegen sind die Resistenzen Pm17, PmMlax, sowie die Resistenzkombinationen Pm3d, 4b und U2 sowie Pm1, 4b,6(2Mld9) in weniger als 50 % der beobachteten Populationen vertreten. Vergleiche zwischen Orten und Standorten Die Vergleiche der Virulenzspektren zwischen den verschiedenen Standorten im gleichen Jahr und die Jahresvergleiche am gleichen Standort werden durch Ähnlichkeitsmatrixen dargestellt. Im Jahr 2004 zeichneten sich verschiedene Trends an den verschiedenen Standorten ab (Abb. 6). Der Ähnlichkeitsgrad der Standorte Reckenholz und Vouvry in Bezug auf alle anderen Standorte betrug 70 %. Die Standorte Damphreux, Eschikon, Rheinau und Changins wiesen mehr als 90 % Ähnlichkeiten auf. Der Standort Liebegg war zu 86 % vergleichbar mit denen 

Agrarforschung Schweiz 3 (5): 236–243, 2012

239

Pflanzenbau | Virulenzmonitoring und Populationsstruktur des Echten Mehltaus von 2003 bis 2010

20 18 16

% Populationen

14 12 10 8 6 4 2 0 0

10 11 12 13 Anzahl Virulenzen

Abb. 4 | Komplexität der Virulenzen bei den 104 Populationen des Echten Weizenmehltaus, die über acht Jahre in der Schweiz beobachtet worden sind.

von Changins, Damphreux, Eschikon und Vouvry. Im Jahr 2006 wiesen nur die Standorte Zollikofen, Liebegg und Winterthur das gleiche Spektrum auf. Alle anderen zeigten einen geringeren Ähnlichkeitsgrad. Das Jahr 2010 zeichnete sich hingegen durch einen hohen Ähnlichkeitsgrad zwischen allen Standorten aus, mit Ausnahme von Fehraltorf und Pully. In Bezug auf alle anderen Standorte wiesen Fehraltorf nur einen Ähnlichkeitsgrad zwischen 39 % und 48 % sowie Pully einen solchen zwischen 61 % und 73 % auf. Zwischen den Standorten Pully und Fehraltorf bestand ein 59-prozentiger Ähnlichkeitsgrad. Die Ähnlichkeiten zwischen Beobachtungsjahren am gleichen Ort sind ebenfalls sehr vielfältig. Nur die sechs während mehr als sieben Jahren beobachteten Orte wurden in dieser Analyse berücksichtigt (Abb. 7). In Changins und Goumoëns waren sich die Pathogenpopulationen von 2003 bis 2005 zu mehr als 90% ähnlich. In Damphreux gli-

chen die Virulenzen der Pathogenpopulationen im 2009 nur zu 8 und 17 % den Virulenzen aller anderen Jahre. Dasselbe wurde für Vouvry im Jahre 2008 festgestellt.

Diskussion Ziel dieser Arbeit war es, eine neue Methode zum Erfassen bestehender oder abwesender Virulenztypen des Echten Mehltaus zu prüfen. Dabei wurde eine umfassende Populationsanalyse und nicht eine Analyse ihrer Zusammensetzung vorgenommen. Die verwendeten Differenzialsorten berücksichtigten die von Clarkson (2000) empfohlenen Resistenzen zur Virulenzanalyse des Echten Weizenmehltaus in Europa. Die Virulenztypen und ihre hier beobachteten Häufigkeiten sind mit den Daten vergleichbar, die von verschiedenen Autoren in der Schweiz und in Europa publiziert wurden (Clarkson

100

% Populationen

Abb. 5 | Häufigkeit der Resistenzumgehungen in den 104 Populationen des Echten Weizenmehltaus.

240

Agrarforschung Schweiz 3 (5): 236–243, 2012

MlAx

Toronit

Pm1+4b+6(2Mld9)

Pm 3d+4b+U2

Pm 2+4b+6+8

Pm 1+2+9

Pm12

Pm 17

Pm 8

Pm 2+ Mld

Resistenzgene

Pm 7

Pm 6

Pm 5

Pm 4b

Pm 3g

Pm 4a

Pm 3f

Pm 3c

Pm 3d

Pm 3b

Pm 2

Pm 3a

nul

Pm 1

Virulenzmonitoring und Populationsstruktur des Echten Mehltaus von 2003 bis 2010 | Pflanzenbau

2004 Ortschaft Damphreux Goumoëns Hombrechtikon La Tène Changins 94 90 82 86 86 Damphreux 90 82 86 86 Eschikon 79 82 78 Goumoëns 90 95 Hombrechtikon 90 La Tène Liebegg Posieux Ähnlichkeit Reckenholz Mittelwert 83 Rheinau Standardabweichung 10 Vouvry

Liebegg 94 94 90 82 86 86

Posieux 84 77 80 74 76 72 77

Reckenholz Rheinau Vouvry 69 91 76 62 91 69 71 82 71 72 90 72 69 89 75 71 90 76 69 86 76 71 76 57 63 77 69

Zollikofen 88 82 91 88 92 87 88 79 77 86 77

Ähnlichkeit (%) 100 75 50 ≤ 25

2006 Ortschaft Damphreux Delley Eschikon Fehraltorf Goumoëns Grünigen Hombrechtikon Liebegg Posieux Rheinau Schaffhausen Vouvry Winterthur Zollikofen Changins 85 65 87 74 83 62 87 71 40 81 76 78 69 69 Damphreux 74 81 77 79 67 74 80 42 84 72 67 78 83 Delley 63 83 67 74 69 85 33 78 60 63 88 88 Eschikon 71 88 67 75 75 50 86 82 83 73 73 Fehraltorf 76 71 79 78 40 81 77 71 81 81 Goumoëns 64 72 79 35 90 78 72 76 76 Grünigen 59 74 42 71 72 74 72 78 Hombrechtikon 69 38 71 73 75 67 61 Liebegg 33 89 67 69 88 93 Posieux 40 57 38 32 32 Rheinau 77 71 86 86 Ähnlichkeit Schaffhausen 73 65 65 Mittelwert 73 Vouvry 67 73 Standardabweichung 16 Winterthur 90 2010 Ortschaft Begnins Changins Damphreux Delley Eschikon Fehraltorf Goumoëns Grünigen La Tène Pully Reckenholz Rheinau

Changins Damphreux Delley 98 86 100 88 98 86

Eschikon 91 93 85 91

Fehraltorf Goumoëns 39 100 40 98 48 86 39 100 44 91 39

Ähnlichkeit Mittelwert 59 Standardabweichung 38

Grünigen 89 91 97 89 88 46 89

La Tène 100 98 86 100 91 39 100 89

Pully 61 63 73 61 69 59 61 71 61

Reckenholz Rheinau 100 100 98 98 86 86 100 100 91 91 39 39 100 100 89 89 100 100 61 61 100

Vouvry 100 98 86 100 91 39 100 89 100 61 100 100

Abb. 6 | Ähnlichkeitsmatrix des Virulenzspektrums zwischen den Beobachtungsstandorten in den Jahren 2004, 2006 und 2010.

2000; Winzeler et al. 1990; Streckeisen und Fried 1985). Es sei zudem erwähnt, dass die Struktur der Populationen des Echten Mehltaus in Europa derjenigen der nordamerikanischen Populationen sehr ähnlich ist (Parks et al. 2008). Verschiedene Publikationen weisen auf eine schnelle Anpassung des Echten Mehltaus an neue Resistenzen hin (Winzeler et al. 1991). Es kann also davon ausgegangen werden, dass die Weizensorten in Europa und in den USA die gleichen Resistenzgene tragen und einen ähnlichen Selektionsdruck auf die Populationen des Echten Mehltaus ausüben. Um solche Virulenzen zu umgehen, haben die Züchter Sorten entwickelt, die mehrfache Resistenzen aufweisen. Trotz ihrer Komplexität werden diese Resistenzen umgangen, oft schon kurz nachdem die entsprechende Sorte in Kultur gebracht worden ist (Fischbeck 1997). Dies ist zum Beispiel bei der Sorte Walter der Fall (Tab. 2). Unsere Resultate zeigen, dass Resistenzkombinationen der Sorte Knirps (Pm2,4b,6,8) von mehr als 84 % der Populationen umgangen wurden. Wie aus den Monitoring-Daten der Jahre 1980 und 1989 in der Schweiz ersichtlich, werden die Pm2- und Pm4b-Resistenzen weniger umgangen

(Winzeler et al. 1991). Sie zählen jedoch in vorliegender Arbeit zu den Resistenzen mit der geringsten Wirksamkeit. Andere Resistenzen wie Pm17, PmU, Pm2Mld9 und Mlax scheinen noch heute in mehr als 50 % der Fälle wirksam zu sein. Die Populationen von Echtem Mehltau sind je nach Jahrgang und Standort sehr verschieden. Wir haben die gleichen Virulenzkombinationen in geographisch weit auseinanderliegenden Populationen und grosse Unterschiede unter geographisch sehr nahestehenden Population beobachtet. Es ist bekannt, dass die Sporen des Echten Mehltaus leicht über weite Strecken durch den Wind fortgetragen werden (Brown und Hovmoller 2002). Jedoch kann ein Bergzug ein Hindernis darstellen, das die separate Entwicklung von verschiedenen Populationen erlaubt (Slovakova 2004). Im Schweizer Mittelland gibt es kein solches Hindernis, und der Selektionsdruck der angebauten Weizensorten unterscheidet sich nicht von einer Region zur anderen. Natürlich beeinflussen andere Faktoren das Vorhandensein von Virulenzen in den Populationen. Eine eingehendere Analyse dieser Faktoren war  aber im Rahmen dieses Beitrages nicht möglich.

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Pflanzenbau | Virulenzmonitoring und Populationsstruktur des Echten Mehltaus von 2003 bis 2010

Changins Jahre 2004 2005 2006 2003 97 91 79 2004 94 81 2005 76 2006 2007 Ähnlichkeit 2008 Mittelwert 2009 Standartabweichung

2007 87 84 90 67 87 09

2008 91 94 88 81 79

2009 89 86 92 69 93 86

2010 85 82 88 65 98 82 95

2008 75 69 72 64 85

2009 17 12 8 13 14 14

2010 73 91 90 82 81 75 10

Ähnlichkeit (%) 100 75 50 ≤ 25

Damphreux Jahre 2004 2005 2006 2007 2003 81 65 77 75 2004 82 84 76 2005 79 72 2006 79 2007 Ähnlichkeit 2008 Mittelwert 66 2009 Standartabweichung 30 Eschikon Jahre 2004 2005 2006 2007 2008 2003 keine Angaben 2004 57 89 80 86 2005 67 46 46 2006 69 75 2007 Ähnlichkeit 90 2008 Mittelwert 77 2009 Standartabweichung 18

2009 2010 77 40 67 91 91

86 46 75 85 90 91

2008 84 82 80 83 91

2009 96 98 100 70 83 80

2010 96 98 100 70 83 80 100

2008 74 82 74 79 91

2009 87 90 87 72 89 84

2010 87 90 87 72 89 84 100

Goumoëns Jahre 2004 2005 2006 2007 2003 93 96 74 87 2004 98 72 85 2005 70 83 2006 87 2007 Ähnlichkeit 2008 Mittelwert 79 2009 Standartabweichung 27 Rheinau Jahre 2004 2005 2006 2007 2003 86 88 59 80 2004 91 63 88 2005 65 85 2006 80 2007 Ähnlichkeit 2008 Mittelwert 81 2009 Standartabweichung 18 Vouvry Jahre 2004 2005 2006 2007 2003 67 90 69 93 2004 75 64 73 2005 77 97 2006 75 2007 Ähnlichkeit 2008 Mittelwert 70 2009 Standartabweichung 29

2008 16 27 19 29 18

2009 95 65 90 73 93 17

2010 98 70 88 67 91 15 93

Abb. 7 | Ähnlichkeitsmatrix des Virulenzspektrums zwischen den Beobachtungsjahren an sechs Beobachtungsstandorten.

Die mit der erwähnten neuen Methode gewonnenen Resultate sind mit denjenigen anderer Studien vergleichbar. Sie hat den Vorteil, weniger aufwendig als die herkömmlichen Methoden zu sein. Gewiss ist sie weniger genau. Sie berücksichtigt nicht die physiologischen Grundlagen der Wechselwirkung zwischen Pflanze und Erreger, die umweltbedingt (z. Bsp. Licht, Temperatur, Wasser und Boden) und an das Entwicklungsstadium der

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Pflanze gebunden sind. Gewisse Resistenzgene erreichen nämlich ihre optimale Wirksamkeit bei einer ganz bestimmten Temperatur (Hsam und Zeller 2002). Es muss deshalb unbedingt auf die Arbeiten unter kontrollierten Bedingungen mit gereinigten Isolaten zurückgegriffen werden, wenn es darum geht, die Virulenzmechanismen des Pathogens zu bestimmen und die biochemischen Abwehrprozesse der Pflanze genau zu untersuchen. Die hier vorgestellte globale Beobachtungsmethode prüft die Resistenzen unter Feldbedingungen. Sie entspricht also dem züchterischen Bedürfnis, über wichtige Daten zum Vorkommen von Virulenzen und zu den Populationsstrukturen zu verfügen. Eine Resistenzzucht, die auf eine nachhaltige Wirkung ausgerichtet ist, muss auf einem Gemisch verschiedener Resistenztypen basieren (Fischbeck 1997). Die Weizensorten verfügen auch über quantitative Resistenzen, die nicht spezifisch für den Erreger sind. Diese mildern die Befallsausprägung, ohne dabei die Entwicklung des Erregers völlig zu verhindern (Miedaner und Flath 2007). Seit einigen Jahren verwenden die Züchter mehr und mehr vielfältige Resistenztypen. Das hier vorgestellte Monitoringsystem könnte dazu dienen, die Wirksamkeit von alternativen und monogenetischen Resistenzen auf dem Feld zu testen und deren Dauerhaftigkeit unter Feldbedingungen zu prüfen, bevor sie in der Zucht verwendet werden. Sortenmischungen, das eine Durchmischung der verwendeten Resistenzgene erlaubt, verringert auch die Ausprägung der Krankheit und deren Auswirkung auf Qualität und Ertrag (Finckh et al. 2000).

Schlussfolgerungen ••Alle getesteten Virulenztypen des Echten Mehltaus konnten landesweit gefunden werden. ••Das Vorhandensein von Virulenzen ist zufällig und anscheinend weder standort- noch jahrganggebunden. ••Die Populationen des Echten Mehltaus unterliegen einem komplexen Muster und sind je nach Standort und Jahrgang sehr verschieden. ••Das neue Virulenz-Monitoringverfahren mittels globalem Ansatz statt Analyse der Populationszusammensetzung liefert sehr zufriedenstellende Antworten für Züchtung und Sortenprüfung. ••Die quantitativen und qualitativen Resistenzkombinationen sollen weiterhin im Zentrum der Weizenzüchtung stehen. ••In Zukunft soll dieses Monitoringsystem dazu verwendet werden, die Wirksamkeit und Nachhaltigkeit neuer Resistenztypen gegen den Echten Mehltau zu testen. n

Monitoraggio delle virulenze e struttura delle popolazioni di oidio dal 2003 al 2010 La selezione di varietà di frumento resistenti all'oidio necessita di informazioni sulla presenza delle virulenze e sulla struttura delle popolazioni del patogeno. Questo lavoro presenta un nuovo approccio d’indagine basato sull’analisi delle popolazioni presenti e non più quella dei singoli componenti della popolazione. Attraverso la semina delle linee differenziali direttamente in campo, è possibile osservare tutte le virulenze che sopraggiungono durante la stagione. Le parcelle di monitoraggio sono state installate in 8 -17 siti tra il 2003 ed il 2010 in Svizzera. In questo modo, 104 popolazioni di odio sono state osservate. I risultati mostrano che le virulenze dominanti sono invariate da oltre 20 anni, mentre la frequenza di virulenze complesse è apparentemente aumentata La struttura delle popolazioni è molto variabile nello spazio e nel tempo. Essa dipende, probabilmente, dai geni di resistenza presenti nelle varietà di frumento coltivate e da fattori ambientali che non hanno potuto essere approfonditi in questo lavoro. In sintesi, in un contesto di selezione l'approccio globale di monitoraggio risulta essere sufficiente. In futuro questo sistema sarà utilizzato per esaminare l'efficacia e la sostenibilità di nuove fonti di resistenza.

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Summary

Riassunto

Virulenzmonitoring und Populationsstruktur des Echten Mehltaus von 2003 bis 2010 | Pflanzenbau

Virulence monitoring and the structure of powdery mildew populations between 2003 and 2010 Breeding for powdery mildew resistant wheat varieties needs information on the presence of virulences and the virulence structure of the current powdery mildew populations. In this work, we present a novel approach for virulence analyses by global analysis and not by analyzing the constituants of the population, as this was done in previous studies. Here, by planting the tester lines directly in the field, it is possible to screen the upcome of virulences during the whole season. Monitoring plots have been installed between 2003 and 2010 at 8 up to 17 sites all over Switzerland. More than 104 powdery mildew populations could be screened. The results show only little changes among the dominating resistances, but multiple virulences are likely to have increased. The virulence structures of the populations show very changing patterns over the years and over the sites. This may be linked to the wheat varieties cultivated and, probably more important, due to environmental factors. Unfortunately, these factors could not be studied within the present work. Overall, the here presented method of global virulence analysis meets the needs for breeding of resistant varieties. Future virulence screenings will analyse the efficacy and the durability of novel resistances. Key words: Blumeria graminis fsp. tritici, differential lines, multilocal screening, deployment of resistance genes, breeding.

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P f l a n z e n b a u

Potenzial der Tröpfchenbewässerung im Kartoffelbau bei veränderten Klimabedingungen Theodor Ballmer, Thomas Hebeisen, Roger Wüthrich und Franz Gut Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8046 Zürich Auskünfte: Theodor Ballmer, E-Mail: theodor.ballmer@art.admin.ch, Tel. +41 44 377 72 16

Versuch Tröpchenbewässerung, Bewässerung zwischen den Reihen, Reckenholz 2010. (Foto: ART)

Einleitung Im 2009 wurden weltweit auf einer Fläche von 18,7 Millionen Hektaren rund 330 Millionen Tonnen Kartoffeln (Ø 176 dt/ha) geerntet (FAOSTAT 2009). Die Anbaueignung in Höhenlagen, der hohe Energiewert pro Flächeneinheit, der hohe Nährwert und vielseitige Verwertungsmöglichkeiten werden ihr in der zukünftigen Versorgung der Weltbevölkerung eine wichtige Rolle zugestehen (Scott 2002). Heute werden bereits mehr als zehn Prozent der Erntemengen industriell verarbeitet. Der Bedarf an vielseitigen Convenience-Produkten aus Kartoffeln ist vor allem in Schwellenländern stark zunehmend (Keijbets 2008). Im Vergleich zu anderen Kulturen sind die Ertragsschwankungen bei der Kartoffel grösser. Ungünstige Witterungs- und Bodenbedingungen, ungenügender Pflanzenschutz und zu geringe Nährstoffversorgung sind die wichtigsten Gründe. Trockenheit und hohe Luft- und Dammtemperaturen beeinflussen den Ertrag und die Qualität sehr empfindlich (Bodlaender et al. 1964; Reust 1990). So lagen zum Beispiel die durchschnittlichen Kar-

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toffelerträge in der Schweiz im Trockenjahr 2003 bei 336 dt/ha und nach dem sehr warmen Sommer 2006 bei nur 324 dt/ha. Kartoffelknollen reagieren auf hohe Temperaturen und abrupten Wechsel in der Wasserversorgung, was häufig auch mit verspäteter Nachlieferung von Stickstoff kombiniert ist, oft mit Knollenmissbildungen wie Zwiewuchs, Wachstumsrissen und Hohlherzigkeit. Nicht selten treiben die Tochterknollen im Boden wieder aus (Kettenbildung) und bilden als Reaktion auf die Stärkeauslagerung ein glasiges Knollenfleisch, was zu ihrer vollständigen Entwertung und hohen Einkommensverlusten bei den Produzenten führt. Bedeutende Mengen von Bintje, Eba und Agria mussten 2003 und 2006 der Futterverwertung zugeführt werden. Fehlmengen mussten zu hohen Preisen importiert werden. Der schweizerische Bauernverband schätzte die Einkommensverluste im Trockenjahr 2003 auf über 500 Millionen Franken, obwohl zahlreiche Massnahmen für die Schadensbegrenzung eingeführt wurden (Keller und Fuhrer 2004). Bewässerungseinrichtungen können den Ertrag und Qualität verbessern und die inländische Wertschöpfung längerfristig sicherstellen. In der Klimastrategie Landwirtschaft sind wassersparende Feinverteilungssysteme als Anpassungsmassnahme bei veränderten Witterungsbedingungen aufgeführt (Anonymus 2011). Weltweite Ausdehnung der Bewässerungsflächen Weltweit beträgt der Entzug an Frischwasser für die landwirtschaftliche Produktion 69 Prozent (FAO 2002). Ausser in Europa und in Nordamerika ist der Frischwasserentzug der Landwirtschaft um ein Mehrfaches grösser als der Bedarf der industriellen Produktion sowie der Privathaushalte. Ende der 1990-er-Jahre wurden in den Entwicklungsländern 20 Prozent der Ackerfläche bewässert. Diese Fläche lieferte 40 Prozent aller Lebensmittel und fast 60 Prozent der weltweiten Getreideproduktion. Experten der FAO schätzen, dass sich die bewässerte Fläche bis 2050 auf über 300 Millionen Hektaren ausdehnen wird. Vor allem in den Ländern mit sehr knappen Landflächen und hoher Bevölkerungsdichte wie Indien und China wird immer mehr Grundwasser für die Bewässerung verbraucht. In den entwickelten Ländern werden

die verfügbaren Ackerbauflächen wegen Überbauung weiter abnehmen. Bei mindestens gleichbleibendem Versorgungsgrad wird auf den noch bewirtschafteten Flächen die Bewirtschaftungsintensität zunehmen. In den trockenheitsempfindlichen Gemüsekulturen und Kartoffeln wird der Einsatz von Bewässerung zunehmend bedeutender. Expertinnen und Experten schätzen, dass der Wasserbedarf der Schweizer Landwirtschaft in den nächsten Jahren auf 15 Prozent des Trinkwasserverbrauchs ansteigen wird (Weber und Schild 2007). Bewässerungsbedürftigkeit in der Schweiz nimmt zu Fuhrer und Jasper (2009) zeigten, dass basierend auf den Klimaszenarien in der Schweiz die Bewässerungsbedürftigkeit in der Westschweiz, im Unterwallis sowie in kleineren inneralpinen Tälern auf 41 Prozent der Ackerflächen zunehmen wird. Insgesamt müssten 26 Prozent der landwirtschaftlich genutzten Ackerbau- und Futterbauflächen zukünftig bewässert werden. Für die Gebiete in der Ostschweiz werden länger andauernde Trockenheits perioden prognostiziert. Leichtere, flachgründige Böden mit geringem Wasserspeichervermögen sind besonders gefährdet. Für die Inlandversorgung von Gemüse und Kartoffeln sind diese spezialisierten Produzenten im zentralen Mittelland und in der Ostschweiz zunehmend wichtiger. Ihre Anbaugebiete liegen günstiger zu den Verarbeitungsbetrieben und den grösseren Absatzmärkten. Auftrag der Land- und Ernährungswirtschaft ist es, eine gesicherte Inlandversorgung der Konsumentenschaft auch bei schwierigen Produktionsbedingungen sicherzustellen. Der stetig zunehmende Frischwasserbedarf von Industrie und Privathaushalten wird aber in diesen Gegenden, die Verfügbarkeit des Wassers für die Landwirtschaft vor allem in den Sommermonaten zunehmend einschränken. Wassersparende Techniken könnten sich gegenüber der bisher eingesetzten Überkopfbewässerung durchsetzen und Nutzungskonflikte um die Ressource Wasser mindern. Geringer Wasserverbrauch, reduzierter Energieaufwand für das Ausbringen sowie die geringere Gefährdung für Sickerwasserbildung mit verbundener Nährstoffauswaschung stehen höheren Investitionskosten der Tröpfchenbewässerung gegenüber. Aus Sicht des Ressourcenschutzes ist dies eine interessante Technik für die Verbesserung der Ertrags- und Qualitätssicherung im Kartoffelanbau. Vor- und Nachteile der Tröpfchenbewässerung Tröpfchenbewässerung bietet verschiedene Vorteile. Vermutlich früherer Bewässerungsbeginn bereits beim Knollenansatz mit der Möglichkeit einer Einspeisung von Flüssigdüngern, da die Tropfrohre bereits bei der Pflanzung eingezogen werden. Bedarfsgerechte und

Zusammenfassung

Potenzial der Tröpfchenbewässerung im K artoffelbau bei veränderten Klimabedingungen | Pflanzenbau

Von 2008 bis 2010 untersuchte die Forschungsanstalt Agroscope ReckenholzTänikon ART die Wirksamkeit einer Tröpfchenbewässerung bei den Sorten Agria und Charlotte. Bewässerungsschläuche waren bei identischer Wasserzufuhr zwischen den Reihen oder in jeder Dammkrone ausgelegt. Nur im 2008 waren die Rohwarenerträge der bewässerten Verfahren tendenziell höher. Im 2008 und 2009 erbrachte die Sorte Agria 12 bis 16 Prozent höhere Marktwarenerträge in den bewässerten Verfahren. Der Ertragsanteil übergrosser Knollen (> 70 mm) war in allen drei Versuchsjahren bei der Dammbewässerung am niedrigsten. Bei Bewässerung steigerte Agria in allen Versuchsjahren ihren Ertragsanteil in der Speisesortierung um 2 bis 9 Absolutprozente. Bei der Sorte Charlotte waren keine Bewässerungseffekte im Speiseanteil zu erkennen. In zwei von drei Jahren wiesen die bewässerten Knollen beider Sorten höhere Stärkegehalte auf. Bewässerte Knollen zeigten einen höheren Befall mit Pulverschorf, aber einen niedrigeren Befall mit Flach-, Netz- und Buckelschorf als unbewässerte Knollen. Tröpfchenbewässerung ist ein wasser- und energiesparendes Verfahren zur zukünftigen Ertrags- und Qualitätssicherung im Kartoffelbau.

genau verteilte Gaben direkt in den Hauptwurzel- und Knollenbildungshorizont vermindern Verdunstung sowie den Oberflächenabfluss. Eine korrekt installierte Anlage ist ohne Arbeitsaufwand sofort einsetzbar. Keine Benetzung der Pflanzen, so dass sich das Mikroklima nicht verändert. Kleine Gaben bewirken seltener Staunässe im Wurzel- und Knollenbereich, auch wenn ein Starkgewitter nachfolgt. Beides ist für die Ausbreitung von Kraut- und Knollenfäule sowie von bakteriellen Krankheiten wie Pectobacterium und Dickeya hemmend. Die Nährstoffausnutzung wird verbessert, da die Nährstoffe wegen der günstigen Bodenfeuchtigkeit gut verfügbar sind. Das Risiko der Nährstoffauswaschung mit dem Sickerwasser aus dem Wurzelhorizont ist vermindert. Kleine Wassergaben können überhitzte Böden kühlen und so Folgeschäden mindern. Die hohen Investitionskosten und die Entsorgung der Tropfschläuche sind nachteilig. Mehrmalige Verwendung, aber vor allem höhere Wasserpreise können dies ausgleichen. Über 

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Pflanzenbau | Potenzial der Tröpfchenbewässerung im K artoffelbau bei veränderten Klimabedingungen

Wassereinsparungen von bis zu 30 Prozent wird aus der Praxis berichtet. Zudem wird auch Energie eingespart, da bei niedrigerem Druck bewässert wird (Grünig 2009; Müller et al. 2010).

Material und Methoden Von 2008 bis 2010 wurden auf dem Versuchsbetrieb in Zürich-Reckenholz (440 m ü. M., ZH) Tröpfchenbewässerungsversuche durchgeführt. Die schwach humosen und leicht alkalischen Versuchsböden wiesen 17 bis 25 Prozent Ton, 36 Prozent Schluff sowie 35 Prozent Sand auf. Die Böden waren mit Phosphor und Kalium gut versorgt. Die in drei Gaben applizierte N-Menge schwankte zwischen 110 und 130 kg Stickstoff pro Hektare und Jahr. Diese Böden sind bezüglich Wasser Speichervermögen und Nachlieferung in den meisten Jahren günstig. Vorgekeimtes Pflanzgut der Sorten Agria und Charlotte wurden im 2008 am 19. April; 2009 am 7. April und im 2010 am 19. April von Hand in einem Abstand von 33 cm gepflanzt. Die Versuchsfläche pro Sorte und Verfahren betrug eine Are (4 Wiederholungen à 25 m²). Die chemische Unkrautkontrolle erfolgte nach dem Häufeln. Als Bewässerungsverfahren wurden Tropfschläuche zwischen den Reihen (Reihe) beziehungsweise im Damm ausgelegt (Damm). Die Schläuche Typ Dripnet PC 16 mm, 0,31 mm Wandstärke waren 5 cm unter der Dammkrone eingelegt oder lagen auf dem Furchenboden. Sie wiesen einen Tropflochabstand von 50 cm auf. Beide Verfahren erhielten die gleiche Wassermenge, da nur eine Kopfstation zur Verfügung stand. Die unbewässerte Kontrolle wurde nie bewässert. Der Bewässerungsbedarf wurde mit der Wasserbilanzmethode (Nievergelt 1988) abgeschätzt. Dabei wird mit Zusatzberegnung der Vorrat an leicht verfügbarem Bodenwasser ausgeglichen. Aufgrund der Gründigkeit der Böden wurden für das maximal pflanzenverfügbare, gespeicherte Wasser 40 mm angenommen. Im 2009 und 2010 wurden mit Tensiometern die Bodenwasserspannungen in einer Tiefe von 30 cm, 50 cm sowie im 2010 auch auf 70 cm (gemessen ab Mitte des geöffneten

Dammes) in allen Verfahren und drei Wiederholungen gemessen. Im Knollennest wurde die Bodentemperatur mit ELPRO-Loggern gemessen (eine Wiederholung). Wasser wurde via Hydrant zu einer Kopfstation mit einem Reduzierventil den Tropfschläuchen zugeführt. Von jedem Verfahren wurden nach Sortierung und Zwischenlagerung 100 Knollen auf den Befall mit verschiedenen Krankheitserregern und andere Mängel untersucht.

Resultate Niederschlagsverteilung im 2009 und 2010 sehr günstig Die langjährigen Witterungsdaten (1961−1991) des Standortes Reckenholz der Monate Mai bis Juli zeigen durchschnittliche Niederschläge von 322 mm sowie eine durchschnittliche Lufttemperatur von 15,6 °C. Im Vergleich war das 2008 mit 249 mm weniger niederschlagsreich und mit 17,3 °C deutlich wärmer. 2009 war mit 386 mm Regen etwas niederschlagsreicher als das langjährige Mittel und mit 17,0 °C ebenfalls sehr warm. 2010 fielen überdurchschnittlich hohe Niederschläge von 444 mm bei einer durchschnittlichen Lufttemperatur von 16,6 °C (Abb. 1, Tab. 1). Mit höheren Lufttemperaturen in den Sommermonaten ist zukünftig zu rechnen. Die für die Wasserbilanz nach Penman-Monteith berechnete Verdunstung (Referenz Verdunstung Grasbestand) schwankte zwischen 203 mm (2010) bis 242 mm (2008). Nur gerade im Mai 2008 resultierte ein Regendefizit von 30 mm (Tab. 1). Von Mai bis Juli wurden 75 mm (2009) bis 155 mm (2010) mit Tropfbewässerung ausgebracht. Zeitliche Verteilung und Wassermenge sind für die Jahre 2009 und 2010 in Abbildung 3 aufgezeichnet. Deutlich tiefere Bodentemperaturen in den bewässerten Verfahren im 2008 Im 2008 stiegen die durchschnittlichen Bodentemperaturen in den unbewässerten Dämmen gegen Ende Juni auf 24 °C an (Abb. 2). Im Vergleich lagen die mittleren Temperaturen bei der Dammbewässerung bei 22 °C. Die

Tab. 1 | Monatliche Bilanz der Niederschläge, der Verdunstung (Penman-Monteith) und der Bewässerungsgaben in den Monaten Mai bis Juli der Versuchsjahre 2008 bis 2010 Jahre Monate

246

2008

2009 Bewässerung Niederschlag

Niederschlag

Verdunstung

Bewässerung

Mai

101

144

Juni

114

131

Juli

114

171

170

105

Summe

249

242

148

384

212

444

203

155

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Verdunstung

2010 Bewässerung Niederschlag

Potenzial der Tröpfchenbewässerung im K artoffelbau bei veränderten Klimabedingungen | Pflanzenbau

2008 50

Niederschläge

2009

Temperatur

25 20

Mittlere Tagestemperatur (°C, 2 m)

Tagesniederschlagssumme (mm)

0 2010

25 20

0 März

April

Mai

Juni

Juli

August

Abb. 1 | Vergleich der täglichen Niederschlagssummen sowie der durchschnittlichen Tagestemperaturen (2 m) am Standort Zürich-Reckenholz in den Monaten März bis August der Jahre 2008 bis 2010; Meteostation Zürich-Reckenholz, 440 m ü. M.

Dammtemperaturen bei der Reihenbewässerung lagen dazwischen. Die Wasserabgabe direkt in den Damm wirkt stärker abkühlend. Die Dammtemperaturen waren bei Charlotte in allen Verfahren höher als in den Dämmen von Agria. Üppigere Blattentwicklung und die grossen Blätter von Agria könnten dies bewirkt haben. An sehr heissen Tagen verbessert die Bewässerung die Schutzfunktion der Blätter und trägt damit zur Verhinderung von mehrtägig hohen Dammtemperaturen bei. Dies wirkt dem Wiederaustrieb der Knollen entgegen (Peters 2007). Im 2009 und 2010 wurde an heissen Tagen in kleinen Mengen zur Kühlung bewässert, obwohl die Wasserbilanzen immer günstig waren. Im 2009 traten

Dammtemperaturen von mehr als 20 °C bereits während drei Tagen in der letzten Maiwoche, aber dann erst wieder in der zweiten Augustwoche auf. Im 2010 traten sie erst gegen Mitte Juli auf. 2009 und 2010 waren temperaturmässig deutlich ausgeglichener als 2008. Niedrige Saugspannung des Bodenwassers Nievergelt (1989) zeigte, dass produktionswirksames Wasser in den Mittelporen vom Boden mit einer Saugspannung von minus 100 bis 1000 Hectopascal (hPa) festgehalten wird. Als idealer Saugspannungsbereich für Kartoffelwurzeln werden minus 200 bis 500 hPa genannt. Unsere Messungen zeigten, dass im 2009 im unbewässer- 

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247

Pflanzenbau | Potenzial der Tröpfchenbewässerung im K artoffelbau bei veränderten Klimabedingungen

zwischen Reihe_Agria zwischen Reihe_Charlotte

Damm_Agria

ohne_Agria ohne_Charlotte

Damm_Charlotte

2008

Mittlere Bodentemperatur (°C, in 20 cm Tiefe)

10 28

2008

26 Maximale Bodentemperatur (°C, in 20 cm Tiefe)

24 22 20 18 16 14 12 10 Mai

Juni

Juli

August

Abb. 2 | Vergleich der durchschnittlichen Tagestemperaturen und Tagesmaxima, gemessen auf der Höhe des Knollennestes in Abhängigkeit verschiedener Bewäs serungsverfahren bei den Sorten Agria und Charlotte.

ten Verfahren maximale Saugspannungen von minus 500 hPa in der ersten und zweiten Dekade Juni aufgetreten sind. Im 2010 sank die Saugspannung gegen Ende Juni kurzfristig auf minus 800 hPa an (Abb. 3). Eine leicht erschwerte Wasseraufnahme trat also nur gerade zu Beginn Juli in einer kurzen Periode auf. Verminderte Transpiration und Photosynthese beschränkten das Wachstum vermutlich nicht. Das Blattwachstum kann ab minus 150 hPa aber bereits leicht vermindert sein (Dalla Costa und MacKerron 2000). Die zeitlichen Schwankungen in der Saugspannung waren bei der Dammbewässerung deutlich geringer als bei der Reihenbewässerung. Die tieferen Saugspannungswerte im 2009 im Verfahren «Reihenbewässerung» sind gemäss unserer Bodenkartierung auf Auffüllungen in dieser Teilfläche (2 von 3 Mess punkten der Tensiometer) zurückzuführen.

248

Agrarforschung Schweiz 3 (5): 244–251, 2012

Bewässerung bewirkte höheren Marktwarenertrag Die Roherträge in den bewässerten Verfahren waren nur gerade im 2008 tendenziell (Ø 6 %) höher als im unbewässerten Verfahren (Abb. 4). Die Marktwarenerträge des Kalibers (42,5−70 mm) waren im 2008 bei der Sorte Agria bei Dammbewässerung um 14 Prozent respektive bei der Reihenbewässerung um 16 Prozent höher als die unbewässerte Kontrolle. Bei der Sorte Charlotte betrugen die Unterschiede 16 Prozent bei Dammbewässerung respektive 2 Prozent bei Reihenbewässerung. Im 2009 waren die Marktwarenerträge bei Agria 13 (Damm) respektive 12 Prozent (Reihe) höher. Bei der Sorte Charlotte erzielte das unbewässerte Verfahren 5 Prozent (Damm) respektive 4 Prozent (Reihe) höhere Marktwarenerträge. Im 2010 resultierten bei Agria keine Unterschiede im Marktwarenertrag. Bei Charlotte übertraf die unbewäs-

Potenzial der Tröpfchenbewässerung im K artoffelbau bei veränderten Klimabedingungen | Pflanzenbau

ohne zwischen Reihen 0

Dammkrone Wassergraben

2009 30 25

-200

20 -400

Saugspannung (hPa, in 30 cm Tiefe)

-600

-800 0

2010

30 25

-200

Bewässerungsabgaben (mm)

20 -400

-600

10 5

-800 Mai

Juni

Juli

August

Abb. 3 | Verlauf der mittleren Saugspannung des Bodenwassers von Mai bis Juli im 2009 und 2010 in Abhängigkeit zu den Bewässerungsverfahren, gemessen mit Tensiometern auf einer Bodentiefe von 30 cm.

serte Kontrolle die beiden bewässerten Verfahren um durchschnittlich 10 Prozent. Im 2008 und 2009 produzierte die Sorte Agria hohe Ertragsanteile an übergrossen Knollen (> 70 mm, Abb. 4). In den bewässerten Verfahren waren die Ertragsanteile dieser Übergrössen am Rohertrag um 12 Prozent (2008) respektive um 25 Prozent (2009) niedriger. Im 2008 war bei der Sorte Agria der Ertragsanteil in Speisesortierung in den bewässerten Verfahren um 6 Absolutprozente (58 %), im 2009 um 9 (67 %) respektive im 2010 um 2 Absolutprozente (87 %) höher als im unbewässerten Verfahren. Bei der Sorte Charlotte waren keine solchen Effekte im Anteil der Speisesortierung zu erkennen. Höhere Stärkegehalte bei der Sorte Agria Die beiden Sorten reagierten im Stärkegehalt ihrer Knollen im 2008 und 2009 unterschiedlich auf die Bewässerungsverfahren. Knollen der Sorte Agria bildeten höhere Stärkegehalte in den bewässerten Verfahren als in den Knollen der unbewässerten Kontrollen. Im 2010 beein-

flussten die Bewässerungsverfahren den Stärkegehalt von Agria nicht. Knollen der Sorte Charlotte reagierten in keinem Versuchsjahr mit einem veränderten Stärkegehalt auf die Bewässerung. Agria erreichte immer höhere Stärkegehalte als Charlotte. Fricke (2005) berichtete über mehrjährig positive Erfahrungen der Zusatzberegnung in der Stärkekartoffelproduktion in den trockenheitsgefährdeten Anbaugebieten in Niedersachsen (235 000 Hektaren). Dank Bewässerung konnten je nach Standort 30 Prozent höhere Knollen- und Stärkeerträge erzielt werden. Höhere Nährstoffentzüge verminderten den mineralisierten Stickstoff im Boden, so dass im Kulturübergang die Gefährdung von Nährstoffauswaschung ins Grundwasser geringer war. Müller et al. (2010) berichteten über Ertragssteigerungen von über 40 Prozent bei Tröpfchenbewässerung auf verschiedenen Standorten und Böden in Bayern im 2010. Andreas Rüesch vom Beratungsdienst des Strickhofs Lindau erzielte im 2010 in Benken (Zürcher Weinland) mit verschiedenen Bewässerungsverfahren Mehrerträge von über 40 Prozent, wobei er keine Unterschiede zwischen Überkopf- und Tröpfchenbewässerung feststellte (pers. Mitteilung). Diese positiven Erfahrungen verdeutlichen, dass auch bei räumlich kurzen Abständen bedeutende Unterschiede in den Witterungs- und Standortseigenschaften die Wirkung der Bewässerung stark beeinflussen. Knollen mit Fäulnis − eher auf Bodenunterschiede zurückzuführen In allen drei Versuchsjahren war die Krautfäulebekämpfung wirksam, so dass Blattinfektionen verhindert werden konnten. Bei den Ernten mussten sehr wenige Knollen mit Fäulnis (Ø 3 dt/ha) herausgelesen werden. Bei der Sorte Agria wurden im 2008 etwas mehr Knollen mit Fäulnis herausgelesen (Ø 6 dt/ha) als bei der Sorte Charlotte (Ø 2 dt/ha). Es bestanden keine gesicherten Unterschiede zwischen den Bewässerungsverfahren und der unbewässerten Kontrolle. Im 2009 wies die Sorte Charlotte mehr Knollen mit Fäulnis auf (4 dt/ha gegenüber 2 dt/ha). Im 2010 wurden im Reihenbewässerungsverfahren bei beiden Sorten mehr Knollen mit Fäulnis als in der unbewässerten Kontrolle ausgezählt. Vermutlich sind eher Bodenunterschiede als die beiden Bewässerungsverfahren für diese insgesamt kleinen Unterschiede im Auftreten von Knollenfäulnis verantwortlich. Mehr Pulverschorfbefall bei Dammbewässerung, aber weniger Schorf Im dreijährigen Durchschnitt wiesen vor allem die Knollen von Agria der Dammbewässerung mit einem Befall von 16,7 Prozent mit Pulverschorfsymptomen deutlich 

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Pflanzenbau | Potenzial der Tröpfchenbewässerung im K artoffelbau bei veränderten Klimabedingungen

Ert_< 42,5 mm Ert_55_70 mm 700

2008

Ert_42,5_55 mm Ert_> 70 mm

Agria A

Charlotte A

600

500 400 300 200 100 0 700

2009 B

Knollenertrag (dt/ha)

600 500 400 300 200 100

Schlussfolgerungen

0 700

2010 A

600

500 400 300 200 100 0 ohne

Reihe

Damm

ohne

Reihe

Damm

Bewässerungsverfahren

Abb. 4 | Vergleich der durchschnittlichen Roherträge von Agria und Charlotte in wiederholten Kleinparzellenversuchen verschiedener Bewässerungsverfahren der Versuchsjahre 2008 bis 2010. Gleiche Buchstaben der Verfahren bedeuten, dass sich die Erträge statistisch nicht unterscheiden.

mehr Befall auf als die Knollen der Reihenbewässerung (9,2 %) respektive der nicht bewässerten Kontrolle (6,3 %). Eine Befallsförderung ist in vielen Bewässerungsgebieten weltweit anzutreffen (Merz et al. 2009). Der Befall mit Flach- und Netzschorf (Streptomyces scabies) der Sorte Agria war im Dammbewässerungsverfahren niedriger (Ø 2,9 %) als auf den Knollen aus der Reihenbewässerung (Ø 9 %) respektive der unbewässerten Verfahren (Ø 11 %). Beim Buckelschorf sind gleichgerichtete

250

Unterschiede nur im 2009 und 2010 aufgetreten. Die äussere Knollenqualität von Charlotte ist wegen geringer Anfälligkeit gegenüber den Schorfkrankheiten deutlich besser als bei Agria. Einzig bei den Eisenflecken traten in zwei von drei Jahren etwas mehr befallene Knollen in den unbewässerten Verfahren auf. Geringerer Schorfbefall im Dammbewässerungsverfahren könnte durch einen geringeren Sauerstoffgehalt im Damm und tiefere Dammtemperaturen bewirkt worden sein. Im Reihenbewässerungsverfahren ist die Sauerstoffverdrängung im Damm nicht vorhanden, so dass höherer Schorfbefall möglich ist. Knollenmissbildungen wie Wachstumsrisse, Hohlherzigkeit und Kettenbildung sind in diesen Versuchen nie verstärkt aufgetreten. Im Sommer 2006, einem Jahr mit starkem Wiederaustrieb der Knollen bei den Hitze empfindlichen Sorten wie Agria und Bintje, schwankten die durchschnittlichen Bodentemperaturen (5 cm Tiefe im Reckenholz) ab Mitte Juni während mehr als sechs Wochen zwischen 23 und 25 °C. Diese Temperatureinwirkung war damit ausgeprägter als in den Versuchsjahren 2008 bis 2010.

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Sofern Bewässerung möglich ist, werden die Auswirkungen des Klimawandels in Mitteleuropa eher positive Auswirkungen auf die Knollenerträge haben. Der erhöhte CO2-Gehalt in der Atmosphäre wird zu einer verbesserten Wassernutzungseffizienz führen, da die Stomata weniger weit geöffnet sein müssen. Eher später abreifende Sorten mit hohem Ertragspotenzial sollten wegen der längeren Vegetationsperiode im Anbau an Bedeutung gewinnen. Krankheitserreger wie der Krautund Knollenfäulepilz werden wegen günstigeren Temperaturverhältnissen mehr Generationen ausbilden können. In Nordeuropa werden sich die Anbaugebiete weiter nach Norden verschieben. Die Bedeutung von Tröpfchenbewässerung als wasser- und energiesparendes Verfahren wird an trockenheitsgefährdeten Standorten zunehmen. Mit ihr kann die Ertragssicherheit und Qualität der Kartoffeln gezielt verbessert werden. n

Potenziale dell’irrigazione a goccia nelle colture di patate in condizioni climatiche modificate Tra il 2008 e il 2010 la Stazione di ricerca Agroscope Reckenholz ART ha analizzato léfficacia dellírrigazione a goccia per le varietà Agria e Charlotte. I tubi di irrigazione sono stati collocati, in condizioni di apporto idrico identiche, tra le file o allápice di ogni rincalzatura. Solo nel 2008 la resa di materia prima delle superfici irrigate era tendenzialmente più elevata. Nel 2008 e nel 2009 la varietà Agria ha fornito il 12 – 16 per cento in più di resa di merce commercializzabile sulle superfici irrigate. Nel corso di tutti e tre gli anni di prova la quota più bassa di tuberi di dimensione maggiore (> 70 mm) è stata rilevata sulle superfici irrigate con lírrigazione della rincalzatura. Sulle superfici irrigate la resa di Agria nella gamma di patate da tavola è aumentata in tutti gli anni della prova del 2 fino al 9 per cento in valore assoluto. Per la varietà Charlotte non si sono riscontrati effetti dellírrigazione sulla quota di patate da tavola. In due dei tre anni, i tuberi irrigati di entrambe le varietà hanno presentato tenori di amido più elevati. Tali tuberi hanno mostrato un più elevato tasso di infestazione da scabbia polverulenta della patata, ma inferiore per quanto riguarda la scabbia superficiale, sporgente e incavata rispetto ai tuberi non irrigati. Lírrigazione a goccia nelle colture di patate è una procedura a risparmio idrico ed energetico per la futura garanzia della resa e della qualità.

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Summary

Riassunto

Potenzial der Tröpfchenbewässerung im K artoffelbau bei veränderten Klimabedingungen | Pflanzenbau

Potential for drip irrigation in potato production under changing climatic conditions From 2008 to 2010 Agroscope Reckenholz-Tänikon Research Station ART examined the effectiveness of drip irrigation with the potato varieties Agria and Charlotte. Irrigation hoses were laid out between the rows or in each ridge of the furrow with an identical water supply. Only in 2008 there was a tendency for the gross yields produced by the irrigated methods to be higher. In 2008 and 2009, the Agria variety produced 12 to 16 per cent higher marketable yields with the irrigated methods. The percentage yield of oversized tubers (> 70 mm) was the lowest in all three years of the trial with ridge irrigation. With irrigation, Agria’s yield share in ware size rose by 2 to 9 absolute per cent in all the years of the trial. With the Charlotte variety, no effects of irrigation were noted on the percentage of ware size tubers. In two of the three years, the irrigated tubers of both varieties displayed a higher starch content. Irrigated tubers showed a higher infestation rate with powdery scab, but a lower infestation rate with common scab in netted, deep pitted and raised form respectively than non-irrigated tubers. Drip irrigation is a water- and energy-saving method for future yield and quality assurance in potato production. Key words: potato, drip irrigation, marketable yield, tuber diseases.

▪▪ Keller F. & Fuhrer J., 2004. Die Landwirtschaft und der Hitzesommer 2003. Agrarforschung 11 (9), 396−401. ▪▪ Merz U., Schwaerzel R. & Keiser A., 2009. Der Pulverschorf der Kartoffel. Kartoffelbau 60 (8), 1−6. ▪▪ Müller M. R., Demmel M., Marx M., Brandhuber R. & Kellermann A., 2011. Tropfbewässerung von Speisekartoffeln. Aktuelle Versuchsergebnisse aus Bayern. Kartoffelbau 62 (4), 36−41. ▪▪ Nievergelt J., 1988. Beregnungssteuerung im Kartoffelbau. Praxisversuche mit Wasserbilanzen und Tensiometern. Landwirtschaft Schweiz 1 (1), 57−62. ▪▪ Nievergelt J., 1989. Beregnungssteuerung im Kartoffelbau. Erfahrungen aus dreijährigen Praxisversuchen. Schweizerische Landtechnik 51 (7), 10−3. ▪▪ Peters R., 2007. Qualitätsprobleme der Kartoffelernte 2006 – Analyse und Schlussfolgerungen. Kartoffelbau 56 (1−2), 4−8. ▪▪ Reust W., 1989. Conditions météorologiques et tubérisation des pommes de terre. Revue Suisse d’Agriculture 22 (1), 31−4. ▪▪ Scott G. J., 2002. Maps, models, and muddles: world trends and patterns in potatoes revisited. Potato Research 45, 45−77. ▪▪ Weber M. & Schild A., 2007. Stand der Bewässerung in der Schweiz. Bericht zur Umfrage 2006. Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern, 17 S.

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N u t z t i e r e

Mikrobiologische Qualität von Futtermitteln Jean-Louis Gafner, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, 1725 Posieux Auskünfte: Jean-Louis Gafner, E-Mail: jean-louis.gafner@alp.admin.ch, Tel. +41 26 407 72 16

Kultivierte Schimmelpilzkolonien sind sehr ästhetisch (zum Beispiel Penicillium chrysogenum), aber ihre unkontrollierte Entwicklung in Futtermitteln kann unerwünschte Folgen haben. (Foto ALP-Haras)

Einleitung Schon seit etwa 1950 beschäftigen sich Mikrobiologen mit der Frage, wie man die mikrobiologische Qualität des Tierfutters und der für Tiere bestimmten Rohstoffe noch besser beurteilen kann. Auf H.-L. Schmidt (1926 – 2011) aus Speyer ist u.a. der Ansatz der ökologischen Bedeutung von in diesen Futtermitteln enthaltenen Mikroorganismen zurückzuführen. Während man sich im Bereich der Lebensmittelbiologie für die Beurteilung der Qualität vor allem auf bakteriologische Kriterien konzentriert hat, erkannten die Pioniere der Mikrobiologie schon früh, dass im Bereich von Getreide und Futtermitteln bei der Auswahl der zu überprüfenden Parameter Schimmelpilze eine wichtige Rolle spielen. Nachdem es in den Aufzuchtbetrieben wiederholt zu

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Agrarforschung Schweiz 3 (5): 252–257, 2012

extrem hohen Schimmelpilzgiftkonzentrationen kam, bei denen unzählige Tiere starben, gilt es seit 1960 als gesichert, dass Schimmelpilze für die Produktion von toxischen Substanzen verantwortlich sind. Man hat erkannt, dass der Schimmelpilz Aspergillus die Ursache für diese Vergiftungen war, und in der Folge wurden die Aflatoxine (Wyllie et al. 1978) entdeckt. Seitdem waren diese hochtoxischen Substanzen, die Mykotoxine, Gegenstand zahlreicher Studien und hunderte andere Mykotoxine wurden entdeckt, isoliert und beschrieben. Der Arbeitskreis (AK) Futtermittelmikrobiologie des Verbands Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungsund Forschungsanstalten (VDLUFA), der auch Fachleuten aus anderen deutschsprachigen Ländern offensteht, hat schrittweise ein Konzept zur Beurteilung der Qualität von Futtermitteln auf der Grundlage des Keimgehalts entwickelt. Darüber hinaus stand auf internationaler Ebene, zunächst unter dem Dach der Internationalen Arbeitsgemeinschaft für Futtermitteluntersuchung (IAG) und später unter dem des Vereins European Feed Microbiology Organisation (EFMO – www.efmo.org), ein umfangreiches Programm für den Austausch von Informationen, Methoden und Neuigkeiten zur Verfügung. Vor allem aber bietet die EFMO die Möglichkeit der Durchführung von Ringanalysen zur Validierung eines erarbeiteten Konzepts. «Man sollte Tieren kein verschimmeltes Futter geben!» (Abb.1). An diese einfache Regel sollte sich jeder Halter von Nutztieren mit gesundem Menschenverstand halten. Um bei der Aufzucht optimale Ergebnisse zu erzielen und um die Gesundheit der Tiere sicherzustellen, müssen die bestmöglichen Bedingungen geschaffen werden. Dies gilt sowohl für den Umgang mit den Tieren, als auch für ihre Ernährung und die Vorbeugung von Krankheiten. Dabei hat die Futtermittelhygiene einen wesentlichen Einfluss auf die Gesundheit des Tieres und den Ertrag. Verschiedene, messbare Faktoren können jedoch so zusammenwirken, dass sie die Gesundheit beeinträchtigen. Es ist in der Regel leicht, verdorbene Ware zu erkennen. Meist sind bereits der Geruch und das Aussehen hinreichende Indizien dafür, die Qualität des Produkts in

Zusammenfassung

Mikrobiologische Qualität von Futtermitteln | Nutztiere

Abb. 1 | Probe einer Maissilage, die von verderbanzeigenden Schimmelpilzen befallenen ist. (Foto: Olivier Bloch, ALP-Haras)

Frage zu stellen. Dieser oberflächlichen Beurteilung fehlt es jedoch an Konsistenz und sie ist nicht reproduzierbar. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, benötigte man zunächst eine standardisierte, quantitative Methode zur Bestimmung des Keimgehalts, ausgedrückt in koloniebildenden Einheiten pro Gramm (KbE/g). 1981 veröffentlichten Schmidt et al. eine solche Methode, die seitdem zur Bestimmung der koloniebildenden Einheiten zur Verfügung steht. Orientierungswerte Zu dieser Zeit begannen in interessierten Kreisen auch Orientierungswerte die Runde zu machen (Orientierungswertschemata, Schmidt). Bei den Orientierungswerten handelt es sich um vertretbare Obergrenzen für die Konzentration von Schimmelpilzsporen, Hefepilzen oder aeroben mesophilen Keimen, bis zu denen die mikrobiologische Qualität des Futtermittels als normal eingestuft wird. Es wurde dann empirisch geschätzt, dass bei zufällig entnommenen Stichproben einer Population des gleichen Typs, die nicht mit Schäden in Verbindung standen, 2/3 als von guter Qualität (Qualitätsstufe I) eingestuft werden könnten. Ein Viertel der Stichproben könnte als von minderer Qualität (Qualitätsstufe II) eingestuft werden und der Rest (ungefähr 10 %) als Futtermittel der Qualitätsstufe III, die verdorben, also verschimmelt sind. Mathematisch ausgedrückt entspricht der als «normal» definierte Grenzwert dem Wert des Perzentils, das 66,67 % am nächsten kommt. Mitte der 1990er Jahre war es dank erheblicher finanzieller Unterstützung durch die Futtermittelindustrie in Deutschland möglich, eine umfangreiche Studie in den deutschen Bundesländern durchzuführen, bei der mehr als 3200 Proben untersucht wurden. Daraufhin war es der Fachgruppe VI Mikrobiologie des VDLUFA möglich, eine noch umfassendere Methode zu erarbeiten. Diese Methode untersucht den Gehalt von sieben Grup-

Die Qualität eines Futtermittels wird nicht allein durch seinen Nährstoffgehalt, die enthaltenen Rohstoffe oder die Bekömmlichkeit bestimmt. Auch sein Aussehen und seinen sensorischen Eigenschaften sind nicht allein dafür ausschlaggebend, sondern vor allem sein hygienischer Zustand. Der vorliegende Artikel stellt eine Methode zur Bewertung der mikrobiologischen Qualität von Futtermitteln sowie deren Umsetzung in Europa, mit Schwerpunkt auf den deutschsprachigen Ländern, vor. Dabei geht er auch auf die Entwicklung der in einem Futtermittel enthaltenen Mikroorganismenpopulationen ein, von der Ernte der Rohstoffe bis hin zur Lagerung. Bestimmte Keime (Indikatorkeime) dienen bei dieser Untersuchung als Orientierung. Für diese als Indikator dienenden Mikroorganismen wurden Orientierungswerte für die am häufigsten eingesetzten Futtermittel und die am häufigsten verwendeten Rohstoffe festgelegt. Der Artikel stellt die Ergebnisse eines Kooperationsprojekts vor, welches auf Initiative der deutschen Landwirtschaftlichen Untersuchungsund Forschungsanstalten (LUFA) mit Partnern in mehreren europäischen Ländern, u.a. auch aus der Schweiz, durchgeführt wurde.

pen von im Futtermittel enthaltenen Indikatorkeimen im Detail. Ziel dieser Pilotstudie war es, Orientierungswerte für Futtermittel der wichtigsten Nutztierarten sowie für Pellets zu erhalten. Darüber hinaus wurden auch für die gängigsten Rohstoffe Orientierungswerte festgelegt. So wurden Futtermittel für Geflügel, Legehennen, Ferkel, Schweine, Kälber, Milchvieh und Rinder sowie Getreide, Ölkuchen und verschiedene Nebenprodukte getestet und die Ergebnisse anschließend statistisch ausgewertet (Bucher et al. 2002). Ein mathematisches Modell, das für alle Fälle anwendbar ist, gibt es jedoch nicht. Es handelt sich bei diesen Orientierungswerten um empirische Werte, die als Orientierung für die Bewertung der mikrobiologischen Qualität dienen sollen und nicht um verbindliche Standards. Die Fachleute sollen sich bei ihrem Urteil auf diese Orientierungswerte und auf die Gesamtheit der Beobachtungen stützen, die sie bei einem Futtermittel gemacht haben. Die Orientierungswerttabellen sind in den in der Literatur zitierten aktuell gültigen Dokumenten des VDLUFA enthalten. Sie werden regelmäßig aktualisiert und ergänzt. Sie können außerdem auf den Internetseiten  von Agroscope eingesehen werden.

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Nutztiere | Mikrobiologische Qualität von Futtermitteln

Tab. 1 | Beispiele von Orientierungswerten (Futtermittel für Schweine)

Produkt Verderban- Produkt- Verderban typische zeigende typische zeigende

Hefen (alle Gattungen)

Hefen (x 103 KbE/g)

Mucorales

Aspergillus, Penicillium, Scopulariopsis, Wallemia sebi, sonstige

Schimmel- und Schwärzepilze (x 103 KbE/g) Schwärzepilze, Acremonium, Verticillium, Fusarium, Aureobasidium, sonstige Pilze (z.B. Trichoderma)

Streptomyzeten

Bacillus, Koagulase negative Staphylokokken/Mikrokokken

Mikro- organismen

Gelbkeime, Pseudomonas/Enterobacteriaceae, sonstige z.B. coryneforme Bakterien)

Mesophile aerobe Keime (Mio. KbE/g)

Produkttypische und verderbanzeigende

Keim gruppen

Mast- und Zucht schweine (mehlförmig)

0,1

Mast- und Zuchtschweine (Pellets)

0,5

0,05

Die aktuell gültigen Orientierungswerte für Schweinefutter sind in Tabelle 1 angegeben. Übersteigt der Gehalt mindestens einer dieser sieben Gruppen von Mikroorganismen den zehnfachen Orientierungswert, wird dem Futtermittel auf jeden Fall die Qualitätsstufe IV zugewiesen (Tab. 2). Dieses Futtermittel ist verdorben. Es kann nicht mehr vertrieben werden und darf nicht mehr verfüttert werden. Orientierungswert könnte z.B. der Wert sein, den die Gesetzgeber in Europa und der Schweiz in der Verordnung des EVD über die Hygiene bei der Primärproduktion wie folgt beschreiben (SR 916.020.1, Art. 2 Abs. 8): «Futtermittel und Tränkewasser dürfen weder die Gesundheit der Tiere noch die Qualität der von ihnen stammenden Lebensmittel beeinträchtigen. Es dürfen nur saubere, hygienisch einwandfreie und unverdorbene Futtermittel verfüttert werden.» Getreide und frisch geerntetes Gemüse ist jedoch erheblich mit – für das jeweilige Produkt – typischen Mikroorganismen belastet. In diesem Fall kann die Ware nicht

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als «verdorben» eingestuft werden. Man geht aber davon aus, dass die Zuführung einer großen Anzahl von lebenden Mikroorganismen im Verdauungstrakt eines Tiers zu Beschwerden führen kann. In der Praxis ist bekannt, dass geerntetes Getreide und Heu z.B. einige Monate «reifen» müssen, bevor sie verfüttert werden können. In dieser Zeit nimmt die Keimbelastung stark ab. Unseres Wissens ist dieser Ansatz der Bewertung der mikrobiologischen Qualität auf der Welt einzigartig. Die Bestimmung der Anzahl an Mikroorganismen, die in einem Futtermittel enthalten sind, sowie die daraus folgenden Abzüge bei der Qualität sind in der Praxis ein wertvolles Hilfsmittel. Man benötigt dafür jedoch eine Fachperson. Die Anzahl der Mikroorganismen pro Gramm Futtermittel ist jedoch ein Maß, dass man immer ins Verhältnis setzen muss: Bei manchen Arten vermehren sich die Sporen sehr stark und können das quantitative Ergebnis gegenüber anderen Arten mit weniger Sporen oder mit Sporen, die sich langsamer entwickeln, verfälschen. Dies wird bei der Auswertung der Gruppe der Mucorales (Jochpilze), deren coenocytisches, aus Hyphen bestehendes Myzel im Verhältnis weniger Kolonien produziert als andere Schimmelpilze, berücksichtigt.

Methode Die für diese Bewertung verwendete Methode wird in insgesamt vier Dokumenten beschrieben, die im Methodenbuch des VDLUFA zusammengefasst sind (siehe Lite-

Abb. 2 | Produkttypische Bakterien (Schweinefutter der Qualität I) auf einem Trypton-Agar unter Zusatz von TTC. Die orangene Färbung bestimmter Bakterienkolonien ist auf eine Mischung der natürlichen Pigmentierung (gelb) mit dem durch Reduktion des TTC entstandenen Formazan (rot) zurückzuführen. (Foto: ALP-Haras)

Mikrobiologische Qualität von Futtermitteln | Nutztiere

Tab. 2 | Allgemeine Auslegung Verhältnis Ermittelter Gehalt/Orientierungswert

Qualitätsstufe

Beurteilung

≤ 1x

Normale Qualität

>1x bis ≤ 5x

Geringgradig oder mässig herabgesetzte Qualität

>5x bis ≤ 10x

III

Herabgesetzte oder deutliche herabgesetzte Qualität

>10x

Verschimmelt, ver dorben, nicht mehr handelsfähig

raturverzeichnis). Das erste Dokument (Methode 28.1.1) enthält allgemeine Anweisungen zur Bestimmung von Keimgehalten. Das zweite Dokument beschreibt das Verfahren zur Bestimmung der Keimgehalte an Bakterien, Hefen, Schimmel- und Schwärzpilzen (Methode 28.1.2) und ein weiteres Dokument dient der Identifizierung von Bakterien, Hefen, Schimmel- und Schwärzepilzen als produkttypische oder verderbanzeigende Indikatorkeime (Methode 28.1.3). Ergänzt werden diese Dokumente durch eine Verfahrensanweisung zur mikrobiologischen Qualitätsbeurteilung (Methode 28.1.4). Zur Zählung der aeroben mesophilen Keime wird Trypton-Agar unter Zusatz von Triphenyltetrazoliumchlorid verwendet (TTC) (Abb. 2).

Abb. 3 | Verderbanzeigende Schimmelpilze auf DG18-Agar. (Foto: ALP-Haras)

Abb. 4 | Produkttypische Schimmelpilze auf Bengalrot-Agar. Auf diesem Nährboden können auch Hefen gezogen werden. (Foto: ALP-Haras)

Für Schimmelpilze weicht die Methode des VDLUFA von den in ISO 21527 – 1 (2008) und ISO 21527 – 2 (2008) beschriebenen Methoden insofern ab, als sie unabhängig vom Wasseraktivitätswert (aw) der Stichprobe systematisch zwei verschiedene Nährmedien verwendet. Der ISO-Standard sieht nur ein Nährmedium vor, sofern der aw-Wert unter 0,95 liegt, was bei Mischfutter und bei Getreide nach der Ernte der Fall ist. Wir verwenden für die Untersuchung unserer Proben das gleiche Nährmedium wie der ISO-Standard, nämlich DG18-Agar (Abb. 3). Für den Nachweis der für das Produkt typischen Schimmelpilze, wie z.B. den Aureobasidium pullulans, haben wir Bengalrot-Agar als Standardnährmedium beibehalten. Die Tabelle 3 fasst die wichtigsten Gattungen von Mikroorganismen, die in den Futtermitteln gefunden wurden, zusammen (siehe VDLUFA, Methode 28.1.3): Die Primärflora der Produkte pflanzlichen Ursprungs ist durch die Epiphyten und Saprophyten der Pflanzen geprägt. Unter den mesophilen aeroben Keimen finden sich in erster Linie produkttypische Gattungen: Erwinia sp (syn. Rhanella) und Enterobacter sp (syn. Pantoea), Pseudomonas und coryneforme Bakterien. Während der Lagerung entwickeln sich im Rahmen der Entwicklung der im Futtermittel enthaltenen Mikroorganismuspopulationen schrittweise verderbanzeigende Gattungen, wie z.B. Staphylococcus, Micrococcus, Bacillus. Wenn der Verderb des Futtermittels bereits fortgeschritten ist, kommt  die Gruppe der Actinobakterien (Streptomyces) hinzu.

Agrarforschung Schweiz 3 (5): 252–257, 2012

255

Nutztiere | Mikrobiologische Qualität von Futtermitteln

Tab. 3 | Zuordnung von Indikatorgruppen und deren Bedeutung (nach VDLUFA, Methode 28.1.3) Gruppe

Bedeutung

Keimgruppen

Indikatorkeime Gelbkeime

Mesophile aerobe Keime

Produkttypisch (Primärflora)

Verderbanzeigend

KG 1

Pseudomonas/ Enterobacteriaceae Sonstige produkttypische Bakterien (coryneforme Bakterien, usw.)

KG 2

Bacillus spp. Staphylococcus/Micrococcus Streptomyzeten

KG 3

Schwärzepilze

Verticillium spp. Produkttypisch (Primärflora)

Acremonium spp. KG 4

Fusarium spp. Aureobasidium spp. Sonstige produkttypische Schimmelpilze

Schimmelpilze

Aspergillus spp. Penicillium spp. Verderbanzeigend

KG 5

Scopulariopsis spp. Wallemia spp. Sonstige Schimmelpilze

Hefen

Produkttypische und verderbanzeigende

KG 6

Mucorales

KG 7

Alle Gattungen

Auch die Schimmelpilze folgen einander mit einer gewissen Dynamik: Es beginnt mit produkttypischen Art, wie den Schwärzepilzen (Acremonium, Verticillium), Fusarium, Aureobasidium. Diese verschwinden während der Lagerung aufgrund der nachlassenden Wasseraktivität (aw). An ihre Stelle treten die Arten, die typischerweise während der Lagerung auftreten. Bei starker Vermehrung stellen sie die Verderbniserreger dar (Aspergillus, Penicillium, Scopulariopsis, Wallemia). Hinzu kommen Jochpilze und Hefen, die produkttypisch oder verderbanzeigend sein können.

Diskussion Zum Einsatz dieser Methode muss man diese Gruppen von Indikatorkeimen, die durch klassische Kulturen auf gelantinehaltigem Nährboden nachgewiesen wurden, kennen. Dieses Wissen erlangt man durch die Anwendung in der Praxis und es wird durch die Zusammenarbeit zwischen den Laboratorien, die von dieser Option Gebrauch gemacht haben, vertieft. Für das Labor der For-

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Agrarforschung Schweiz 3 (5): 252–257, 2012

schungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP-Haras, wird diese Kooperation durch Arbeitssitzungen mit den Kollegen der deutschen LUFA, den EFMO-Kongress sowie durch die Teilnahme an Workshops zu den verschiedenen Arten von Mikroorganismen sowie durch vergleichende Arbeit im Rahmen von Ringanalysen sichergestellt. Die Methode befindet sich zurzeit in der Validierungsphase. Das Labor von Agroscope erhält den Großteil seiner Aufträge von Betrieben, bei denen Probleme oder Schäden auftreten. Es gibt keine einfache, anerkannte und verlässliche Methode, um die Ursache für einen Schadenfall zu ermitteln. Die Untersuchungen sind häufig sekundär oder finden zu spät statt und es ist möglich, dass das verdächtige Futtermittel bereits verfüttert wurde. Darüber hinaus sind die beobachteten Symptome häufig nicht genau und die Bedingungen auf dem Betrieb sind häufig nur unvollständig bekannt. Als Beitrag zur Klärung der Ursache dieser Störungen muss die Probe, die das Labor erhält, analysiert werden. Dabei sind nicht alle Informationen verfügbar, die den Schaden erklären könnten. Diese könnte eine Fachperson vor Ort untersuchen. Das Aussehen, der Geruch und eventuell auch seine Zusammensetzung können wertvolle Auskünfte über die Qualität des Futtermittels geben. Hier kann es nützlich sein, die mikrobiologische Qualität zu kennen. Landwirte, die prüfen möchten, ob ihre Tiere mit einwandfreiem Futter ernährt werden, bilden eine weitere Gruppe unserer Kunden. Die amtliche Futtermittelkontrolle untersucht ebenfalls punktuell die Qualität der im Rahmen ihres Programms genommenen Futtermittelproben.

Schlussfolgerungen Das Labor für Mikrobiologie vonAgroscope LiebefeldPosieux ALP-Haras bietet Tierhaltern, Produzenten und Importeuren von Futtermitteln, Tierärzten und andere Fachleuten, die sich mit der Gesundheit von Tieren und ihrer Ernährung beschäftigen, bewährte Dienstleistungen an. Die Ergebnisse der Zählungen werden den Kunden vor dem Hintergrund der Orientierungswerte und der Bedeutung der ermittelten Mikroorganismen in einem detaillierten Kommentar erläutert. Die Methode wird regelmäßig mit Hilfe von Ringanalysen auf die Probe gestellt. Es besteht die Möglichkeit des Austauschs von analytischen Daten auf Ebene einer internationalen Organisation (EFMO). n

La qualità microbiologica degli alimenti per animali La qualità di un alimento per animali non è definita solo dai diversi tenori in sostanze nutritive che contiene, né dalla composizione in materie prime o dalla sua digeribilità e appetibilità, dall'aspetto o dalle sue caratteristiche sensoriali, ma anche e soprattutto dal suo stato igienico. Questo articolo presenta un metodo per valutare la qualità microbiologica degli alimenti animali la così come la sua attuazione in Europa, mettendo il baricentro sui paesi germanofoni. Egli analizza anche lo sviluppo delle popolazioni di microorganismi presenti nell'alimento, partendo dalla raccolta allo stoccaggio. In questo studio alcuni germi (indicatori) servono come riferimento. Per questi microorganismi che servono quali indicatori sono stati stabiliti valori di riferimento negli alimenti e nelle materie prime più utilizzate. L'articolo presenta i risultati di un progetto di collaborazione che è stato avviato su iniziativa delle LUFA tedesche (Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt) con partner in diversi paesi europei, tra cui la Svizzera.

Literatur ▪▪ Wyllie T.D. & Morehouse L.G., 1978. Mycotoxin Fungi, Mycotoxins, Mycotoxicoses – An Encyclopedic Handbook. Band 1, 2 und 3, Marcel Dekker, Inc. New York. ▪▪ Schmidt, H.-L. et al.,1981. Keimgehaltbestimmung von Bakterien, Schimmelpilzen und Hefen in Futtermitteln. Nährböden und Methodik. Landwirtschaftliche Forschung 34 (4). ▪▪ Bucher E. et al. Orientierungswertschema zur Auswertung der Ergebnisse mikrobiologischer Untersuchungen zwecks Beurteilung von Futtermitteln nach § 7 Futtermittelgesetz. Interne Veröffentlichung der Arbeitsgruppe «Futtermittelmikrobiologie» der Fachgruppe VI (Futtermittel) des VDLUFA (2002). ▪▪ Methode 28.1.1 Allgemeine Verfahrensanweisung zur Bestimmung von Keimgehalten mittels fester Nährmedien, VDLUFA Methodenbuch 2007. ▪▪ Methode 28.1.2 Bestimmung der Keimgehalte an Bakterien, Hefen, Schimmel- und Schwärzepilzen, VDLUFA Methodenbuch 2007.

Summary

Riassunto

Mikrobiologische Qualität von Futtermitteln | Nutztiere

The microbiological quality of feedstuffs The quality of a feedstuff is not only defined by the various nutrient contents, or by its composition in terms of raw materials, or its digestibility or its palatability, nor even by its appearance or sensory characteristics, but also by its hygienic status. This article presents a way of assessing the microbiological quality of feedstuff, as well as the history of how it became established in Europe, in particular in German-speaking countries. It describes the method used and the populations of micro-organisms present in the evolution of a feedstuff, from harvest to storage. Indicator micro-organisms act as a reference point in this assessment and orientation values were established for these indicator micro-organisms in the feedstuffs and raw materials which are used most. The article presents the results of a joint project initiated by the German Agricultural Analytic and Research Institutes (LUFA) with partners in several European countries including Switzerland. Key words: microbiological quality evaluation, feedstuffs, feed ingredients, aerobic mesophilic bacteria, mould, yeasts, counts, indicator micro-organisms, orientation values.

▪▪ Methode 28.1.3 Verfahrensanweisung zur Identifizierung von Bakterien, Hefen, Schimmel- und Schwärzepilzen als produkttypische oder verderbanzeigende Indikatorkeime, VDLUFA Methodenbuch 2007. ▪▪ Methode 28.1.4 Verfahrensanweisung zur mikrobiologischen Qualitätsbeurteilung, VDLUFA Methodenbuch 2007. ▪▪ ISO 21527 – 1:2008 Horizontales Verfahren zur Zählung von Hefen und Schimmelpilzen - Koloniezähltechnik - Teil 1: Erzeugnisse mit einer Wasseraktivität höher als 0,95 ▪▪ ISO 21527 – 2:2008 Horizontales Verfahren zur Zählung von Hefen und Schimmelpilzen - Koloniezähltechnik - Teil 2: Erzeugnisse mit einer Wasseraktivität gleich oder kleiner als 0,95 ▪▪ Unbekannter Verfasser: Orientierungswerte auf der Internetseite von A groscope ALP-Haras. Zugang: http://www.agroscope.admin.ch/ org/00274/01914/05275/index.html?lang=de.

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257

N u t z t i e r e

Vergleich des Abflussverhaltens auf plan befestigten Laufflächenbelägen in Rinderställen Beat Steiner1, Margret Keck1, Markus Keller1 und Katharina Weber2 Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8356 Ettenhausen 2 Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik, 70593 Stuttgart Auskünfte: Beat Steiner, E-Mail: beat.steiner@art.admin.ch, Tel. +41 52 368 31 31 1

Abb. 1 | Zur Minderung der Ammoniakemissionen ist ein rasches Ableiten des Harns erforderlich. (Foto: ART)

Einleitung Die Oberflächen von Laufflächenbelägen wurden bisher unterschiedlich strukturiert und meist mit keinem oder nur geringem Gefälle (≤ 1 %) eingebaut. Demnach kann Harn von der Oberfläche nicht abfliessen (Drainage). Verschmutzte Laufflächen stellen Flächenquellen für Ammoniakemissionen (NH3) dar. Nach dem Harnvorgang steigt die NH3-Freisetzung auf Laufflächen zunächst stark an und flacht wieder ab. Die Harnstoffhydrolyse beginnt etwa 0,5 bis eine Stunde nach Kontakt des Harns mit den Exkrementen und ist meist nach wenigen Stunden abgeschlossen (Monteny 2000; Aarnink et al. 1992). Geschwindigkeit und Vollständigkeit des Harnstoffabbaus werden von der Höhe der Harnstoffkonzentration und der temperaturabhängigen Ureaseaktivität positiv beeinflusst. Neben emissionsoptimierten Oberflächen ermöglichen erst ein Gefälle und Sammelrinnen, dass

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Agrarforschung Schweiz 3 (5): 258–263, 2012

Harn von der Oberfläche rasch abgeleitet werden kann. Dadurch wird ein Effekt auf die NH3-Minderung erwartet. Monteny (2000) und Keck (1997) konnten in Modellrechnungen beziehungsweise in Untersuchungen im halbtechnischen Massstab einen grossen Einfluss von Harn auf den Laufflächen auf die NH3-Emissionen aufzeigen. Ein schnelles Ableiten von Harn ist demnach wichtig. Ein beidseitiges Quergefälle der Lauffläche von 3 % hatte einen stärkeren Einfluss auf die NH3-Emission (20– 50 % Minderung) als ein erhöhtes Entmistungsintervall von zwölf auf 96 Vorgänge am Tag (5 % Minderung) (Braam et al. 1997). Auf Laufflächen ohne Gefälle resultiert bis zum nächsten Entmistungszeitpunkt stehende Nässe. Harn sollte deshalb auf dem kürzesten Weg von den Laufflächen mit einem Quergefälle zu einer Sammelrinne geführt werden. Dazu sind bessere Kenntnisse der Zusammenhänge von Oberflächengestaltung, Abflussverhalten durch Gefälle und Sammelkanäle sowie Verschmutzungsgrad erforderlich. Als baulich-technische Massnahmen stehen die Art der Oberflächenstruktur, der Einbau von Gefälle und kanalisiertes Ableiten der Flüssigkeiten im Vordergrund. Ziel der Untersuchung war es, den Einfluss des Gefälles auf das Abflussverhalten von unterschiedlich gestalteten Laufflächenbelägen zu evaluieren. Nach der Erarbeitung einer geeigneten Messmethodik waren die Wirkung einzelner Parameter und deren Kombination zu quantifizieren.

Material und Methoden Laufflächenbeläge mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen Untersucht wurden sieben Laufflächenbeläge mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen: fünf Gummibeläge (Tab. 1) sowie je ein Belag aus Monobeton und Gussasphalt. Das Betonmuster entsprach der Klasse C 30/37, mit einer Körnung von 0–16 mm; in die Oberfläche waren 1,4 kg/m² Quarzsand A der Körnung 0,7–1,2 mm eingearbeitet. Beim Gussasphalt GA 8 SJ erfolgte die Oberflächenbearbeitung im Überschuss mit Mülliger-Rundsand der Körnung 0,8–1,8 mm. Die Gummimatten 1, 2, 4 und 5 hatten auf der Oberseite Gripprofile, mit einer klaren

Abgrenzung von erhöhten Bereichen und Zwischenräumen. Gummimatte 3 wies ein Hammerschlagprofil auf. Eine spezielle Versuchseinrichtung wurde im halbtechnischen Massstab aufgebaut (Abb. 1). In Neigungsrichtung hatten die verwendeten Laufflächenbeläge eine Länge von 160 cm, was etwa einer praxisüblichen Laufgangbreite bis zur mittigen Führungsrinne in Milchviehställen entspricht; die Breite betrug 120 cm. Die Neigung der Beläge wurde in sechs Stufen von 0–5 % variiert. Pro Gefällestufe erfolgten je drei Messungen in zwei entgegengesetzten Richtungen, um einen allfälligen Richtungseffekt mit zu erfassen. Damit lagen von jeder Gefällestufe sechs Einzelmessungen und für jedes Material insgesamt 36 Messungen vor. Die Messungen erfolgten auf vorbefeuchteten und mit Kot-Harn-Gemisch standardisiert verschmutzten Flächen. Dabei wurde KotHarn-Gemisch von Milchkühen auf den Laufflächenbelägen verteilt und mit einem Mistschieber abgeschoben. Der TS-Gehalt des Kot-Harn-Gemisches variierte zwischen den Versuchsdurchgängen von 10–12 %. Als Flüssigkeit wurde Wasser eingesetzt. Das applizierte Volumen entsprach mit zwei Litern einem durchschnittlichen Harnvorgang einer Kuh (Rutzmoser 2009). Die abfliessende Masse der Flüssigkeit wurde gekoppelt mit der Zeitdauer seit Beginn des Harnvorgangs gravimetrisch erfasst (Abb. 2). Die Logger-Software (Dasy-Lab) steuerte dabei das Ventil und speicherte die Werte alle 0,5 s in einem ASCI-File ab. Die Ausbreitungsfläche wurde mit einer Wärmebildkamera «Flir ThermaCam TM E4» erfasst. Dazu wurde das Wasser jeweils vor Beginn der Messung auf 30 °C erwärmt, um einen genügenden Kontrast zur Laufflächentemperatur von 18 °C zu erhalten. Ein ebenso erwärmter Stab wurde vor der Aufnahme auf die Fläche gelegt und diente als Referenzmass für die Umrechnung der Bildpunkte des Digitalbildes.

Zusammenfassung

Vergleich des Abflussverhaltens auf planb efestigten Laufflächenbelägen in Rinderställen | Nutztiere

Verschmutzte Laufflächen in Rinderställen stellen Flächenquellen für Ammoniakemis sionen dar. Zur Emissionsminderung wurde der Einfluss des Gefälles auf das Abflussverhalten von Wasser im halbtechnischen Massstab bei sieben unterschiedlichen Laufflächenbelägen quantifiziert. Die Beläge wurden mit einem Kot-Harn-Gemisch standardisiert verschmutzt. Als Messparameter dienten die Zeitdauer des Abflusses, die Masse sowie die Ausbreitungsfläche der zurückbleibenden Flüssigkeit. Bei allen Parametern ergaben sich zwischen den Gefällestufen bis zu 4 % signifikante Unterschiede. Der Rückgang von Abflusszeit und zurückbleibender Masse war vor allem bis zu einem Gefälle von 3 % erheblich. Eine weitere Erhöhung des Gefälles brachte nur noch geringe Veränderungen. Unter Berücksichtigung der baulichen Konsequenzen und allfälliger Auswirkungen auf das Laufverhalten erweist sich ein Gefälle von 3 % für planbefestigte Laufflächen als vorteilhaft.

Tab. 1 | Beschreibung der untersuchten Gummi-Laufflächenb eläge Makroaufnahme der Oberfläche

Nummerierung und Beschreibung der Oberflächenstruktur der Laufflächenbeläge Gummimatte 1 Erhebungsflächen 6–10 mm Durchmesser, Zwischenräume 1–2 mm breit, ca. 1 mm tief Gummimatte 2

Neue Parameter zur Quantifizierung des Abflussverhaltens Die Zeitdauer des gesamten Abflussvorgangs variierte stark, da häufig nach dem eigentlichen Abfluss noch kleinere Mengen nachtropften. Daher wurde der Parameter «Zeitdauer des Abflusses von 75 % der aufgebrachten Masse (1500 g)» eingeführt. Um die potenziell weiter emittierende Harnmenge herzuleiten, wurde die «Masse der verbleibenden Flüssigkeit» errechnet. Zur Ermittlung der «Ausbreitungsfläche» diente die Software Adobe Photoshop 7.0. Von den sechs Einzelergebnissen pro Material und Gefällestufe wurden die Mittelwerte sowie die Standardabweichungen berechnet. Um die Richtungseffekte der einzelnen Laufflächenbeläge aufzuzeigen, wurden die Abweichungen zwischen beiden Richtungen dokumentiert. Die statistische Auswer-

Erhebungsflächen 11–16 mm Kantenlänge, Zwischenräume 3 mm breit, ca. 1 mm tief, Gummioberfläche mit feinrauer Struktur Gummimatte 3 Hammerschlagprofil, Erhebungen beulenförmig, 12 mm Durchmesser, Übergang zwischen Erhöhungen und Vertiefungen fliessend Gummimatte 4 Erhebungsflächen «Lines», symmetrisch angeordnet, 6 mm lang, 1 mm breit, Zwischenräume 3 mm breit, ca. 1 mm tief Gummimatte 5 Erhebungsflächen ellipsenförmig, symmetrisch angeordnet, 7 mm lang, 5 mm breit, Zwischenräume 2 mm breit, ca. 1 mm tief

Agrarforschung Schweiz 3 (5): 258–263, 2012



259

Nutztiere | Vergleich des Abflussverhaltens auf planb efestigten Laufflächenbelägen in Rinderställen

dem Gefälle wurden die Unterschiede bei den Abflusszeiten und der zurückbleibenden Masse zwischen den einzelnen Gummimatten immer kleiner. Im Unterschied zu den Parametern Zeitdauer des FlüssigkeitsAbflusses und zurückbleibende Masse war bei der Ausbehälter Ablassventil breitungsfläche (Abb. 5 und 6) der Vergleich mit 0 % Bodenelement Gefälle möglich. Hierbei ergab sich von 0 zu 3 % Gefälle 0 – 5 % Gefälle ein Rückgang von 58 bis 79 %. Die Ausbreitungsfläche Zugeinrichtung Mistlag bei 0 % Gefälle zwischen 22 285 und 16 387 cm², schieber bei 5 % zwischen 13 628 und 8806 cm². Bei 3 % Gefälle 012 resp. V-Sammelrinne wiesen Beton und Gummimatte 4 mit 13 Logger und 10 629 cm² die geringsten Ausbreitungsflächen auf. Die Notebook grösste Abnahme der Ausbreitungsfläche aller Laufflächenbeläge ergab sich mit Ausnahme von GummiAuffangbehälmatte 4 bei der Gefällestufe von 1 zu 2 %. Ab 2 % ter und Waage Gefälle nahm die Ausbreitungsfläche jedoch weiter kontinuierlich ab. Abb. 2 | Schema der Versuchseinrichtung. Die Standardabweichung der Abflusszeit betrug bei 1 % Gefälle durchschnittlich 17 s und bei der zurückbleibenden Masse 46 g. Ab 2 % Gefälle war die Standardabweichung bereits deutlich tiefer und lag tung erfolgte mit der Software S-Plus. Die Mittelwerte bei 5 % noch bei 0,7 s resp. 17 g. Die Standardabweider Zeitdauer wurden mit einer Wurzelfunktion trans- chung der Ausbreitungsfläche variierte innerhalb der formiert. Daraufhin erfolgte eine zweifaktorielle Varian- einzelnen Laufflächenbeläge und der Gefällestufen zanalyse mit 95 % Vertrauensintervall für spezifizierte wesentlich stärker als bei den anderen beiden Paramelineare Kombinationen nach der Methode Bonferroni. tern. Die Varianzanalyse ergab bei allen Parametern zwischen den Gefällestufen bis und mit 4 % signifiResultate kante Unterschiede (P < 0,05). Für die zurückbleibende Masse war die Signifikanz auch bei der Stufe von 4 zu Bis zu 3 % Gefälle reduziert die Abflusszeit und die 5 % vorhanden. Sowohl bei den serienmässig hergezurückbleibende Masse stellten Gummimatten, als auch bei Beton und GussasDie Abflusszeit und die zurückbleibende Masse nah- phalt ergaben sich keine eindeutigen Richtungseffekte. men bei allen Laufflächenbelägen bis zu 3 % Gefälle Diskussion stark ab (Abb. 3 und 4). Der Rückgang zwischen 1 und 3 % betrug bei der Zeitdauer zwischen 67 und 77 %, bei Gefälle wirkt sich stärker aus als die Oberflächenstruktur der zurückbleibenden Masse zwischen 59 und 74 %. Bei Bei den verwendeten Laufflächenbelägen wirkte sich 3 % Gefälle betrug die zurückbleibende Masse noch das Gefälle wesentlich stärker auf das Abflussverhalten zwischen 209 g (bei Beton) und 119 g (bei Gummimatte aus als die Oberflächenstruktur. Dennoch zeigten sich 5). Diese Massen reduzierten sich bis zum maximalen Gefälle von 5 % noch auf 175 resp. 52 g. Eine noch tie- tendenziell Unterschiede zwischen den Belägen. Grobe, fere Masse ergab sich bei Gussasphalt mit 35 g. Die Zeit- heterogene Oberflächenstrukturen ergaben bei wenig Gefälle längere Abflusszeiten und eine grössere zurückdauer des Abflusses von 75 % der aufgebrachten Masse (2000 g) variierte im Mittel bei allen Laufflächenbelä- bleibende Masse als die feineren Strukturen bei Gummimatten. Bei den Ausbreitungsflächen lagen Beton und gen mit 1 % Gefälle zwischen 166 und 97 s; bei 5 % betrug sie noch zwischen 34 und 28 s. Die zurückblei- Gussasphalt auf ähnlichem Niveau wie die Gummibeläge. Die gewählte Sandkörnung an der Oberfläche bende Masse machte bei 1 % Gefälle zwischen 550 und 371 g, bei 5 % zwischen 175 und 35 g aus. Bei der Aus- hatte demnach eine ähnliche Wirkung auf die Ausbreitung der Flüssigkeit wie die Erhebungsflächen auf den breitungsfläche ergaben sich bei 1 % Gefälle Werte Gummimatten. Die Ausbreitung der Flüssigkeit wurde zwischen 18 696 cm² und 13 514 cm², bei 5 % zwischen somit von der Oberflächenstruktur nicht wesentlich 13 628 und 8806 cm². Die höchsten zurückbleibenden beeinflusst. Die grössere Streuung beim Parameter AusMassen resultierten jeweils bei Beton. Die kürzesten Abflusszeiten wies Gummimatte 4 auf. Mit zunehmen- breitungsfläche könnte neben methodischen Aspekten Wärmebildkamera

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Agrarforschung Schweiz 3 (5): 258–263, 2012



Vergleich des Abflussverhaltens auf planb efestigten Laufflächenbelägen in Rinderställen | Nutztiere

180 160

Zeitdauer Abflussvorgang [s]

140 120 Maximum Mittelwert Minimum

100 80 60 40 20 0

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Beton

Gussasphalt

Gummi 1

Gummi 2

Gummi 3

Gummi 4

Gummi 5

Laufflächenbeläge und Gefälle [%]

Abb. 3 | Zeitdauer des Abflussvorganges bei unterschiedlichen Laufflächenbelägen und G efällestufen.

700

Maximum Mittelwert Minimum

600

Zurückbleibende Masse [g]

500

400

300

200

100

0 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Beton

Gussasphalt

Gummi 1

Gummi 2

Gummi 3

Gummi 4

Gummi 5

Laufflächenbeläge und Gefälle [%]

Abb. 4 | Zurückbleibende Masse bei unterschiedlichen Laufflächenbelägen und Gefällestufen.

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Nutztiere | Vergleich des Abflussverhaltens auf planb efestigten Laufflächenbelägen in Rinderställen

Abb. 5 und 6 | Ausbreitungsflächen auf einem Gummibelag bei 0 % (Abb. Links) und 3 % (Abb. rechts) Gefälle auf e inem Gummibelag. (Fotos: ART)

auf die unterschiedliche Verdrängungswirkung des KotHarn-Gemisches gegenüber dem Wasser zurückgeführt werden. Werden die Ergebnisse von allen drei Messparametern berücksichtigt, erscheint Gummimatte 4 vorteilhaft, deren Erhebungsflächen feiner gestaltet und mit den Zwischenräumen symmetrisch angeordnet sind. Struktur und Gefälle müssen demnach so ausgeführt sein, dass eine Drainagewirkung zustande kommt. Je schlechter die Drainierbarkeit einer Lauffläche ist, desto mehr emissionswirksames Volumen steht zur Verfügung. Vorteilhaft sind Oberflächen mit einem hohen Anteil an offenem Leervolumen (Steiner et al. 2010). Bis zu 3 % Gefälle resultierte insbesondere bei den Abflusszeiten und den zurückbleibenden Massen bei allen Laufflächenbelägen ein starker Rückgang. Bei einem Gefälle von 3–5 % war die Standardabweichung bei den Abflusszeiten tief. Dies bestätigt, dass sich zunehmendes Gefälle auf den kontinuierlichen Abfluss auswirkt. Obwohl auch die Gefällestufe von 3 auf 4 % noch signifikante Unterschiede ergab, stellt sich die Frage, ob die quantitativen Differenzen im Hinblick auf die emissionsmindernde Wirkung noch relevant sind. Im Hinblick auf eine geeignete Messmethodik zeigten die Untersuchungen, dass die Aufnahmetechnik mit Wärmebildkamera und Bildbearbeitung mit Photoshop 7.0 noch zu verbessern sind. Zur Quantifizierung des Einflusses von Gefälle auf das Abflussverhalten von unterschiedlich gestalteten Laufflächen eignen sich gemäss den vorliegenden Ergebnissen alle drei Messparameter Abflusszeit, zurückbleibende Masse und Ausbreitungsfläche. Kombination mit häufiger Reinigung – Synergien zum Tierwohl Unter realen Praxisbedingungen ist davon auszugehen, dass Kot den Abfluss von Harn je nach Reinigungshäufigkeit und -effizienz noch stärker behindert als im vor-

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Agrarforschung Schweiz 3 (5): 258–263, 2012

liegenden Versuch. Dies würde für ein Gefälle von mehr als 3 % sprechen. Dagegen sind jedoch ein höherer baulicher Aufwand und offene Fragen bezüglich den Auswirkungen auf das Laufverhalten der Tiere anzuführen. Aus dieser Sicht ist bei der Ausführung von planbefestigten Laufflächen vorerst ein Quergefälle von rund 3 % zu empfehlen. In Kombination mit einer häufigen und effizienten Reinigung sind damit neben einer emissionsmindernden Wirkung auch positive Einflüsse auf Sauberkeit und Klauengesundheit der Tiere zu erwarten.

Schlussfolgerungen Der Einfluss des Abflussverhaltens von unterschiedlich gestalteten Laufflächenbelägen in Rinderställen lässt sich mit den Parametern Abflusszeit, zurückbleibende Masse und Ausbreitungsfläche im halbtechnischen Massstab quantifizieren. Bis zu 3 % Gefälle resultierte insbesondere bei den Abflusszeiten und den zurückbleibenden Massen bei allen Laufflächenbelägen ein starker Rückgang. Die Ausbreitung der Flüssigkeit wurde von der Oberflächenstruktur der eingesetzten Materialien nicht wesentlich beeinflusst. Um eine emissionsmindernde Wirkung zu erzielen, sind Struktur und Gefälle von Laufflächen so auszuführen, dass eine Drainagewirkung zustande kommt. Unter Praxisbedingungen ist die Ergänzung mit funktionssicheren Harnsammelrinnen zwingend erforderlich. Ergänzt mit einer häufigen und effizienten Reinigung wirken diese Massnahmen zudem n positiv auf die Klauengesundheit.

Confronto delle condizioni di deflusso sui rivestimenti delle superfici di camminamento nelle stalle per bovini Superfici di camminamento sporche rappresentano, nelle stalle per bovini, fonti di emissioni di ammoniaca. Per ridurre le emissioni è stato quantificato l’influsso della pendenza sulle condizioni di deflusso dell’acqua, su piccola scala, su sette diversi rivestimenti delle superfici di camminamento. I rivestimenti delle superfici sono stati sporcato in modo standardizzato con una miscela di escrementi e urina. Come parametri di misura sono serviti il periodo di deflusso, la massa e la superficie di diffusione del liquido rimanente. Delle differenze significative si sono evidenziate per tutti i parametri tra i livelli di pendenza fino al 4 %. La diminuzione del tempo di deflusso e della massa restante è risultata rilevante soprattutto fino a una pendenza del 3 %. Un ulteriore aumento del dislivello ha apporta solo cambiamenti irrilevanti. Un dislivello del 3 % si dimostra vantaggioso per le superfici di camminamento con rivestimento, in considerazione delle conseguenze edilizie ed eventuali ripercussioni sul comportamento della camminata.

Literatur ▪▪ Aarnink A.J.A., van Ouwerkerk E.N.J. & Verstegen M.W.A., 1992. A mathematical model for estimating the amount and composition of pig slurry from fattening pigs. In: Livestock Production Science 31, 133–147. ▪▪ Braam C.R., Smits M.C.J., Gunnink G. & Swierstra D., 1997. Ammonia emission from a double-sloped floor in a cubicle house for dairy cows. Journal of Agricultural Engineering Research 68, 375–386. ▪▪ Gooch C.A., 2000. Considerations in Flooring. Dairy Housing and Equipment Systems. Natural Resource, Agriculture and Engineering Service NRAES-129, Cooperative Extension, Ithaca, New York, 278–291. ▪▪ Keck M., 1997. Ammonia Emission and Odour Thresholds of Cattle Houses with Exercise Yards. In: Voermans J.A.M. & Monteny G.J.. Ammonia and Odour Emissions From Animal Production Facilities. Proceedings of a International Symposium in Vinkeloord, Netherlands, 349–355.

Summary

Riassunto

Vergleich des Abflussverhaltens auf planb efestigten Laufflächenbelägen in Rinderställen | Nutztiere

Comparison of drainage characteristics of traffic floor surfaces in cattle-housing systems Soiled traffic floor surfaces in cattlehousing systems represent plane sources for ammonia emissions. For emission-reduction purposes, the influence of the gradient on the drainage behaviour of water was quantified on a pilot-plant scale for seven different traffic surfaces. The surfaces were uniformly soiled with a mixture of excrements and urine. Measuring parameters were the duration of drainage, mass and spread area of the residual liquid. For all parameters, there were significant differences between the gradient levels up to 4 %. The decrease in both drainage time and residual mass was considerable, especially up to a gradient of 3 %. A further increase in the gradient occasioned only slight changes. Bearing in mind the structural consequences and any possible effects on the cows’ walking behaviour, a gradient of 3 % for traffic floor surfaces would appear to be advantageous. Key words: floor surface, cattle housing, drainage, ammonia emission, gradient.

▪▪ Monteny G.J., 2000. Modelling of ammonia emissions from dairy cow houses. Ph.D. Thesis, Wageningen University, Wageningen. ▪▪ Rutzmoser K., 2009. Schriftliche Mitteilung. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Tierernährung und Futterwirtschaft Grub, 11.5.2009. ▪▪ Steiner B., Kilian M., Haidn B. & Keck M., 2010. Emissionsrelevante optische Kenngrössen zum Vergleich von Laufflächen-Materialien in Rindviehställen. Landtechnik 05, 346–349.

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U m w e l t

Bedeutung des Bodens im Anbausystemversuch Burgrain Urs Zihlmann1, Werner Jossi1, Hans-Rudolf Oberholzer1, Peter Weisskopf1, Walter Richner1, Heinz Krebs1, Ruedi Tschachtli2 und Andreas Nussbaumer3 1 Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8046 Zürich 2 Berufsbildungszentrum Natur und Ernährung BBZN, 6170 Schüpfheim 3 Landwirtschaftsbetrieb Burgrain, 6248 Alberswil Auskünfte: Urs Zihlmann, E-Mail: urs.zihlmann@art.admin.ch, Tel. +41 44 377 74 08

Die Streifenfrässaat ist eine Anbautechnik, die einerseits den Keimlingen dank Lockerung den Start erleichtert und andererseits einen rossen Teil des Bodens unbearbeitet lässt, was das Bodenleben schont und die Tragfähigkeit für die Erntearbeiten verbessert. g (Foto: B. Nussbaumer, Burgrain)

Einleitung Welche Stärken und Schwächen ein Ackerboden als Pflanzenstandort hat und wie er auf Bewirtschaftungsmassnahmen reagiert, hängt vor allem von seiner Beschaffenheit ab. Dieser «Bodencharakter» wird hauptsächlich geprägt vom Material (z. B. Moräne) aus dem der Boden entstanden ist und von seiner Lage im Gelände (z. B. Mulde). So prägt das Ausgangsmaterial

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langfristig die Zusammensetzung der Feinerde aus Ton, Schluff und Sand (z. B. sandiger Lehm), die bestimmend ist für viele Bodeneigenschaften. Ob der Boden auf einer Kuppe oder in einer Mulde liegt, beeinflusst massgeblich die Grösse des Wurzelraumes (flachgründig oder tiefgründig) beziehungsweise den Bodenwasserhaushalt. Diese Verschiedenartigkeit der Böden – die sich beispielsweise auch innerhalb einer Parzelle bemerkbar machen kann – führt dazu, dass bei gleicher Bewirtschaf-

Bedeutung des Bodens im Anbausystemversuch Burgrain | Umwelt

Zusammenfassung

tung sehr unterschiedliche Reaktionen sowohl der Pflanzen (z. B. Ertragshöhe) als auch der Bodenmerkmale (z. B. Aktivität der Bodenorganismen) zu beobachten sind. Anhand von Resultaten aus dem Langzeitversuch Burgrain, der von 1991 bis 2008 (Ende) in Alberswil LU mit zwei verschiedenen Böden und drei Anbausystemen durchgeführt wurde, werden nachfolgend einige Aspekte dieses Wechselspiels zwischen Bodenbeschaffenheit und Bewirtschaftungsweise dargestellt.

Material und Methoden Der Anbausystemversuch Burgrain wurde auf einem gemischtwirtschaftlichen Betrieb (520 m ü. M.) durchgeführt. Das niederschlagsreiche und relativ milde Klima prägt den Versuchsstandort (mittlere Jahresniederschläge 1100 mm, mittlere Jahrestemperatur 8,5 °C). Fünf der sechs Versuchsparzellen liegen auf Schwemmlehmablagerungen, wo sich tiefgründige, mittelschwere und gleyige Kalkbraunerden gebildet haben. Der Oberboden enthält durchschnittlich 4 % Humus und 22 % Ton und der Untergrund ist leicht grundwasserbeeinflusst. Diese Böden besitzen ein grosses natürliches Potenzial zur Stickstoffmineralisierung. Eine Versuchsparzelle befindet sich auf Moränenablagerungen der Würm-Eiszeit, wo sich eine mässig tiefgründige und schwach saure Braunerde mit einem Humusgehalt von 2,6 % und einem Tonanteil von 17 % entwickelt hat (Tab. 1). In der sechsjährigen Fruchtfolge folgten nach vier Jahren Ackernutzung zwei Jahre Kunstwiese (Kasten). Für den Vergleich der drei Anbausysteme wurde jede der sechs Parzellen in drei fix festgelegte Streifen von je etwa 65 Aren unterteilt und systemgemäss bewirtschaftet (Zihlmann et al. 2010). Die Gesamtmenge ausgebrachter Hofdünger wurde zwischen den Anbausystemen abgestuft. Die durchschnittlich 1,7 Dünger-Grossvieheinheiten (DGVE) pro Hektare im Bio-Anbausystem entsprechen dem in dieser Region auf biologisch bewirtschafteten Betrieben vorherrschenden Tierbesatz (IP-Systeme: ca. 2,3 DGVE pro Hektare). In IPintensiv wurde die Gülle 

Im Versuch Burgrain (1991–2008) in Alberswil LU mit Böden auf Schwemmlehm und Moräne zeigte sich, dass die Bodenbeschaffenheit oft den grösseren Effekt auf die untersuchten Parameter hatte als die Anbausysteme IPintensiv (ÖLN mit hohem Hilfsmitteleinsatz), IPextensiv (ÖLN mit reduziertem Hilfsmitteleinsatz) und biologisch. Die Parzellen mit tiefgründigen gleyigen Kalkbraunerden und 4 % Humus beziehungsweise 22 % Ton besassen eine stabilere Bodenstruktur und ein deutlich höheres Stickstoffmineralisierungspotenzial als die Parzelle mit mässig tiefgründiger Braunerde und 2,6 % Humus beziehungsweise 17 % Ton. Deshalb erreichte der wenig mit Stickstoff gedüngte Bio-Weizen auf der Braunerde teilweise nur knapp genügende Kornproteingehalte. Andrerseits führte das hohe Angebot an bodenbürtigem Stickstoff auf den Kalkbraunerden gelegentlich zu Lagerung beim Extenso-Getreide. Die Biomasse der Regenwürmer und der Bodenmikroorganismen war auf den feuchteren Kalkbraunerden signifikant höher. Wegen ähnlicher Bearbeitung und dem Hofdünger einsatz in allen Systemen zeigten sich kaum systemspezifische Effekte auf das Bodenleben; erst der Pflugverzicht in IPextensiv gegen Ende des Versuchs wirkte sich mehrheitlich positiv aus.

Tab. 1 | Beschreibung der Böden im Anbausystemversuch Burgrain Eigenschaften

Kalkbraunerde gleyig

Braunerde schwach sauer

Ausgangsmaterial

Schwemmlehm

Moräne (Würm)

tiefgründig (70 - 100 cm)

mässig tiefgründig (50 - 70 cm)

Lehm (22 % Ton)

sandiger Lehm (17 % Ton)

Humusgehalt (0–25 cm)

4 %

2,6 %

pH-Wert (H2O)

7,5

6,2

pflanzennutzbare Gründigkeit Feinerdekörnung (0–25 cm)

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Umwelt | Bedeutung des Bodens im Anbausystemversuch Burgrain

Kasten | Beschreibung des Anbausystemversuchs Burgrain (1991−2008)

Versuchsanlage 6 Parzellen à 2 ha sind unterteilt in je 3 ca. 65 a grosse Streifen, die gemäss den 3 Anbausystemen IPintensiv, IPextensiv und Bio (siehe unten) bewirtschaftet werden.

Düngung, Pflanzenschutz

Fruchtfolge 1. Jahr: 2. Jahr: 3. Jahr: 4. Jahr: 5. Jahr: 6. Jahr:

1991–2002 2003–2008 Kartoffeln Silomais Winterweizen Winterweizen Körnermais Raps Sommergerste Wintergerste Kunstwiese Kunstwiese Kunstwiese Kunstwiese

Bodenbearbeitung 1991–2002: in allen Systemen Pflug und Zinkenrotor 2003–2008: IPintensiv: Onland-Pflug und Zinkenrotor

IPintensiv: ortsübliche Bewirtschaftungsintensität, ÖLN* erfüllt, hoher Pflanzenschutzmittelund Düngereinsatz (Hof- und N-Mineraldünger) IPextensiv: ÖLN* erfüllt, reduzierter Pflanzenschutzmittel- und Düngereinsatz (Hof- und N-Mineraldünger), Extenso-Produktion bei Getreide und Raps Bio: biologischer Anbau auf Parzellenstufe, Verzicht auf Mineraldünger und chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel

*ÖLN: ökologischer Leistungsnachweis (einzuhaltend Richtlinien für den Bezug von Direktzahlungen)

IPextensiv: Grubber und Zinkenrotor; Silomais mit Streifenfrässaat Bio: Onland-Pflug und Zinkenrotor

ausschliesslich in den Kunstwiesen eingesetzt; in IPextensiv und in Bio wurden auch die Ackerkulturen regelmässig gegüllt. Der Input an rasch verfügbarem Stickstoff in den Ackerkulturen und Kunstwiesen betrug von 1997 bis 2008 in IPextensiv 78 % und in Bio 54 % von IPintensiv (100 % = 148 kg N/ha und Jahr). In dieser Periode wurden in IPintensiv im Mittel pro Ackerkultur und Jahr vier Behandlungen mit Pflanzenschutzmitteln durchgeführt. In IPextensiv waren es wegen des Extenso-Anbaus bei Getreide und Raps noch zwei und in Bio wegen des Einsatzes von Kupfer bei den Kartoffeln 0,6 Einsätze.

Resultate und Diskussion Bodenstruktur Die Struktur des Oberbodens unterliegt einem steten Wandel durch Quellen, Schrumpfen, Frostsprengung, Durchwurzelung, Aktivität der Bodenorganismen sowie Befahren, Bearbeiten und Nährstoffzufuhr. Beurteilungen der Bodenstruktur mittels Spatenproben von 1992 bis 2002 ergaben wohl deutliche Jahresunterschiede je nach Witterungsverlauf, angebauter Kultur sowie Art

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und Zeitpunkt der Bewirtschaftungsmassnahmen, jedoch keine anbausystembedingten Unterschiede. Das liegt hauptsächlich daran, dass die Bodenbearbeitung als stärkster Eingriff in die Bodenstruktur in allen drei Systemen mehrheitlich mit Pflug und Zinkenrotor und meist zum gleichen Zeitpunkt, das heisst bei ähnlicher Bodenfeuchte, durchgeführt wurde. Die Messungen der Aggregat- respektive Krümelstabilität mit der Stampfvolumeter-Methode (Zihlmann et al. 1999) zeigten ebenfalls keine Anbausystemeffekte. Wie stabil die Bodenteilchen zusammengefügt waren, hing vor allem vom Ton- und Humusgehalt sowie von der Kalkversorgung der Böden ab. So lagen die Aggregatstabilitätswerte in den Kalkbraunerden, die mehr Ton und Humus enthielten, über jenen der sandig-lehmigen und humusärmeren schwach sauren Braunerde (Abb. 1). Regenwürmer Jeweils im Oktober, wenn sich auch die tiefgrabenden Regenwürmer in der obersten Bodenschicht aufhalten, wurden die Populationen in allen Parzellen auf je sechs 50 × 50 cm grossen Teilflächen pro Anbausystem erho-

Bedeutung des Bodens im Anbausystemversuch Burgrain | Umwelt

IP intensiv

IP extensiv

Bio

Stabilitätswert

74 72 70 68

64 Kalkbraunerde (Schwemmlehm)

Braunerde (Moräne)

Abb. 1 | Aggregatstabilitätswerte der drei Anbausysteme auf den zwei verschiedenen Böden (Gesamtmittelwerte von 1992−2002); höhere Werte entsprechen einer höheren Aggregat- stabilität. Signifikante Unterschiede sind mit unterschiedlichen Buchstaben gekennzeichnet ( Tukey HSD-Test, P < 5 %).

ben. Mit dem Spaten wurde die Erde 25 cm tief ausgehoben und von Hand durchsucht; anschliessend wurden die Regenwürmer eingesammelt, in einer vierprozentigen Formalinlösung konserviert und dann im Labor gezählt, gewogen und nach Artenzugehörigkeit bestimmt. Für die Beurteilung von Regenwurmbeständen wird in der Regel die Biomasse bevorzugt, weil sie die ökologische Wirkung der Würmer auf den Boden besser widerspie-

gelt als die Individuenzahl. Aufgrund ihrer Lebensart und ihrer Grösse wird zwischen den zwei Gruppen Oberbodenbewohner (epigäische und endogäische Arten) und Tiefgräber (anözische Arten) unterschieden. Dass die Bodenbeschaffenheit das Vorkommen der Regenwürmer beeinflusst (Jäggi et al. 2002), zeigte sich auch am Standort Burgrain (Abb. 2). Die leicht südexponierte Parzelle mit mässig tiefgründiger und eher sandiger 

400 Oberbodenbewohner

350

Tiefgräber

Gramm pro m²

300 250 200 150 100 50 0

IP int

IP ext ACKER

Bio

Braunerde (Moräne)

IP ext ACKER

Bio

IP int

Kalkbraunerde (Schwemmlehm)

NATURWIESE Braunerde (Moräne)

Abb. 2 | Biomasse der Oberboden bewohnenden und der tiefgrabenden Regenwürmer in den drei Anbausystemen auf den zwei verschiedenen Ackerböden (Gesamtmittelwerte von 1997−2002) und zum Vergleich in einer benachbarten Naturwiese (Cuendet 1997). Signifikante Unterschiede sind mit unterschiedlichen Buchstaben gekennzeichnet (Tukey HSD-Test, P < 5 %).

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Umwelt | Bedeutung des Bodens im Anbausystemversuch Burgrain

1000

IPintensiv/ Kalkbraunerde (Schwemmlehm) IPintensiv/Braunerde (Moräne)

BM (SIR) (mg BM-C kg-¹ TS)

800

IPextensiv/ Kalkbraunerde (Schwemmlehm)

600

IPextensiv/ Braunerde (Moräne) Bio/Kalkbraunerde (Schwemmlehm)

400

Bio/Braunerde (Moräne) 200

0 1998

2000

2002

2004

2006

2008

Abb. 3 | Zeitlicher Verlauf der mikrobiellen Biomasse (BM; bestimmt mit der SIR-Methode) in den drei Anbausystemen mit gleyigen Kalkbraunerden auf Schwemmlehm (Mittelwerte der Parzellen 3 und 5) bzw. mit schwach s auren Braunerden auf Moräne (Parzelle 6).

Braunerde auf Moräne wies stets tiefere Werte der Regenwurmbiomasse auf als die Parzellen auf Schwemmlehm mit tiefgründigen und gleyigen Kalkbraunerden. Vor allem der Anteil der Tiefgräber war in den feuchteren Kalkbraunerden deutlich höher. Die höchsten Populationen fanden sich dank Dauerbewuchs und fehlender Bodenbearbeitung in einer benachbarten Naturwiese. Wegen des feuchten Klimas ist die Regenwurmdichte im Anbausystemversuch Burgrain aber höher als auf typischen Ackerstandorten im Schweizer Mittelland. Von 1997 bis 2002 lag die mittlere Regenwurm biomasse in Bio 13 % und in IPextensiv 12 % über jener von IPintensiv. Es ist anzunehmen, dass alle Regenwurm arten von der stärkeren Verunkrautung in den Bio- und teilweise auch in den IPextensiv-Parzellen und dem dadurch besseren Futterangebot im Vergleich zu IPintensiv profitiert haben. Bereits nach den zwei Ackerkulturen Kartoffeln und Winterweizen der sechsjährigen Fruchtfolge erreichte die Biomasse der Tiefgräber in allen Systemen – vermutlich als Folge der Bodenbearbeitung und der Kartoffelernte – mit durchschnittlich 96 g / m² den tiefsten Wert. In der Folgekultur Körnermais stieg der Bestand mit 116 g / m² leicht an und erreichte nach der vierten Ackerkultur (Sommergerste) 107 g / m². Bemerkenswert war, wie die Biomasse der Tiefgräber während der anschliessenden zweijährigen Kunstwiese um rund 80 % auf den Höchstwert von

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194 g/m² oder knapp 2000 kg/ha zunahm. Weil sie wegen ihrer geringeren Grösse weniger stark durch die Bodenbearbeitung beeinträchtigt werden, blieb der Anteil der im Oberboden lebenden kleinen Regenwurmarten über die gesamte Fruchtfolge praktisch stabil bei 50 g/m² oder 500 kg/ha. Die von 2003 bis 2008 praktizierte Mulch- und Streifenfrässaat in IPextensiv erhöhte den Regenwurmbestand leicht, aber nicht signifikant gegenüber den gepflügten Systemen IPintensiv und Bio. Um den Bestand deutlich(er) erhöhen zu können, müssten die Eingriffe in den Oberboden wohl weiter reduziert werden, beispielsweise durch Streifenbearbeitung oder Direktsaat (Jossi et al. 2011). Bodenmikrobiologie Während der gesamten Versuchsdauer wurden die Auswirkungen der drei Anbausysteme auf Menge und Aktivität der Bodenmikroorganismen untersucht. Ab 1998 wurden dazu alle zwei Jahre jeweils im Frühjahr pro Anbausystem aus je vier Referenzflächen von 10 × 10 m Mischproben aus 0 bis 20 cm Tiefe entnommen. Bestimmt wurden unter anderem die Bodenatmung und die N-Mineralisation im aeroben Brutversuch sowie die mikrobielle Biomasse mit substratinduzierter Respiration (SIR). Die Messungen ergaben, dass die bodenmikrobiologischen Kennwerte nur wenig vom Anbausystem dafür überwiegend von den chemischen und physikalischen

Bedeutung des Bodens im Anbausystemversuch Burgrain | Umwelt

120

Nmin in kg/ha (0-100 cm)

100

a a

40 b 20

IP intensiv

IP extensiv Anbausystem

Bio

Kalkbraunerde (Schwemmlehm)

Braunerde (Moräne)

Abb. 4 | Gehalt an mineralischem Stickstoff im Boden (N min; 0−100 cm Tiefe) bei Vegetationsende (November) in den drei Anbausystemen und auf den zwei verschiedenen Böden (Gesamtmittelwerte von 1992−2007). Signifikante Unterschiede sind mit unterschiedlichen Buchstaben gekennzeichnet (Tukey HSDTest, P < 5 %).

Bodeneigenschaften der einzelnen Parzellen geprägt werden. Abbildung 3 zeigt den Verlauf der mikrobiellen Biomasse von 1998 bis 2008. Die Systeme auf der Parzelle mit Braunerde (Moräne) wiesen bei der mikrobiellen Biomasse wie auch bei den übrigen bodenmikrobiologischen Parametern immer die geringsten Werte auf. Diese waren vergleichbar mit den Werten von Ackerböden auf Moräne und Schotter im Schweizer Mittelland. Die Parzellen mit gleyigen Kalkbraunerden (Schwemmlehm) hingegen wiesen durchwegs sehr hohe bodenmikrobiologische Kennwerte auf und unterschieden sich nur vereinzelt signifikant voneinander. Beim Vergleich Bio zu IPintensiv steht der deutlich höheren Biomasse im biologischen System mit Schwemmlehmböden das umgekehrte Ergebnis auf dem Moräneboden entgegen. Der Unterschied zwischen IPintensiv und Bio war auf den Parzellen mit gleyigen Kalkbraunerden (Schwemmlehm) über den gesamten Zeitraum ähnlich, ab 2004 aber etwas abnehmend. Auffallend ist jedoch die Zunahme der mikrobiellen Biomasse in IPextensiv auf diesen Parzellen ab 2004. Dieser Effekt ist ziemlich sicher auf die Einführung der nicht-wendenden Bodenbearbeitung (Mulch- und Streifenfrässaat) in IPextensiv ab 2003 zurückzuführen. Auf dem sandigeren Moräneboden konnte diese Reaktion jedoch nicht beobachtet werden. Zusammenfassend kann gefolgert werden, dass bei den bodenmikrobiologischen Parametern keine klaren und

eindeutigen Unterschiede zwischen den geprüften Anbausystemen festzustellen sind. Dies scheint im Vergleich mit internationalen Studien, die mehrheitlich positive Effekte biologischer Bewirtschaftung auf Bodenorganismen und deren Aktivitäten nachweisen (Alföldi et al. 2002), erstaunlich. Vergleichbare Arbeiten aus der Schweiz kamen aber zu ähnlichen Ergebnissen. So ergaben Messungen auf biologisch beziehungsweise herkömmlich bewirtschafteten Praxisparzellen in der Deutschschweiz nur in 30 % der Paarvergleiche höhere Werte für den Bio-Anbau (Oberholzer und Mäder 2002). Auch im DOK-Langzeitversuch in Therwil BL zeigen die neuesten Erhebungen in keinem der untersuchten bodenmikrobiologischen Parameter signifikante Unterschiede zwischen dem biologischen und dem entsprechenden konventionellen Verfahren (Oberholzer et al. 2009). Wie im DOK-Versuch dürften auch im Versuch Burgrain identische Fruchtfolgen und der Einsatz von Hofdüngern in beiden Systemen entscheidend für nur geringe oder gar fehlende Unterschiede zwischen biologisch und gemäss ÖLN bewirtschafteten Anbausystemen sein. Stickstoffdynamik im Boden Der Gehalt an mineralischem Stickstoff (Nmin) in Ackerböden (0−100 cm Tiefe) ist eine sehr dynamische Grösse.  Etliche mehrmonatige Untersuchungsreihen der Stick-

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Umwelt | Bedeutung des Bodens im Anbausystemversuch Burgrain

IP intensiv

IP extensiv

Bio

14,7 %

17,4 %

13,6 %

14,8 %

13,9 %

Kalkbraunerde 2004 Runal

Kalkbraunerde 2005 Runal

Kalkbraunerde 2006 Ludwig

Braunerde 2007 Siala

Kalkbraunerde 2008 Siala

100 %

90 %

80 %

70 %

Abb. 5 | Relative Proteingehalte der Winterweizen-Körner in den drei Anbausystemen 2004 bis 2008 in A bhängigkeit von Boden und Sorte (IP intensiv = 100 %, inklusive Gehaltsangabe).

stoffdynamik in verschiedenen Jahren – zum Teil auch in einer Vergleichsfläche ohne Stickstoffdüngung – zeigten, dass die aus Schwemmlehm entstandenen gleyigen Kalkbraunerden ein deutlich höheres Stickstoffmineralisierungspotenzial aufwiesen als die Braunerde auf Moräne. Dies bestätigen die von 1992 bis 2007 jeweils am Vegetationsende im November in allen Kulturen durchgeführten Nmin-Messungen (Abb. 4): Der Gesamtmittelwert der Kalkbraunerden (Schwemmlehm) war 112 kg Nmin/ha, jener der Braunerde (Moräne) 59 kg Nmin/ ha. Hingegen zeigten sich zwischen den Anbausystemen nur geringe Unterschiede in den November-Nmin-Werten. So lag der für den Bio-Anbau ermittelte Wert von 99 kg Nmin/ha lediglich 10 % tiefer als derjenige für IPintensiv mit 110 kg Nmin/ha. Vor allem im biologischen und extensiven Getreideanbau führte ein Überschuss an mineralisiertem Stickstoff aus den Bodenvorräten gelegentlich zu Lagerung und damit zu Ertragseinbussen. Das unterschiedliche Stickstoffmineralisierungspotenzial der Burgrain-Böden beeinflusste aber auch Qualitätsparameter wie beispielsweise den Proteingehalt der Weizenkörner. Wurde der Bio-Winterweizen von 2004 bis 2008 auf den Kalkbraunerden angebaut, lag der Proteingehalt der Körner durchschnittlich nur 7 % tiefer als beim IPintensiv-Winterweizen; beim Anbau auf der Braunerde mit geringerer Stickstoffnachlieferung resultierte hingegen ein Minus von 20 % (Abb. 5).

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Schlussfolgerungen Das Wissen um die naturgegebenen Stärken und Schwächen von Ackerböden ist Voraussetzung für deren erfolgreiche und nachhaltige Nutzung. Dies bedeutet, dass die Bewirtschaftungsmassnahmen auf den jeweiligen Bodencharakter abzustimmen sind. Verfügt ein Boden beispielsweise über ein hohes Stickstoffmineralisierungspotenzial, so ist die (Norm-)N-Düngung zu reduzieren, was auch Kosten spart. Ist der Boden schluffreich, so sind strukturstabilisierende Massnahmen und die Bodenoberfläche schützende Anbautechniken wie Mulch-, Streifen- und Direktsaat angezeigt, um Vern schlämmung oder gar Erosion vorzubeugen.

Importanza del suolo nella prova sui sistemi di coltivazione Burgrain Nella prova Burgrain (1991–2008) condotta a Alberswil LU, con suoli su sedimenti alluviali e morenici si è dimostrato che la natura del suolo ha spesso avuto effetti maggiori sui parametri analizzati rispetto ai sistemi di coltivazione PI intensiva (PER con elevato impiego di mezzi ausiliari), PI estensiva (PER con ridotto impiego di mezzi ausiliari) e biologico. Le parcelle con terra bruna calcarea gleyficata a profondità elevata con 4 % di humus e 22 % di argilla avevano una struttura del suolo più stabile e un potenziale di mineralizzazione dell’azoto chiaramente più elevato, rispetto alle parcelle con terra bruna a profondità moderatamente elevata con 2,6 % di humus e 17 % di argilla. Pertanto, il frumento bio poco concimato con azoto su terra bruna calcarea ha raggiunto un contenuto proteico del grano in parte appena sufficiente. D’altro canto l’elevata disponibilità di azoto nella terra bruna calcarea ha provocato occasionalmente l’allettamento dei cereali a coltivazione estensiva. La biomassa dei lombrichi e microorganismi del suolo era significativamente superiore nella terra bruna calcarea, più umida. A causa di metodi di lavorazione del suolo simili e dell’impiego di concimi aziendali in tutti i sistemi, non sono emersi effetti dei singoli sistemi sugli organismi del suolo; soltanto la rinuncia all’aratura nella PI estensiva verso la fine dell’esperimento ha avuto ripercussioni in gran parte positive.

Summary

Riassunto

Bedeutung des Bodens im Anbausystemversuch Burgrain | Umwelt

Importance of the soil in the Burgrain farmingsystem trial In the Burgrain field trial (1991–2008; Alberswil, Canton of Lucerne, Switzerland), where the soils have developed on alluvial and moraine sediments, it was found that the soil nature often had greater effects on the investigated parameters than the three different farming systems applied, which were «intensive IP» (Integrated Production) with intensive use of auxiliary substances, «extensive IP» with restricted use of auxiliary substances, and «organic». The alluvial Calcari-gleyic Cambisol plots with 4 % humus and 22 % clay content showed a more stable soil structure and a significantly higher nitrogen mineralisation potential than the decarbonated Cambisol plot on moraine with 2,6 % humus and 17 % clay. Because of this, the organic wheat grown on the moraine plot, fertilized with only small amounts of nitrogen, achieved no more than barely sufficient protein contents in some cases. In contrast, the high amounts of soil-borne nitrogen in the more humous gleyic soils occasionally led to lodging in the case of the extensively raised «Extenso» cereals. The biomass of earthworms and soil microorganisms was significantly higher in the alluvial than in the moraine soils. Because of the similar tillage methods and the use of farmyard manures in all three systems, there was little evidence for differences in soil biological parameters between the farming systems. Only reduced tillage in «extensive IP» towards the end of the trial provided generally positive results on these parameters. Key words: farming system, organic farming, soil, microbial biomass, nitrogen.

Literatur ▪▪ Alföldi T., Fliessbach A., Geier U., Kilcher L., Niggli U., Pfiffner L., Stolze M. & Willer H., 2002. Organic Agriculture and the Environment. In: El- Hage Scialabba, Nadia and Caroline Hattam (Eds.). Organic agriculture, environment and food security, Food and Agriculture Organisation of the United Nation (FAO), Rome, chapter 2. ▪▪ Cuendet G., 1997. Die Regenwurmfauna von Dauergrünland des Schweizer Mittellandes. Buwal Schriftenreihe Umwelt Nr. 291, 1–92. ▪▪ Jäggi W., Weisskopf P., Oberholzer H.-R. & Zihlmann U., 2002. Die Regenwürmer zweier Ackerböden. Agrarforschung 9, 446–451. ▪▪ Jossi W., Zihlmann U., Anken T., Dorn B. & van der Heijden M., 2011. Reduzierte Bodenbearbeitung schont die Regenwürmer. Agrarforschung Schweiz 2, 432–439. ▪▪ Oberholzer H.-R. & Mäder P., 2002. Paarvergleiche bodenmikrobiologischer Parameter auf biologisch bzw. integriert bewirtschafteten Praxisparzellen. VDLUFA-Schriftenreihe 58, 188–192.

▪▪ Oberholzer H.-R., Fliessbach A., Mäder P. & Mayer J., 2009. Einfluss von biologischer und konventioneller Bewirtschaftung auf biologische Bodenqualitätsparameter: Entwicklungen im DOK-Langzeitversuch nach pH-Regulierung. Wissenschaftstagung für ökologischen Landbau, Zürich, archiviert unter: http://orgprints.org/view/projects/int_conf_2009_wita. html ▪▪ Zihlmann U., Weisskopf P., Dubois D. & Tschachtli R., 1999. Burgrain: Bodenstruktur in unterschiedlichen Anbausystemen. Agrarforschung 6, 165–168. ▪▪ Zihlmann U., Jossi W., Scherrer C. et al., 2010. Integrierter und biologischer Anbau im Vergleich. Resultate aus dem Anbausystemversuch Burgrain 1991 bis 2008. ART-Bericht 722, 1–16.

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K u r z b e r i c h t

Ausbau der Wissensbasis im Bereich Klimawandel – Landwirtschaft Daniel Felder, Bundesamt für Landwirtschaft BLW, 3003 Bern Auskünfte: Daniel Felder, E-Mail: daniel.felder@blw.admin.ch, Tel. +41 31 325 50 99

Der Klimawandel stellt die Anpassungsfähigkeit der landwirtschaftlichen Produktion und damit die Versorgungssicherheit auf die Probe. (Foto: André Künzelmann/UFZ)

Der Klimawandel stellt die Land- und Ernährungswirtschaft vor grosse Herausforderungen. Damit die Akteure rechtzeitig kluge Entscheidungen treffen können, müssen die nötigen wissenschaftlichen Grundlagen bereitgestellt werden. Der Ausbau der Wissensbasis stellt einen wichtigen Pfeiler der Folgearbeiten aus der Klimastrategie Landwirtschaft dar. Es geht darum, die Bedürfnisse zusammenzutragen und in die Agrarforschung einzubringen. Der Klimawandel ist ein globales Thema mit sehr hoher Beachtung und stellt eine wichtige Herausforderung für die Landwirtschaft dar. Von ihr wird erwartet, dass sie durch Reduktion direkter und indirekter Treib hausgasemissionen und durch den Aufbau und Schutz von Kohlenstoffspeichern einen effektiven Beitrag zum

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Klimaschutz leistet. Gleichzeitig ist sie gefordert, ihre Produktion vorausschauend an die Veränderung des Klimas anzupassen, indem sie Chancen nutzt und negative Auswirkungen auf Erträge und Umwelt abfedert. Klimastrategie als Startpunkt In der Klimastrategie Landwirtschaft (BLW 2011) sind diese Herausforderungen beschrieben. Es werden langfristige ambitiöse Vorgaben gestellt und Schwerpunkte gesetzt. Die Zusammenhänge bezüglich Klimawandel und Landwirtschaft sind komplex und es bestehen viele Unsicherheiten. Verstärkte und gezielte Forschung ist nötig, um zu gesicherten Erkenntnissen zu gelangen. Der Ausbau der Wissensbasis stellt also einen zentralen Bereich der Vertiefungsarbeiten bei der Umsetzung der Strategie dar (Abb.1). Weil die Thematik Querschnittcha-

Ausbau der Wissensbasis im Bereich K limawandel – Landwirtschaft | Kurzbericht

Ausbau der Wissensbasis Lancierung eines Beteiligungsprozesses

Klimastrategie Landwirtschaft

Verbesserung der Rahmenbedingungen Anwendung in der Praxis

Abb. 1 | Vertiefungsbereiche Klimastrategie.

rakter hat, sind Aspekte wie Tierfütterung, Stickstoffflüsse, Humusbilanz, Energieeffizienz, Wasserangebot und -nutzung, Pflanzenschutz, Preisvolatilitäten, nachhaltiger Konsum inklusive Food waste betroffen. Der Ausbau der Wissensbasis betrifft die Ebenen wissenschaftliche Erkenntnisse, technische Innovationen und Entscheidungsgrundlagen für die Gesetzgebung. Von besonderer Wichtigkeit ist auch, dass die Ergebnisse aus den genannten Bereichen zusammengeführt werden zum besseren Verständnis über die komplexen Wirkungszusammenhänge und zur Entwicklung ganzheitlicher Lösungsansätze. Dazu sind interdisziplinäre Ansätze und integrale Formen der Zusammenarbeit zwischen Forschung, Beratung/Ausbildung und Praxis (z.B. wissenschaftliche Begleitung der Umsetzung auf Pilotbetrieben, Aufbau einer Informations- und Austauschplattform) nötig. Vielfältige Bedürfnisse… Die Land- und Ernährungswirtschaft und letztendlich unsere Ernährung sind sowohl Betroffene als auch Mitverursacher des Klimawandels. Einerseits beeinflussen Klimaänderungen die landwirtschaftlichen Produktionsbedingungen und die Rentabilität, andererseits nimmt die Land- und Ernährungswirtschaft durch die Freisetzung beziehungsweise Bindung von Treibhausgasen direkt Einfluss auf die Entwicklung der Treib hausgaskonzentrationen in der Atmosphäre. Die gute fachliche Praxis ist daher unter Berücksichtigung des globalen Klimawandels weiterzuentwickeln. Klimafreundliche Massnahmen und Technologien sowie Anpassungsmöglichkeiten in der Landwirtschaft, Verarbeitung, Verteilung und in den vorgelagerten Stufen sind zu entwickeln und zu bewerten.

Aus heutiger Sicht besteht ein hohes Potenzial zur Minderung klimaaktiver Emissionen bei der Energie (Gebäude, Maschinen und Einsatz erneuerbarer Energie), bei den Methan- und Lachgasemissionen (Tierhaltung, -gesundheit und -fütterung, Bodenbearbeitung und Düngermanagement) und in den nachgelagerten Bereichen. Treibhausgasemissionen zu senken und gleichzeitig das Produktionsniveau zu halten, erfordert bedeutende produktionstechnische Fortschritte, die es zu erforschen gilt. Die Minderungskosten sind zu quantifizieren, so dass die Massnahmen nach Vorzüglichkeit gestaffelt werden können. Bodenbewirtschaftung und organische Kreisläufe sind so zu gestalten, dass der im Boden gebundene Kohlenstoff erhalten bleibt und nach Möglichkeit zunimmt. Die Nutzung und Weiterentwicklung der Produktion erneuerbarer Energie, insbesondere aus Hofdünger, organischen Abfällen und pflanzlichen Nebenprodukten, können ebenfalls zur Emissionsminderung beitragen. Breit einsetzbare Entscheidungshilfen mit operativem Bezug zur Ableitung konkreter Bewirtschaftungsentscheidungen sind zu entwickeln (z.B. Klima-Check auf Betrieben), Auswirkungen und optimale Umsetzung potenzieller Massnahmenszenarien auf die Entwicklung der Landwirtschaft aufzuzeigen. Der Klimawandel stellt die Anpassungsfähigkeit der landwirtschaftlichen Produktion und damit die Versorgungssicherheit auf die Probe. Er birgt Chancen (z. B. längere Vegetationszeit) und Gefahren (z. B. extreme Wetterereignisse). An den Klimawandel angepasste Produktionssysteme erfordern ein vertieftes Verständnis der bevorstehenden Änderungen. Neue Produktionspotenziale, die sich aus dem Klimawandel ergeben, müssen erforscht und der Anbau neuer, an den Klimawandel angepasster Kulturen und Sorten muss geprüft werden. 

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Kurzbericht | Ausbau der Wissensbasis im Bereich K limawandel – Landwirtschaft

Die Wassernutzungseffizienz und die Trockenheitstoleranz von Landschaften, Fruchtfolgen und Böden muss gesteigert werden. Früherkennung und Prognose sowie gezielte Erforschung neuer Krankheiten und Schädlinge, die durch den Klimawandel begünstigt werden Helminthen-Infektionen, Vektor-übertragene Krankheiten, Schädlinge, sowie Weiterentwicklung angepasster Bekämpfungsverfahren sind weitere Bereiche mit grossem Forschungsbedarf. Um die spezifischen Handlungsmöglichkeiten der Landwirtschaft aufzeigen zu können, müssen die Informationen zu relevanten Einflussgrössen vertieft werden. Eine umfassende und realitätsnahe Bilanzierung der Treib hausgasemissionen aus der Schweizer Landwirtschaft, der Ausbau flächenhafter Bodeninformationen und das Modellieren relevanter Bodenfunktionen wie Puffer-, Speicher- und Filterfunktion sind Beispiele dafür. Gleichzeitig muss das Potenzial von geografischen Eigenheiten (Jura, Alpen) in Bezug auf die heutige Situation und in Anbetracht künftiger Klimaänderungen erkannt und beurteilt werden. Nur so kann eine gute Anpassungsfähigkeit bei gleichbleibender Produktivität garantiert werden. …und wie sie gedeckt werden Die Forschung ist gefordert, Antworten auf diese Fragen zu finden. Und sie stellt sich dieser Aufgabe. Einige der Fragen werden aktuell von verschiedenen Akteuren der Agrarforschung bearbeitet, z.B. die Abschätzung der Potenziale zur Senkung des Energieverbrauchs und zur Produktion erneuerbarer Energien in der Landwirtschaft, die Erarbeitung von Grundlagen zu Wasserbedarf und -angebot für verschiedene Einzugsgebiete, die Modellierung der Kohlenstoffquellen- und -senkenleistungen landwirtschaftlich genutzter Böden oder die Bewertung der Klimaeignung für verschiedene Kulturen. Ein Blick in die Zukunft stimmt ebenfalls zuversichtlich. Im Forschungskonzept 2013 – 2016 für den Politikbereich Landwirtschaft wurde Klima als ein Schwerpunkt der Forschung an Agroscope definiert (BLW 2012). Das bedeutet, dass sich Agroscope in den kommenden acht bis zehn Jahren in besonderem Mass mit dem Beitrag der Landwirtschaft zum Klimaschutz und der Anpassung derselben an den Klimawandel auseinandersetzen wird. Aufgaben des BLW Bezüglich Forschungsmanagement stehen dem BLW verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Es kann Aufträge vergeben, Beiträge an Gesuche sprechen und Einfluss auf die periodischen Leistungskontrakte mit den Agrarforschungspartnern nehmen. Die Bedeutung nimmt in dieser Reihenfolge zu.

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So stehen insbesondere die Leistungskontrakte 2014 – 2017 mit Agroscope im Fokus. Im Hinblick auf die Ausgestaltung des Forschungsschwerpunkts Klima sind die konkreten Forschungsbedürfnisse mit Bezug zur Klimastrategie rechtzeitig einzubringen. Dazu sollen die offenen Fragen systematisch nach den Handlungsfeldern der Klimastrategie in einer Liste zusammengetragen und im Austausch mit Experten aus der Wissenschaft überarbeitet und priorisiert werden. Daneben haben Forschungsinstitutionen die Möglichkeit, sich um Forschungsbeiträge zu bewerben und ein entsprechendes Unterstützungsgesuch beim BLW einzureichen. Ein solches Gesuch hat bestimmte formelle Voraussetzungen zu erfüllen und wird nach verschiedenen Kriterien beurteilt. Aus Sicht der Klimastrategie ist dabei wichtig, dass ein Projekt sich mit einer relevanten Quelle der landwirtschaftlichen Treibhausgasemissionen beziehungsweise einem bedeutenden Risiko für die landwirtschaftliche Produktion und die Erbringung gemeinwirtschaftlicher Leistungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel befasst. Von besonderer Relevanz sind Projekte, die Grundlagen schaffen für die Weiterentwicklung von Instrumenten der Agrarpolitik hinsichtlich der Ziele der Klimastrategie. Kurzfristige Prioritäten Spezifische Bedürfnisse können zusätzlich zu den laufenden Projekten mittels Vergabe von Aufträgen gedeckt werden. Hier haben die Bilanzierung aller mit der Schweizer Landwirtschaft und dem Konsum von Nahrungsmitteln im Zusammenhang stehenden relevanten Treibhausgasemissionen und die Identifikation der für die bewusste vorausschauende Anpassung an den Klimawandel nötigen Kenngrössen für die Landwirtschaft für das BLW eine hohe Priorität. Diese Arbeiten sind notwendig, um die bereits gestarteten und künftigen Aktivitäten in den Bezug zu den Zielen der Klimastrategie stellen und um die Fortschritte verfolgen zu können. Schliesslich sollen die laufenden Forschungsaktivitäten mit Bezug zur Thematik zusammengetragen und als Übersicht den Akteuren zugänglich gemacht werden – ganz im Sinne des angestrebten Informationsaustauschs. n

Literatur ▪▪ BLW 2011. Klimastrategie Landwirtschaft – Klimaschutz und Anpassung an den Klimawandel für eine nachhaltige Schweizer Land- und Ernährungswirtschaft. ▪▪ BLW 2012. Forschungskonzept Land- und Ernährungswirtschaft 2013 – 2016.

P o r t r ä t

Jean-Louis Gafner: Mikrobiologe und Künstler Jean-Louis Gafner kam 1979 zur FAG in Posieux. Seine gesamte berufliche Laufbahn ist von der Mikrobiologie geprägt, doch sie als Berufung zu bezeichnen, wäre falsch. Als Schüler gewann er an einem Wettbewerb eine phosphoreszierende Himmelskarte. Mit einem «Gebraucht-Teleskop» und den Wundern des Weltalls vor sich will der frisch gebackene Maturand vom Gymnasium Pruntrut nun Astronom werden und schreibt sich an der Universität Lausanne ein. Aber nach vier Monaten Uni und einer Überdosis an Mathematik und Physik beginnt er, sein Studium in Frage zu stellen und nimmt sich ein paar Monate Auszeit. 1969 nimmt Jean-Louis Gafner schliesslich ein Biologiestudium an der Universität Neuenburg auf. Eine vernünftige Wahl, meint er, und nicht so abstrakt. Doch für Jean-Louis Gafner gibt es nicht nur das Studium; er wirkt auch aktiv in der regionalen Rockszene mit. Hier liegt auch der Anfang seiner psychedelischen Lichtshows, die heute noch zu seinen künstlerischen Aktivitäten gehören, genauso wie die Spezialeffekte in einem Film von Pipilotti Rist und die «Lichtkonzerte» mit Al Comet. Die derzeitige Tätigkeit dieses atypischen und philosophischen Wissenschaftlers, Verantworlicher der Gruppe Mikrobiologie und Mikroskopie von Futtermitteln bei ALP-Haras, besteht darin, die mikrobiologischen Analysen von Futtermitteln zu überwachen (für die amtliche Futtermittelkontrolle, Forscher und externe Kunden). Es geht darum, die mikrobiologische Qualität der Futtermittel zu beurteilen, sie auf Antibiotika zu untersuchen, ELISA-Tests zur Aufdeckung unerwünschter Substanzen durchzuführen und anschliessend die Resultate auszuwerten. In den neunziger Jahren wirkt Jean-Louis Gafner an der Aktualisierung des Gelben Buches mit, in dem ein Kapitel der mikrobiologischen Qualität von Schweinefutter gewidmet ist. 2008 ist er an einer gesamtschweizerischen Untersuchung zur Qualitätsbeurteilung der Futtersuppen für Schweine beteiligt. Die Untersuchung war für die Schweinebranche von grossem Nutzen und durch die positive Resonanz haben sowohl ALP-Haras als Forschungsanstalt als auch die Gruppe Mikrobiologie an Anerkennung gewonnen. Jean-Louis Gafner ist nicht direkt in die Forschung eingebunden, aber der Anteil, den er an die Projekte von ALP-Haras beisteuert, ist fundamental. Sein Beitrag an die Forschung besteht in der Anpassung der verschiedenen Methoden je nach Bedürfnis, vor allem aber in

der Qualitätsbestimmung der Futtermittel, welche früher nur selten durchgeführt wurde, auch weil die Analysenpalette sehr beschränkt war. Jean-Louis Gafner gehört verschiedenen Arbeitsgruppen für Qualitätssicherung an, eine davon ist das Sektorkomitee «Lebensmittel» des METAS. Auf internationaler Ebene war er während 17 Jahren Präsident der EFMO (European Feed Microbiology Organisation) und ist heute noch Vorstandsmitglied und Organisator beziehungsweise Auswerter von Eignungstests. 2014 wird Jean-Louis Gafner in den wohlverdienten Ruhestand treten. Dann bleibt ihm Zeit für seine Enkelkinder, für Videoarbeit und Fotografie, aber auch für Selbsterkenntnis durch Meditation, die er seit fast 40 Jahren praktiziert. Evelyne Fasnacht, Agroscope Liebefeld-Posieux ALP-Haras

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A k t u e l l

Aktuell ACW organisiert 2013 eine internationale Raps-Tagung Nach den Raps-Tagungen in Polen 2001, Kanada 2005 und Indien 2009 ist nun die Schweiz Gastland für die nächste „Fachtagung der GCIRC (Internationale Verei nigung für Rapsforschung). Diese Veranstaltung wird von Agroscope Changins-Wädenswil unter dem Patronat des BLW organisiert und findet vom 28. April bis 1. Mai 2013 am ACW-Standort Changins statt. Die GCIRC ist eine internationale Vereinigung für Wissenschaft und Technik, welche die Forschung in den Bereichen Züchtung, Produktion und Verarbeitung von Raps fördert. Sie ermöglicht Fachleuten aus der ganzen Welt, sich über die neusten Entwicklungen in diesen Bereichen auszutauschen und einen engen Kontakt aufrecht zu halten. Eine solche Fachtagung wird alle vier Jahre durchgeführt, jeweils zwischen zwei internationalen Raps-Kongressen. An der nächsten Ausgabe werden die Teilnehmerinnen und Teilnehmer auf Englisch über die neusten Fortschritte im Bereich der Züchtung, der Phytotechnik, der Verarbeitung und der Verwendung dieser Ölpflanze sowie der Wirtschaftsaspekte dieser Produktionsbranche informiert. Ein fachlicher und kultureller Ausflug wird das Programm abrunden. Zum Anlass werden rund hun-

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dert Delegierte aus der ganzen Welt und aus der Schweiz erwartet. Für die Schweizer Fachleute, Forscher, Berater, Lehrkräfte und Handelsvertreter ist die Tagung eine ideale Gelegenheit, um Kontakte mit Kolleginnen und Kollegen aus der ganzen Welt zu knüpfen und deren Arbeiten kennenzulernen. Ab September 2012 werden Anmeldungen entgegengenommen und weitere Informationen auf einer Internetseite verfügbar sein. Didier Pellet, Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW

Bildlegende

A k t u e l l

OpenART12 – Forschungsfest Landwirtschaft Am Freitag 8. und am Sonntag 10. Juni 2012 führt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART am Standort Reckenholz unter dem Motto «OpenART12 – Forschungsfest Landwirtschaft» Tage der offenen Tür durch. Worum geht es? Wir präsentieren Aktuelles und Spannendes aus unserem Forschungsalltag. Im Vordergrund stehen Informationen aus den Bereichen Boden, Ackerbau, Grasland und Artenvielfalt. An den 21 Fachposten werden Sie Antworten finden auf zahlreiche, aktuelle Fragen zu Landwirtschaft und Umwelt, unter anderem zu folgenden: Herausfinden, was die Kuh macht, wenn keiner hinschaut? Die kleinsten Freunde und Feinde des Bauern kennenlernen? Erfahren, was der Boden alles aushalten muss? Den Weg vom Samen zum flüssigen Gold entdecken oder was es mit den tollen Knollen auf sich hat? Zudem haben wir zahlreiche Aktivitäten im Programm wie ein Raps-Labyrinth und eine «LandART» mit Aussichtsplattform, Kartoffeln selber ausgraben und das Computerspiel «Landwirtschafts-Simulator». Wenn Sie eigene Bodenproben mitbringen, werden diese analysiert. Neuland betreten wir mit einem Science Slam, als unterhaltsamer und rasanter Wettstreit zwischen Forschenden um die Gunst des Publikums. Wem gelingt es, das eigene Fachgebiet in nur acht Minuten auf witzige und doch verständliche Art zu erklären? Schliesslich gibt es auch klassische, kurze Fachvorträge. Für Genuss und Unterhaltung ist an den zwei Tagen gesorgt, mit einer Festwirtschaft und einer Gewächshaus-Lounge. Live-Folkmusik mit der Gruppe «Bâteau Ivre» rundet am Freitagabend das Programm ab. Wer ist angesprochen? Den Freitagmorgen haben wir für Schulen reserviert, die sich bis am 10. Mai anmelden können. Wir bieten den Besucherinnen und Besuchern von Stadt und Land – auch Kindern und Jugendlichen – die Gelegenheit, die Tätigkeiten von ART kennenzulernen und Antworten auf zahlreiche Fragen der landwirtschaftlichen Forschung zu erhalten. Ort und Zeit: Forschungsanstalt Agroscope ReckenholzTänikon ART, Standort Reckenholz, 8046 Zürich, Freitag, 8. Juni, 17– 23 Uhr und Sonntag, 10. Juni 10–16 Uhr.

Auskunft: Denise Tschamper, Forschungsanstalt groscope Reckenholz-Tänikon ART, A E-mail: denise.tschamper@art.admin.ch Alle Details unter www.openART12.ch

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Aktuell

Medienmitteilungen

www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen 26.04.2012 Phoma der Sonnenblume: Bekämpfung mit einer Temperaturschwellen-Methode? Die Phoma-Schwarzfleckenkrankheit der Sonnenblume wird durch einen Pilz verursacht und führt zum vollständigen Verdorren der Pflanze. Dank Forschungsergebnissen von Agroscope konnte eine Temperaturschwelle festgelegt werden, bei welcher die Fungizidbehandlung angewendet werden muss, um die Krankheit zu bekämpfen und die Erträge zu steigern. Dieses neue Prognosemodell wird demnächst im Internet zur Verfügung stehen.

13.04.2012 Teils hoher Gehalt von Pilzgiften in Silomais Fusarium-Pilze können neben verschiedenen Getreide arten auch Mais befallen. Sie bilden Giftstoffe, so genannte Mykotoxine, welche das Erntegut kontaminieren. Wird dieses an Tiere verfüttert, kann es deren Gesundheit beeinträchtigen. Während bei Körnermais bereits ein mehrjähriges Monitoring der MykotoxinBelastung durchgeführt wurde, gab es bisher noch keine solche Untersuchung bei Silomais.

Sonntag, 3. Juni, 9.30 Uhr

Breitenhof-Tagung 2012

Steinobstzentrum Breitenhof in Wintersingen BL

Referate • Begrüssung zur Breitenhof-Tagung Lukas Bertschinger, Vizedirektor Agroscope Changins-Wädenswil ACW

Betriebsrundgang • Internationale Trends im Süsskirschenanbau – für Schweiz? • Bewässerung von Süsskirschen – Wie viel? Wie oft? • Kirschessigfliege und Kirschenfliege – auf einen Schlag?

• Ausblick auf die Schweizer Steinobsternte und Vermarktung 2012 Hansruedi Wirz, Früchtezentrum Basel

Ausstellung und Infostände Informationen – Gespräche – Gemütlichkeit www.agroscope.ch

Schweizerische Eidgenossenschaft Confédération suisse Confederazione Svizzera Confederaziun svizra

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Eidgenössisches Volkswirtschaftsdepartement EVD Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW

Aktuell

Internetlinks

Veranstaltungen

Datenbank zu Stoffflüssen und Rohstoffabbau www.materialflows.net Das vom SERI (Sustainable Europe Research Institute) und vom Wuppertal Institut für Klima, Umwelt und Energie verwaltete Online-Portal stellt Daten zu Stoffflüssen und Rohstoffabbau auf nationaler Basis zur Verfügung. Die Datenbank enthält Daten von mehr als 200 Ländern über den Zeitbereich von 1980 bis 2008.

Mai 2012 09. – 10.05.2012 Landtechnik im Alpenraum Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Feldkrich, Oesterreich 10.05.2012 Foodle.ch die interaktive Plattform für Lebensmittel Agroscope Liebefeld-Posieux ALP-Haras Liebefeld, Bern Juni 2012 03.06.2012 Breitenhof-Tagung 2012 Agroscope Changins-Wädenswil ACW Steinobstzentrum Breitenhof, Wintersingen

Vor schau Juni 2012 / Heft 6 Im Rahmen des Reformprozesses der Direktzahlungen sind sich Umweltkreise, Wirtschaftsverbände und bäuerliche Organisationen uneinig über die Zukunft der Tierbeiträge. Der Artikel «Welche Auswirkung hat die Umlagerung der tierbezogenen Direktzahlungen?» präsentiert Resultate aus Modellrechnungen zu diesem Thema. (Foto: BLW)

••Welche Auswirkung hat die Umlagerung der tierbezogenen Direktzahlungen?, Stefan Mann et al., ART und BLW

08. – 10.06.2012 OpenART12 – Forschungsfest Landwirtschaft Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Reckenholz, Zürich-Affoltern 13.06.2012 Führung im Unkrautgarten Agroscope Changins-Wädenswil ACW Wädenswil 21. – 22.06.2012 Abschlusstagung BIOBIO Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Engelberg Juli 2012

••Untersuchung der Resistenz gegen Pilzkrankheiten in transgenen Weizenlinien im Feldversuch, Fabio Mascher et al., ACW, Delley Samen und Pflanzen DSP, ETH Zürich und Universität Zürich

27. – 29.07.2012 Eurocheval Offenburg Schweizerisches Nationalgestüt SNG Offenburg, Deutschland

••Bt-Mais – Ein möglicher Beitrag zur Integrierten Produktion in Europa?, Michael Meissle et al., ART

August 2012

••Wirkung eines Konservierungsmittels bei Feuchtheu – Ergebnisse von 2011, Ueli Wyss, ALP-Haras ••Einfluss von Jahreszeit und Fütterung auf die Methan emissionen aus Schweizer Milchviehgülle, Sabrina Sträfl et al., ETH Zürich und ART ••Lässt sich Wasser-Kreuzkraut in landwirtschaftlichem Grasland kontrollieren? , Matthias Suter et al., ART und AGFF ••Liste der empfohlenen Getreidesorten für die Ernte 2013

13.08.2012 InfoTag Arznei- und Gewürzpflanzen Agroscope Changins-Wädenswil ACW Agroscope ACW, domaine de Bruson

Informationen: Informationen: www.agroscope.admin.ch/veranstaltungen www.agroscope.admin.ch/veranstaltungen

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Tage der offenen Tür Forschungsanstalt ART Reckenholzstr. 191, Zürich-Affoltern Freitag, 8. Juni,17–23 Uhr Sonntag, 10. Juni, 10–16 Uhr •Rapslabyrinth, Kartoffeln selber ausgraben, Blick in den Boden •20 Posten, Vorträge, Science Slam •Festbeiz, Aussichts-Plattform, Gewächshaus-Lounge