Gräser auf Grenzertragsflächen züchten – der Weg für effektive Biomasse-Anbaupflanzen
Biomasse-Anbaupflanzen, die zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt werden können, werden vermutlich einen größeren Anteil des europäischen Energiemixes ausmachen, wobei eine erhöhte Verfügbarkeit von Biomasse dem Wachstum und der Entwicklung des gesamten biobasierten Sektors zugutekommt. Aber wie lassen sich die besten Pflanzensorten für die Produktion feststellen und selektiv züchten? Das Team des Projekts GRASSMARGINS ergründete diese Frage in Bezug auf mehrjährige Gräser – diese Gräser nutzen schon jetzt Rohstoffe effizienter als viele andere Pflanzen und wachsen auf Grenzertragsboden, auf dem sich die Züchtung konventioneller Anbaupflanzen schwierig oder nicht profitabel gestaltet. „Das Ziel von GRASSMARGINS bestand darin, im Vorfeld langfristiger Zuchtprogramme potenzielle Merkmale zu evaluieren sowie Kriterien zu identifizieren, die zur Auswahl von Gräsern angewandt werden können“, sagt Projektkoordinatorin Susanne Barth von der irischen Behörde Teagasc - The Agriculture and Food Development Authority. Die aus acht Ländern bestehende EU-Kooperation, die im November 2015 zu Ende ging, beinhaltete Partner in China und Russland, welche die Analyse von widerstandsfähigen Grasarten aus Asien und Europa ermöglichten. Hierzu zählten die fünf Grasarten Miscanthus, Festuca, Festulolium, Phalaris und Dactylis. Die Erstellung eines „Keimplasma“-Katalogs Die Untersuchung der Gräser auf genetischer Ebene ermöglichte dem Team die Identifizierung einiger wichtiger Regulatoren für die Dürre- und Überschwemmungstoleranz. „Wir haben außerdem eine „Keimplasma“-Sammlung zu all unseren Projektarten erstellt – eine lebendige genetische Saatgutressource. Im Falle von Miscanthus ermöglichte uns das Next-Generation-Sequenzierungsverfahren die Einordnung des Keimplasmas in Genpools bezüglich einer selektiven Zucht“, sagt Barth. Es wurden 29 unterschiedliche Miscanthus-Sorten aus den Genpools ausgewählt, auf die die GRASSMARGINS-Partner zugreifen konnten und erfolgreich in vitro für Gewächshausexperimente kultiviert. Darüber hinaus generierte und testete das Projektteam ebenfalls neue Miscanthus-Kreuzungen sowie vier weitere Grasarten. Über Feldversuche auf Grenzertragsflächen in Irland, Dänemark, Schweden, Frankreich, Russland und Polen wurde die Toleranz gegenüber Salz, Dürre, Überschwemmung sowie Kälte und Frost getestet und es zeigte sich eine große Variation zwischen den Sorten. John Finnan, Forscher im Bereich Bioenergie und Getreide bei Teagasc, berichtet: „Riesen-Schwingelgras wies die größte Salztoleranz auf und Rohrglanzgras die geringste. Im Hinblick auf die Dürretoleranz erwiesen sich Riesen-Schwingelgras und die Gattung Festulolium als am besten geeignet; im Hinblick auf Überflutungen erwiesen sich Miscanthus und Chinaschilfgras als am besten angepasst und Miscanthus-Sorten zeigten Potenzial für die Kältetoleranz.“ Erträge auf Grenzertragsflächen Tatsächlich, so Finnan, „haben die Resultate gezeigt, dass die über Grenzertragsflächen erzielten Graserträge nicht immer geringer sind, als Erträge von gutem landwirtschaftlichen Land und dass unter gewissen Umständen die Graserträge von Grenzertragsflächen höher sein können.“ Dies wurde insbesondere bei Miscanthus-Erträgen festgestellt. „Manche mehrjährigen Grasarten sind von der Wasserverfügbarkeit bestimmt und können auf Grenzertragsböden, auf denen reichlich Wasser vorhanden ist, gute Erträge erzielen“, erklärt Finnan. Das GRASSMARGINS-Team stellte zudem fest, dass sich die Graserträge auf Grenzertragsböden durch die Hinzugabe von Stickstoffdünger stimulieren ließen. Die Verwendung von Düngemitteln kann sich aufgrund von Umweltschäden, die durch Stickstoffe verursacht werden, welche in das Abwasser gelangen, als problematisch erweisen. Es wurde jedoch entdeckt, dass die Auswaschung im Vergleich zu einjährigen Kulturen aufgrund der tiefen Wurzelsysteme und der mehrjährigen Landbedeckung minimiert wird. „Dieses Ergebnis hat sehr große Bedeutung, da Einschränkungen bezüglich der Anwendung hoher Stickstoffmengen auf einjährige Pflanzen Land, das sich bislang für die Ernteproduktion als ertragreich erwiesen hat, in Grenzertragsboden verwandeln könnten“, erklärt Finnan. „Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass eine Umstellung solcher Flächen auf den Anbau mehrjähriger Gräser bei geringfügigen Stickstoffverlusten weiterhin ertragreich sein kann.“
Schlüsselbegriffe
Gräser, Biomasse, mehrjährig, Anbaupflanzen, Grenzertragsfläche, GRASSMARGINS, Miscanthus, Keimplasma, Bioraffinerie, Bioökonomie
