CicerAtoPs:Cicer arietinum und Secale cereale – Anpassung an den Klimawandel durch Entwicklung trockentoleranter Pflanzenbausysteme
Einleitung
Der Klimawandel führt zu Veränderungen der Wetterverhältnisse. Neue Niederschlagsmuster entstehen, kombiniert mit steigenden Temperaturen, was zu Dürreperioden führt. Diese wirken sich negativ auf die Ertragsbildung von Kulturpflanzen aus und verursachen Ertragseinbußen, insbesondere bei regenabhängigem Anbau. Dadurch wird das Spektrum der anbaubaren Pflanzen für viele Landwirte, die ohnehin unter schwierigen Bedingungen wirtschaften, eingeschränkt. Dies kann sowohl die Existenzgrundlage als auch die Ernährungssicherheit gefährden.
Es ist daher wichtig, neue Anbaumethoden und Fruchtfolgesysteme zu entwickeln, die an Trockenheit und die Belastungen durch den Klimawandel angepasst sind, gleichzeitig umweltfreundlich und lokal resilient.
Die Kichererbse ist die am zweithäufigsten konsumierte Leguminose weltweit. Europa produziert derzeit nur 4 % der globalen Kichererbsenernte. Das Interesse an einer Ausweitung der Produktion zur Deckung des lokalen Bedarfs wächst, insbesondere im Bereich des ökologischen Landbaus.
Die Pflanze ist widerstandsfähig gegenüber den zentralen Stressfaktoren des Klimawandels (extreme Temperaturen und Trockenheit). Zudem benötigt sie als Leguminose in der Regel keinen mineralischen Stickstoffdünger und verfügt über Stickstoff-Fixierungskapazitäten. Dies reduziert den Bedarf an Stickstoffdüngung und steigert gleichzeitig die Erträge nachfolgender Kulturen in der Fruchtfolge. Darüber hinaus kann sie die Biodiversität in der Agrarlandschaft fördern. Damit leistet die Kichererbse einen Beitrag zu nachhaltigen, produktiven Agrarsystemen.
Die Kichererbse könnte besonders in den nordostdeutschen Tieflagen erfolgreich angebaut werden. Mit den durch den Klimawandel bedingten steigenden Temperaturen besitzt Deutschland die richtigen Voraussetzungen für den Anbau von Kichererbsen: weniger Frosttage, eine längere Vegetationsperiode und abnehmende Niederschläge im Frühjahr und Sommer. Damit könnten die Anbaubedingungen künftig in Deutschland erfüllt werden, wodurch die Kichererbse eine sinnvolle Alternative innerhalb der Fruchtfolge darstellt, insbesondere als Ersatz für Kulturen wie Winterraps, die unter extremeren Umweltbedingungen leiden.
Einschränkungen für die Kichererbsenproduktion
Obwohl Kichererbsen große Temperaturschwankungen vertragen und ein optimales Temperaturfenster von 10–30 °C besitzen, können Trockenheit und Hitzestress die Erträge um bis zu 70 % reduzieren. Besonders kritisch wirken sich hohe Temperaturen (>32 °C) während der generativen Phase und Schotenbildung aus, die Ertragsverluste von bis zu 80 % verursachen können.
Ein weiteres großes Problem ist die Konkurrenz durch Unkräuter, insbesondere im bewässerten Anbau, die Ertragseinbußen von bis zu 75 % verursachen können. Da in Deutschland keine geeigneten Herbizide zur Verfügung stehen und diese im ökologischen Anbau ohnehin nicht eingesetzt werden dürfen – dem Bereich, in dem das größte Potenzial für die Ausweitung der Kichererbsenproduktion besteht –, wird der mechanische Pflanzenschutz empfohlen.
Projektziel
Deutschland besitzt das Potenzial, den Anbau von Kichererbsen deutlich zu steigern. CicerAtoPs hat das Ziel, Methoden und Wege zur Ertragssteigerung zu entwickeln, die bisher durch drei Hauptfaktoren limitiert wurden:
a) unzureichende Wasserversorgung, insbesondere während der Keimung, b) mangelnde Unkrautkontrolle, und c) flach ausgebildete Wurzelsysteme.
Untersucht wird der Einfluss von:
1. gezielter Bewässerung,
2. organischer Düngung und Erhöhung des Humusgehaltes durch Stroh- und Zwischenfruchtmanagement,
3. mechanischer Unkrautregulierung mittels einer Maishacke.
Ziel ist es, konkrete Handlungsempfehlungen für Landwirte mit trockenen und/oder sandigen Böden zu entwickeln. Zudem wird geprüft, welchen Effekt die Kichererbse auf Bodeneigenschaften und Bodenfeuchtigkeit hat. Die Kichererbse wird in eine lokal typische Fruchtfolge integriert.
Die Eignung für den Anbau und die Auswirkungen auf die Bodenfruchtbarkeit werden mit Winterroggen verglichen, einer ertragreichen, wassereffizienten Kultur, die in nahezu allen Fruchtfolgen der Zielregion genutzt wird. Der Roggenertrag wird in jeder Vegetationsperiode ebenfalls erhoben, um die potenzielle Stickstoffbereitstellung der Kichererbse für nachfolgende Kulturen zu bewerten.
Forschungsfragen
Lässt sich der Unkrautdruck in Kichererbsen durch mechanische Regulierung (verschiedene Reihenweiten) kontrollieren, sodass keine Ertragseinbußen durch unzureichendes Unkrautmanagement entstehen?
Kann durch Mulchen einer Zwischenfrucht (zwei Sorten) und a) Belassen der Mulchschicht an der Oberfläche oder b) Einarbeiten der Zwischenfrucht vor der Aussaat die Bodenfeuchte erhöht und damit der Bewässerungsbedarf reduziert werden? Zudem: Welchen Einfluss hat die Art des Mulchs auf das Unkrautwachstum und dessen Unterdrückung?
Kann der Ertrag durch gezielte Bewässerung zu Beginn der Vegetation und vor der Blüte gesteigert werden?
Lassen sich Ertragsverluste durch Trockenheit bei Kichererbsen und Roggen durch höhere Humusgehalte kompensieren?
Beeinflusst Bewässerung die Wurzeltiefe? Entwickeln Kichererbsen tiefere Wurzelsysteme als Roggen, und wie wirkt sich Bewässerung auf das Wurzelwachstum und den Ertrag aus?
Versuchsstandort
Brandenburg ist ein Bundesland im Nordosten Deutschlands, das Berlin umgibt und überwiegend aus Agrar- und Waldflächen besteht. Es ist durch sandige, glaziale Böden mit geringer Wasserspeicherkapazität geprägt. Brandenburg ist eines der trockensten Bundesländer mit deutlich geringeren Niederschlägen (<600 mm) als andere Regionen. Aufgrund der hohen potenziellen Evapotranspiration übersteigen die Wasserverluste regelmäßig die Niederschläge, sodass ein negatives klimatisches Wasserbilanzsaldo entsteht. Dürreperioden treten besonders im Spät- und Frühjahr auf. Seit 1971 steigt die Zahl der Tage mit Bodenfeuchte <50 % stark an. Brandenburg gilt daher als aride Region und als besonders klimawandelgefährdet.
Methodik
Das Projekt wird an der Lehr- und Forschungsstation für Pflanzenwissenschaften der Humboldt-Universität zu Berlin in Thyrow, 30 km südlich von Berlin, durchgeführt. Die dominierende Bodenart ist Braunerde mit einem Sandanteil von über 80 % im Unterboden. Die geringe Wasserverfügbarkeit wirkt ertragsbegrenzend. Der mittlere Jahresniederschlag beträgt 510 mm, die Durchschnittstemperatur 9,2 °C.
Es werden zwei Versuche durchgeführt:
Dauerfeldversuch „Düngungs- und Bewässerungsversuch D1“ (bestehend seit 1937): Hier wird ein Langzeitversuch mit den Faktoren Bewässerung, Düngung und Fruchtfolge (Knaulgras – Kartoffeln – Winterweizen – Kichererbsen – Winterroggen) betrieben. 2023 ersetzte die Kichererbse den Winterraps, da dieser durch klimatische Einflüsse (Dürre) erhebliche Ertragseinbußen erlitt und nicht mehr als geeignete Kultur angesehen wird. Aktives Unkrautmanagement erfolgt, jedoch nicht als Behandlungsfaktor (Reihenabstand 50 cm).
Alle Kulturen sind jährlich in den Unterparzellen vorhanden. Für dieses Projekt werden die folgenden 4 Varianten untersucht, jeweils für a) Kichererbse und b) Winterroggen.
Intercrop-Versuch: Ein neu angelegter Versuch mit zwei Zwischenfrüchten (Phacelia und Gelbsenf), die vor den Kichererbsen angebaut werden. Hierbei wird untersucht:
Faktor 1: Handhabung der Zwischenfrucht (Einarbeitung in den Boden vs. Häckseln und Belassen als Mulchschicht).
Faktor 2: Art der Zwischenfrucht (Phacelia / Gelbsenf). → Daraus ergeben sich 4 Varianten, jeweils 4-fach wiederholt (=16 Parzellen). Der Versuch befindet sich in unmittelbarer Nähe zum Dauerfeldversuch D1. Im Unterschied zu D1 wird hier die Unkrautbekämpfung mit einer Hacke bei 37,5 cm Reihenabstand durchgeführt.
Das Projekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMELH) auf Grundlage eines Beschlusses des Deutschen Bundestages über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Innovationsförderprogramms gefördert. Das Projekt begann im August 2024 und läuft bis August 2027. Es wird von der Humboldt-Universität zu Berlin durchgeführt.
