Grundlagen Pflanzenbau, Pflanzenschutz und Agrarökologie – Gartenbau PDF

GRUNDLAGEN PFLANZENBAU, PFLANZENSCHUTZ UND AGRARÖKOLOGIE – GARTENBAU DLBGBGPPAG01 GRUNDLAGEN PFLANZENBAU, PFLANZENSCHUTZ UND AGRARÖKOLOGIE – GARTENBAU  IMPRESSUM Herausgeber: IU Internationale Hochschule GmbH IU International University of Applied Sciences Juri-Gagarin-Ring 15...

GRUNDLAGEN PFLANZENBAU, PFLANZENSCHUTZ UND AGRARÖKOLOGIE – GARTENBAU DLBGBGPPAG01 GRUNDLAGEN PFLANZENBAU, PFLANZENSCHUTZ UND AGRARÖKOLOGIE – GARTENBAU  IMPRESSUM Herausgeber: IU Internationale Hochschule GmbH IU International University of Applied Sciences Juri-Gagarin-Ring 152 D-99084 Erfurt Postanschrift: Albert-Proeller-Straße 15-19 D-86675 Buchdorf [email protected] www.iu.de DLBGBGPPAG01 Versionsnr.: 001-2024-0731 Konzept: IU Internationale Hochschule GmbH Verfasser: Robert Simon; Manuela Gaßner Coverbild: Erstellt mit Midjourney im Auftrag der IU, 2024, unter der Nutzung des Prompts: „A photo of an L-shaped garden wall with stone blocks, seating, and flower beds on top in beautiful Guernsey. The photo shows the garden wall and flower beds in the style of Guernsey. HD resolution photography --ar 16:9 --v 6.0“ © 2024 IU Internationale Hochschule GmbH Dieses Lernskript ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten. Dieses Lernskript darf in jeglicher Form ohne vorherige schriftliche Genehmigung der IU Internationale Hochschule GmbH (im Folgenden „IU“) nicht reproduziert und/oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet wer- den. Die Autor:innen/Herausgeber:innen haben sich nach bestem Wissen und Gewissen bemüht, die Urheber:innen und Quellen der verwendeten Abbildungen zu bestimmen. Sollte es dennoch zu irrtümlichen Angaben gekommen sein, bitten wir um eine dement- sprechende Nachricht. 2  INHALTSVERZEICHNIS GRUNDLAGEN PFLANZENBAU, PFLANZENSCHUTZ UND AGRARÖKOLOGIE – GARTENBAU Einleitung Wegweiser durch das Studienskript................................................. 6 Literaturempfehlungen............................................................ 7 Übergeordnete Lernziele.......................................................... 9 Lektion 1 Kulturpflanze und Pflanzenbau 11 1.1 Historische Entwicklung und Fortschritte im Pflanzenbau........................ 12 1.2 Morphologie der Kulturpflanzen............................................... 14 1.3 Standort, Klima, Witterung.................................................... 20 1.4 Grünland und Sonderkulturen................................................ 25 Lektion 2 Gartenbauliche Kulturpflanzen 27 2.1 Gemüsebau................................................................. 29 2.2 Zierpflanzen und Freilandzierpflanzen......................................... 36 2.3 Obstbau.................................................................... 44 2.4 Baumschule................................................................. 51 Lektion 3 Pflanzenbestand und Ertragsbildung 59 3.1 Arten- und Sortenwahl....................................................... 60 3.2 Bodenbearbeitung........................................................... 62 3.3 Aussaat und Düngung........................................................ 70 3.4 Ernte....................................................................... 75 3.5 Fruchtfolgen................................................................ 77 Lektion 4 Pflanzenzüchtung 81 4.1 Domestikation der Kulturpflanzen............................................. 82 4.2 Biologische Grundlagen...................................................... 84 4.3 Populationsgenetik.......................................................... 86 4.4 Selektion.................................................................... 87 4.5 Züchtungsverfahren.......................................................... 89 3  Lektion 5 Pflanzenschutz 95 5.1 Chemisch-synthetischer Pflanzenschutz und biologische Schädlingsbekämpfung.. 97 5.2 Schadursachen an Kulturpflanzen............................................ 100 5.3 Schadursache-Pflanze-Umwelt-Beziehungen.................................. 106 5.4 Zusammensetzung, Zulassung und wichtige Wirkstoffgruppen chemisch-syntheti- scher Pflanzenschutzmittel...................................................... 108 5.5 Rechtsgrundlagen und gute fachliche Praxis im Pflanzenschutz................. 111 Lektion 6 Agrarökologische Grundlagen 115 6.1 Biotische Interaktionen, Biozönosen und Biodiversität......................... 116 6.2 Energie- und Stoffflüsse im Agrarökosystem................................... 120 6.3 Globaler Wasser-, Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf.......................... 122 6.4 Bedeutung von Feldgehölzen und Biotopvernetzung........................... 127 6.5 Agrarökologische Interaktion mit Globalisierung und Klimawandel.............. 130 Anhang Literaturverzeichnis............................................................. 134 Abbildungsverzeichnis.......................................................... 141 4 EINLEITUNG  HERZLICH WILLKOMMEN WEGWEISER DURCH DAS STUDIENSKRIPT Dieses Studienskript bildet die Grundlage Ihres Kurses. Ergänzend zum Studienskript ste- hen Ihnen weitere Medien aus unserer Online-Bibliothek sowie Videos zur Verfügung, mit deren Hilfe Sie sich Ihren individuellen Lern-Mix zusammenstellen können. Auf diese Weise können Sie sich den Stoff in Ihrem eigenen Tempo aneignen und dabei auf lerntyp- spezifische Anforderungen Rücksicht nehmen. Die Inhalte sind nach didaktischen Kriterien in Lektionen aufgeteilt, wobei jede Lektion aus mehreren Lernzyklen besteht. Jeder Lernzyklus enthält jeweils nur einen neuen inhaltlichen Schwerpunkt. So können Sie neuen Lernstoff schnell und effektiv zu Ihrem bereits vorhandenen Wissen hinzufügen. In der IU Learn App befinden sich am Ende eines jeden Lernzyklus die Interactive Quizzes. Mithilfe dieser Fragen können Sie eigenständig und ohne jeden Druck überprüfen, ob Sie die neuen Inhalte schon verinnerlicht haben. Sobald Sie eine Lektion komplett bearbeitet haben, können Sie Ihr Wissen auf der Lern- plattform unter Beweis stellen. Über automatisch auswertbare Fragen erhalten Sie ein direktes Feedback zu Ihren Lernfortschritten. Die Wissenskontrolle gilt als bestanden, wenn Sie mindestens 80 % der Fragen richtig beantwortet haben. Sollte das einmal nicht auf Anhieb klappen, können Sie die Tests beliebig oft wiederholen. Wenn Sie die Wissenskontrolle für sämtliche Lektionen gemeistert haben, führen Sie bitte die abschließende Evaluierung des Kurses durch. Die IU Internationale Hochschule ist bestrebt, in ihren Skripten eine gendersensible und inklusive Sprache zu verwenden. Wir möchten jedoch hervorheben, dass auch in den Skripten, in denen das generische Maskulinum verwendet wird, immer Frauen und Män- ner, Inter- und Trans-Personen gemeint sind sowie auch jene, die sich keinem Geschlecht zuordnen wollen oder können. 6  LITERATUREMPFEHLUNGEN Hierbei handelt es sich um Standardwerke und vertiefende Literatur zum jeweiligen Kurs, die nicht prüfungsrelevant sind und nicht zwingend in den Datenbanken der Bibliothek verfügbar sein müssen. Vorhandene Titel sind mit einem Link versehen. ALLGEMEIN Diepenbrock, W., Ellmer, F. & Léon, J. (2016). Ackerbau, Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung (4. Aufl.). Eugen Ulmer. http://search.ebscohost.com.pxz.iubh.de:8080/login.aspx?dire ct=true&db=cat05114a&AN=ihb.50770&site=eds-live&scope=site Doleschel, P. & Frahm, J. (Hrsg.) (2014). Die Landwirtschaft. Landwirtschaftlicher Pflanzen- bau (13. Aufl.). BLV. http://search.ebscohost.com.pxz.iubh.de:8080/login.aspx?direct=t rue&db=cat05114a&AN=ihb.52954&site=eds-live&scope=site Hallmann, J. & von Tiedemann, A. (2019). Phytomedizin. Grundwissen Bachelor. Eugen Ulmer. http://search.ebscohost.com.pxz.iubh.de:8080/login.aspx?direct=true&db=cat 05114a&AN=ihb.50771&site=eds-live&scope=site Martin, K. & Sauerborn, J. (2006). Agrarökologie. Eugen Ulmer. http://search.ebscohost.co m.pxz.iubh.de:8080/login.aspx?direct=true&db=cat05114a&AN=ihb.50774&site=eds-li ve&scope=site LEKTION 1 Kaplan, D. R. (2001). The science of plant morphology: definition, history, and role in modern biology. American Journal of Botany, 88(10), 1711–1741. http://search.ebscoh ost.com.pxz.iubh.de:8080/login.aspx?direct=true&db=edsjsr&AN=edsjsr.3558347&site =eds-live&scope=site LEKTION 2 Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). (2021). Der Gartenbau in Deutschland. Auswertung des Gartenbaumoduls der Agrarstrukturerhebung 2016, Ber- lin. (im Internet verfügbar) LEKTION 3 Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (2015). Bodenbearbei- tung und Bestellung. Definition von Bodenbearbeitungs- und Bestellsystemen. (im Inter- net verfügbar) 7  LEKTION 4 Grossniklaus, U., Messmer, M., Peter, R., Romeis, J. & Studer, B. (2020). Pflanzenzüchtung – von klassischer Kreuzung bis Genom-Editierung. Swiss Academies Factsheet, 15(3). htt p://search.ebscohost.com.pxz.iubh.de:8080/login.aspx?direct=true&db=edsbas&AN=e dsbas.5D7DE286&site=eds-live&scope=site LEKTION 5 Pflanzenschutzgesetz. (2012). Pflanzenschutzgesetz vom 6. Februar 2012 (BGBI. I S. 148, 1281), das zuletzt durch Artikel 2 Absatz 15 des Gesetzes vom 20. Dezember 2022 (BGBI. I S. 2752) geändert worden ist. (im Internet verfügbar) LEKTION 6 Howden, S. M., Soussana, J.-F., Tubiello, F. N., Chhetri, N., Dunlop, M. & Meinke, H. (2007). Adapting Agriculture to Climate Change. PNAS, 104(50), 19691–19696. http://search.eb scohost.com.pxz.iubh.de:8080/login.aspx?direct=true&db=edsjsr&AN=edsjsr.2545077 7&site=eds-live&scope=site 8  ÜBERGEORDNETE LERNZIELE Der Kurs Grundlagen Pflanzenbau, Pflanzenschutz und Agrarökologie vermittelt Dir eine Übersicht über die wichtigsten Voraussetzungen und Einflussfaktoren erfolgreicher landwirtschaftlicher Produktion. Zudem wird ein Überblick über die Ziele und Methoden der Pflanzenzüchtung gegeben und es werden Aspekte des Pflanzenschutzes erörtert. Überdies soll ein Verständnis für die Interaktionen agrarwirtschaftlichen Wirtschaftens mit dem Agrarökosystem vermittelt werden. Zunächst werden die historische Entwicklung des Pflanzenbaus sowie bedeutende acker- bauliche Konzepte und anschließend die wichtigsten landwirtschaftlichen Kulturpflanzen der gemäßigten Breiten, ihre Standortansprüche und pflanzenbaulichen Besonderheiten behandelt. Aufbauend auf diesen Kenntnissen werden die wichtigsten Einflussfaktoren erfolgreicher pflanzenbaulicher Produktion, z. B. Arten- und Sortenwahl, Fruchtfolgege- staltung, Bodenbearbeitung, Aussaat, Düngung sowie Ernte und Lagerung, erläutert. Ergänzend dazu werden die biologischen Grundlagen der Pflanzenzüchtung erläutert und die wichtigsten klassischen Züchtungsverfahren vorgestellt. Es werden die Schadursachen an Kulturpflanzen behandelt und im Weiteren die bedeutendsten Methoden der Beikraut- und Schaderregerbekämpfung erläutert. Das erarbeitete Wissen wird abschließend in den gesetzlichen Rahmen eingeordnet. In der letzten Lektion werden die positiven und mögliche unerwünschte Wechselwirkun- gen von Pflanzenbau und Agrarökosystem sowie die wichtigsten Ökosystemdienstleistun- gen der Landwirtschaft umrissen, wobei auch die Bedeutung globaler Stoffkreisläufe und der Biodiversität für die Landwirtschaft behandelt wird. Die erworbenen Kenntnisse wer- den Dir helfen, die Interaktionen von Landwirtschaft und Agrarökosystem kritisch zu reflektieren. 9  LEKTION 1 KULTURPFLANZE UND PFLANZENBAU LERNZIELE Nach der Bearbeitung dieser Lektion wirst Du in der Lage sein,... – die Bedeutung und historische Entwicklung der Landwirtschaft zu erklären. – den grundlegenden Aufbau und die Organe von Nutzpflanzen zu erläutern. – die Bedeutung von Standort, Klima und Witterung für die landwirtschaftliche Produk- tion zu charakterisieren. – die Grünlandbewirtschaftung von der Ackerfutterproduktion abzugrenzen.  1. KULTURPFLANZE UND PFLANZENBAU Einführung Der Anbau von landwirtschaftlichen Kulturpflanzen als Nahrungsmittel, als Futter für die Tierhaltung oder als nachwachsende Rohstoffe zur stofflichen oder energetischen Verwer- tung ist die Existenzgrundlage der Menschheit, so wie wir sie kennen. Die Bedeutung der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion wird in Anbetracht einer wachsenden Weltbevöl- kerung sowie globaler Probleme wie Unter- und Mangelernährung in Zukunft noch weiter steigen. In wirtschaftlich entwickelten Nationen wird Pflanzenbau (Ackerbau) mit einem hohen Input an Betriebsmitteln (z. B. Maschineneinsatz, Mineraldünger, Pflanzenschutzmittel) betrieben. Diese überwiegend unter Einsatz fossiler und damit nicht erneuerbaren Res- sourcen bereitgestellten Betriebsmittel möglichst effizient einzusetzen und zugleich hohe Ertragsniveaus zu halten, ist eine der Kernherausforderungen der Landwirtschaft. Dane- ben sind der Erhalt und verantwortungsvolle Umgang mit weiteren, teilweise nicht wie- derherstellbaren Ressourcen, wie Boden, Klima, Biodiversität, wesentliche Aufgaben modernen Ackerbaus. Diese Lektion befasst sich mit der historischen Entwicklung des Ackerbaus, mit dem inne- ren Aufbau von Pflanzen sowie mit der Bedeutung des Standorts, des Klimas und der Wit- terung und damit mit den Grundlagen für landwirtschaftliche Pflanzenproduktion. Hinzu kommt eine Übersicht über Sonderformen des Ackerbaus, insbesondere die Grünlandbe- wirtschaftung zur Futterproduktion. 1.1 Historische Entwicklung und Fortschritte im Pflanzenbau Der Anbau von Wildpflanzen und damit die Domestizierung der ersten Pflanzen begann vor etwa 13.000 Jahren nach dem Ende der letzten Eiszeit. Die Urformen des heutigen Getreides wurden wahrscheinlich vor etwa 7.000 Jahren in Mesopotamien (u. a. auf dem Gebiet des heutigen Irak und der heutigen Türkei (Heun et al., 1997)) erstmals gezielt aus- gewählt und unter kontrollierten Bedingungen angebaut (Miedaner, 2014, S. 20–22). Weil Pflanzenbau der Pflanzenbau mehr Menschen ernähren kann als eine Lebensweise als Jäger und Unter Pflanzenbau ver- Sammler und die gestiegene Weltbevölkerung nicht wieder ohne Weiteres durch Jagen steht man die landwirt- schaftliche Primärproduk- und Sammeln ernährt werden könnte, ist die Menschheit untrennbar mit der Landwirt- tion auf Acker oder schaft verbunden (Harari, 2019, S. 112–114). Dieser Kurs befasst sich in erster Linie mit Grünland. dem Pflanzenbau auf Ackerstandorten (Ackerbau). Die ersten Kulturpflanzen entstammten den Wildpflanzen Wildemmer (Triticum dicoccoi- des), Wildeinkorn (Triticum boeoticum) und der wilden Gerste (Hordeum vulgare subsp. spontaneum). Diese frühen Kulturgetreide unterschieden sich sehr stark von den heute 12 verbreiteten Kulturformen des Weizens (Weich- oder Saatweizen (Triticum aestivum), Hart- weizen (Triticum durum)) und der Gerste (Hordeum vulgare subsp. vulgare), z. B. durch wesentlich größere Körner, fehlende Grannen beim Weichweizen und ein größeres Korn- Stroh-Verhältnis. Die Unterschiede lassen sich an den heute teilweise angebauten (aber bereits züchterisch bearbeiteten) Formen des Einkorns noch nachvollziehen (für einen Vergleich der verschiedenen Getreidearten s. bspw. die Internetseite Getreide.org.). Den größten Teil der Menschheitsgeschichte wurde Pflanzenbau äußerst extensiv als Feld- bau betrieben. Dabei wurde Getreide ohne Geräte zur wendenden Bodenbearbeitung (Pflug), und damit ohne wesentliche Aufwendungen von Technologie und Energie, mit sehr großem Arbeitsaufwand ausschließlich mit Handwerkzeugen auf Flächen ausgesät. Der Feldbau wurde meist in mehr oder weniger großem Maße durch Nahrungsbeschaffung über Jagen und Sammeln ergänzt. Erst mit dem Aufkommen von Wendepflügen (etwa 3.000–1.000 v. Chr.) fand Ackerbau im eigentlichen Sinne statt, oftmals ergänzt durch land- wirtschaftliche Tierhaltung von domestizierten Tieren (Bogucki, 1993). Der größte Sprung in der Produktivität bis zum 19. Jahrhundert war die Entwicklung der Dreifelderwirtschaft, bei der die Ackerfläche in drei Teile eingeteilt wurde: ein Teil Brache, Brache ein Teil Wintergetreide und ein Teil Sommergetreide (wie in folgender Abbildung darge- Eine Brache ist ein aus wirtschaftlichen oder stellt). Die durch diesen Vorläufer der modernen Fruchtfolge erhöhte Nahrungsproduktion regenerativen Gründen führte zu einem starken Bevölkerungswachstum im mittelalterlichen Europa. ungenutztes Ackerstück. In der Brache der Dreifel- derwirtschaft wurde der Abbildung 1: Fruchtwechsel im Mittelalter natürliche Aufwuchs als Weide genutzt. Quelle: Robert Simon, 2023. 13  Erst durch die Entwicklung der Agrarwissenschaften als Wissenschaft und die darauffol- gende empirische Weiterentwicklung der Landwirtschaft (z. B. Entwicklung der Frucht- folge, Einsatz von Maschinen und Geräten, Mineraldüngung, chemisch-synthetischer Pflanzenschutz, gezielte Pflanzenzüchtung mit modernen Methoden) wurde der Grund- stein für die Ernährung der heutigen Weltbevölkerung gelegt (Evenson & Gollin, 2003). Durch den zunehmenden Einsatz von fossilen Energieträgern, die fortschreitende Techni- sierung, den gezielten Pflanzenschutz sowie die an den Standort und an den Nährstoffbe- darf der Kulturpflanzen angepasste, organische und mineralische Düngung konnten in den vergangenen 100 Jahren immense Ertragssteigerungen mit immer weniger menschli- cher Arbeitskraft realisiert werden. Die zukünftige Landwirtschaft steht allerdings vor besonderen Herausforderungen: die Ernährung einer weiterwachsenden Weltbevölkerung, der Klimawandel (an dem die Landwirtschaft durch die Emissionen klimawirksamer Gase mitbeteiligt, von dem sie gleichzeitig aber auch betroffen ist) und die Nutzung von natürlichen Ressourcen, die teilweise nicht wiederhergestellt werden können. Neben der Effizienzsteigerung müssen Nachhaltigkeitsaspekte in unterschiedlichste Berei- che des Wirtschaftens integriert werden, ohne die Erträge zu gefährden (Diepenbrock et al., 2016). Schließlich dient der Pflanzenbau und besonders der Ackerbau nicht nur der direkten und indirekten (über die Tierhaltung) Erzeugung von Nahrungsmitteln für den Menschen, sondern auch der Bereitstellung von regenerativen Energieträgern und nach- wachsenden Rohstoffen für die Industrie. 1.2 Morphologie der Kulturpflanzen Primärproduktion Neben dem genetischen Potenzial einer Pflanze zur Primärproduktion wird der Ertrag Als Primärproduktion eines Pflanzenbestands hauptsächlich von den Umweltbedingungen im Umfeld der bezeichnet man die Bil- dung von Biomasse durch Pflanze bestimmt. Diese Umweltbedingungen lassen sich mit landwirtschaftlichen Mana- Pflanzen, Algen und gementmaßnahmen beeinflussen (z. B. über Bodenbearbeitung, Düngung, Beikrautbe- bestimmte Bakterien mit- kämpfung). Diese Einflussnahme zur Erreichung der betriebs- und kulturartenspezifischen hilfe von Licht (Photosyn- these). Produktionsziele ist eine wesentliche Aufgabe des Agrarmanagements. Um Wirkungsme- chanismen der jeweiligen Managementmaßnahmen zu verstehen, ist die Kenntnis der bio- logischen Grundlagen und der Morphologie der Kulturarten unabdingbar. 14 Abbildung 2: Schematischer Bauplan höherer Pflanzen Quelle: Robert Simon, 2023, in Anlehnung an Diepenbrock et al., 2016, S. 139. Die meisten Kulturpflanzen im landwirtschaftlichen Pflanzenbau gehören den angiosper- men (bedecktsamigen) Gefäßpflanzen an, die sich in Sprossachse, Blatt und Wurzel glie- dern (s. obere Abbildung). 15  Abbildung 3: Morphologie und Anatomie der Wurzel Quelle: Robert Simon, 2023, in Anlehnung an Diepenbrock et al., 2016, S. 139. Das Wurzelsystem der Pflanzen (s. obere Abbildung) dient in erster Linie der Aufnahme von Wasser und Nährstoffen für die in der Pflanze ablaufenden physiologischen Prozesse sowie der Befestigung der Pflanze am Standort. Daneben gibt es noch weitere Funktionen, die teilweise für landwirtschaftliche Kulturarten relevant sind (z. B. Speichermedium bei Rüben). Die Wurzel unterscheidet sich vom Spross – neben der Wuchsrichtung nach unten in das Substrat (z. B. Boden) – durch die Blattlosigkeit, die Anwesenheit von Wurzelhaaren Endogen und ihre endogenen Verzweigungen. In der Botanik werden Teile einer Pflanze endo- gen genannt, die nicht Das Wurzelsystem der meisten zweikeimblättrigen (dikotylen) Angiospermen besteht aus aus Gewebeschichten an einer nach unten wachsenden Hauptwurzel, von der Seitenwurzeln (mit jeweils weiterer der Oberfläche der Pflan- Verzweigung) abzweigen. Im Gegensatz dazu bilden monokotyle Angiospermen größten- zenorgane entstehen, sondern aus dem Inneren teils ein Büschelwurzelsystem, bei dem die Hauptwurzel bereits früh abstirbt und durch der Pflanze herauswach- sproßbürtige Wurzeln ersetzt wird. sen. Im Zentrum der Pflanzenwurzel befinden sich die Leitbündel, die Wasser und anorgani- sche Nährstoffe von der Wurzel in den Spross und die Blätter (Xylem) und organische Pho- tosyntheseprodukte (z. B. Zucker) in Knospen und Wurzeln (Phloem) transportieren. Zwi- schen Xylem und Phloem liegt das Kambium, das Gewebe, das für das Dickenwachstum, also das Wachstum der Wurzel nach außen, verantwortlich ist. Gemeinsam bilden sie den Zentralzylinder. Das Perizykel ist die äußerste Zellschicht des Zentralzylinders, die eine bis mehrere Zelllagen dick sein kann. Aus dem Perizykel wachsen die Wurzelhaare heraus, die für den Großteil der Aufnahme von Wasser und anorganischen Nährstoffen verantwortlich sind. Die einschichtige Endodermis umschließt den Zentralzylinder. Durchlasszellen ermöglichen einen Stofftransport zwischen Zentralzylinder und Wurzelrinde, die sich außerhalb der Endodermis befindet und von der Rhizodermis begrenzt wird. 16 Abbildung 4: Morphologie und Anatomie der Sprossachse Quelle: Robert Simon, 2023, in Anlehnung an Diepenbrock et al., 2016, S. 139. Sprossachse und Blätter ergeben gemeinsam den Spross. Die Sprossachse (s. obere Abbil- dung) ist der meist oberirdisch wachsende Teil der Pflanze, der z. B. bei Getreide stabför- mig nach oben wächst und in Nodien (Knoten) und Internodien (Abschnitte zwischen den Nodien) unterteilt ist. Abhängig von der Pflanzenart können sich Sprossachsen in der Art und dem Umfang ihrer Verzweigung unterscheiden. Der Blattansatz befindet sich stets an den Nodien. Das Wachstum erfolgt ausgehend von den Meristemen der Sprossvegetati- onspunkte und an den sogenannten interkalaren Wachstumszonen im basalen Teil der interkalar Internodien. Diese Wachstumszonen sind für das Längenwachstum, z. B. bei Getreide, ver- auf bestimmte Zonen beschränkt antwortlich. Der prinzipielle Aufbau der Sprossachse ähnelt dem der Wurzel. Ausgehend von einem Zentralzylinder mit Leitbündeln folgt eine Rindenschicht sowie eine Epidermis, die die Sprossachse nach außen abschließt. 17  Abbildung 5: Morphologie und Anatomie des Blattes Quelle: Robert Simon, 2023, in Anlehnung an Diepenbrock et al., 2016, S. 139. Die Laubblätter bestehen aus Epiphyll (Oberblatt) mit Blattstiel und -spreite und Hypo- phyll (Unterblatt) mit Blattgrund und, falls vorhanden, Nebenblättern (s. obere Abbil- dung). Bei einkeimblättrigen Pflanzen stehen die Blätter wechselständig in zwei Zeilen, bei zweikeimblättrigen Arten können die Blätter auch in drei, fünf oder acht Reihen stehen. Der innere Aufbau von Laubblättern unterscheidet sich bei C3- und C4-Pflanzen, die Blät- ter verfügen jedoch immer über die Leitbündel sowie Gewebe (Palisaden- und Schwamm- parenchyme mit Atemhöhlen) und sind von einer Epidermis mit Kutikula (wachsartiger Überzug von Epidermiszellen) eingefasst. Während bei den C3-Pflanzen das Gewebe in Schichten aufgebaut ist, ist das Gewebe in C4-Pflanzen kranzartig um das Leitbündel ange- ordnet. An der Blattunterseite befinden sich zusätzlich Spaltöffnungen (Stoma, Stomata), über die der Gasaustausch zwischen dem Blattinneren und der Außenluft geregelt wird. 18 Abbildung 6: Morphologie und Anatomie von Blüte und Frucht C3- und C4-Pflanzen Die meisten Pflanzen sind sogenannte C3-Pflanzen. Überdies gibt es auch C4- Pflanzen (2–3 % aller Pflanzen, z. B. Mais), deren Photosynthese auf- grund ihres Stoffwechsels auch bei geringen CO2- Mengen läuft. C4-Pflanzen sind oft wassereffizient und bilden viel Biomasse. Quelle: Robert Simon, 2023, in Anlehnung an Diepenbrock et al., 2016, S. 139. Die Bildung von Blüten wird unter dem Einfluss von Licht (z. B. Tageslänge, Tag-Nacht- Wechsel, Erreichung einer kritischen Nachtlänge) und Temperatur (z. B. Einwirkung niedri- ger Temperaturen = Vernalisation) angeregt. Die Blüten entstehen an den Sprossvegetati- Vernalisation onspunkten, an denen ohne die genannten Umwelteinflüsse auch Blätter gebildet Als Vernalisation wird die Verursachung der Blüte werden. Wie in der oberen Abbildung zu sehen, bestehen Blüten meist aus Kelch- und Blü- durch längere Kälteperio- tenblättern (gemeinsam Blütenhülle) sowie Staubblättern (männliche Organe, Andro- den bezeichnet. zeum) und Fruchtblättern (weibliche Organe, Gynozeum). Männliche und weibliche Organe können in der gleichen Blüte vorkommen (zwittrige Blüte, einhäusige Pflanzen) oder in getrennten Blüten an der gleichen Pflanze (ebenfalls einhäusige Pflanzen). Ein Bei- spiel für eine einhäusige, getrennt geschlechtliche Pflanzenart ist Mais. Pflanzenarten, bei denen an der ganzen Pflanze entweder männliche oder weibliche Blüten zu finden sind, nennt man zweihäusig. Eine Blüte in Samenreife wird Frucht genannt, bei der der Fruchtknoten verdickt ist und einen bis mehrere Samen enthält. Die Frucht dient dem Schutz des Samens (dem Fort- pflanzungskörper mit Embryo und Nährgewebe, z. B. Getreidekorn) und kann nach der Art der Verbreitung der Samen eingeordnet werden. Wenn sich die Fruchtwand nach der Reife öffnet und die Samen herausfallen, spricht man von Öffnungsfrüchten (Streufrüchten), wenn die Fruchtwand geschlossen bleibt und als Ganzes abfällt, von Schließfrüchten. Bei- spiele für Streufrüchte sind Raps, Erbsen und Bohnen, Beispiele für Schließfrüchte sind Gerste, Weizen und Roggen. 19  1.3 Standort, Klima, Witterung Die pflanzliche Produktion findet immer auf einem Standort statt, der aus dem Boden, auf dem die Pflanze wächst, und der darüber liegenden Luftschicht besteht und durch vielfäl- Witterung tige Wechselbeziehung mit dem Klima, der Witterung und dem Wetter geprägt ist. Die Witterung ist das Wet- ter in einem bestimmten Zeitabschnitt auf einem Unterschiedliche Pflanzen haben unterschiedliche Ansprüche an ihren Standort. Neben bestimmten Gebiet. Das den Ansprüchen an Klima und Witterung, wie z. B. Niederschlagsmenge und Sonnentage, können mehrere Tage sind das hauptsächlich die Bodeneigenschaften. Auch weitere Eigenschaften wie Hang- sein (z. B. eine regneri- sche Witterung Ende April lage, Beschattung (z. B. durch einen nebenliegenden Wald) oder anthropogene Einflüsse in Süddeutschland), aber können sich auf die pflanzliche Produktion auswirken. auch längere Zeitab- schnitte oder Jahreszei- ten. Luft Wetter Das Wetter ist die Luft ist das Gasgemisch der Erdatmosphäre, das zu ca. 78 Vol.-% aus Stickstoff (N2), ca. 21 Beschreibung der augen- blicklichen Temperatur, Vol.-% aus Sauerstoff (O2), ca. 1 Vol.-% aus Argon (Ar) und 0,04 Vol.-% aus Kohlenstoffdi- des Niederschlags, des oxid (CO2) besteht. Weitere Gase sind in Spuren enthalten. Sauerstoff liegt in molekularer Sonnenscheins, der Wind- Form vor und ist zum größten Teil bei der Photosynthese aus Kohlenstoffdioxid und Was- verhältnisse etc. ser entstanden. Der Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft hat seit der Industrialisierung um 40 % zugenommen. Dieser Anstieg ist für die globale Erwärmung und den Klimawandel verantwortlich. Klima Das Klima ist der typische jährliche Ablauf der Witterung in einem geografischen Gebiet (z. B. ein Land, ein Bundesland, eine Stadt oder ein definiertes Gebiet um eine Klimamess- station). Es lässt sich anhand von Klimadiagrammen (vgl. folgende Abbildung) darstellen, die die durchschnittliche Temperatur für jeden Monat (hier dargestellt als rote Linie) sowie die durchschnittliche Niederschlagssumme für jeden Monat (hier dargestellt als blaue Bal- ken) angeben. Wenn verfügbar, werden für Klimadiagramme die Werte der letzten dreißig Jahre herangezogen und als „vieljähriges Mittel“ beschrieben (World Meteorological Orga- nization, 2017). In den vergangenen Jahren haben sich häufig stärkere Abweichungen vom vieljährigen Mittel 1961–1990 ergeben, die auf den Klimawandel zurückzuführen sind (Deutscher Wetterdienst, 2022a). Deshalb wird seit Ende 2020 die alte Referenzperiode 1961–1990 durch die Periode 1991–2020 ersetzt (Deutscher Wetterdienst, 2022b). Zusätz- lich werden weitere Informationen, wie die mittlere Jahrestemperatur, die mittlere Jah- resniederschlagssumme und der Name der Wetterstation (oder Stadtname) sowie die Höhe über dem Meeresspiegel, in ein Klimadiagramm eingetragen. 20 Abbildung 7: Klimadiagramm von Berlin-Tempelhof Quelle: Robert Simon, 2023, in Anlehnung an Deutscher Wetterdienst, 2023. Übersteigen die blauen Niederschlagsbalken in allen Monaten die rote Temperaturkurve, wird von (voll)humidem Klima gesprochen, da die Niederschläge höher sind als die mögli- che Verdunstung. Sind die Balken für mehrere Monate niedriger als die Kurve, besteht ein Wasserdefizit. Man unterscheidet humides, semihumides, semiarides und arides Klima. In Deutschland herrscht ein vollhumides Klima. Boden Der Boden ist der oberste Teil der Erdkruste. In ihm befinden sich Gesteine in unterschied- lichen Größen, Pflanzen (insbesondere der Wurzel- oder Speicherteil) sowie Tiere, wie Regenwürmer, Nematoden (Fadenwürmer) und Mikroorganismen. Zudem ist er mit Was- ser und Luft durchdrungen. Ausgangsstoff für die Pedogenese (Bodenbildung) ist immer Gestein. Es gibt unterschiedliche Arten von Gesteinen. Eine sehr grobe und einfache Unter- scheidung ist z. B. die in Silikatgestein (z. B. Granit, Sandstein) und Karbonatgestein (z. B. Jura-Kalkstein, Elmkalkstein, Dolomit, Marmor) oder in Festgestein (z. B. Granit, Kalkstein) und Lockergestein (z. B. Kies, Sand, Schluff, Ton). Die Lockergesteine unter 2 mm werden als Feinboden bezeichnet und teilen sich auf in: Sand: 2,0 mm bis 0,063 mm Korndurchmesser, Schluff: 0,063 bis 0,002 mm Korndurchmesser und Ton: < 0,002 mm Korndurchmesser. 21  Gesteine sind anorganisch. Anorganische Bestandteile im Boden werden als mineralische Phase bezeichnet. Dazu gibt es noch die organischen Bestandteile des Bodens, z. B. Wur- zel- und Blattreste von Pflanzen und tote Bodenlebewesen in ihren verschiedenen Abbau- stadien. Fein zersetztes organisches Material wird vereinfacht als Humus bezeichnet. Ist der Humusanteil hoch, ist das häufig über eine dunkle Färbung des Bodens zu erkennen, die Bodenfarbe wird allerdings auch von anderen Parametern beeinflusst. Im Boden – besonders in den obersten Zentimetern, die als Oberboden bezeichnet werden – sind anorganische und organische Bestandteile vermischt und teilweise chemisch aneinander- gebunden. Um den Boden zu charakterisieren, unterscheidet man Bodenart und Boden- typ. Die Bodenart ist die individuelle Zusammensetzung der Korngrößen Sand (S), Schluff (U) und Ton (T) in einem Boden (für eine visuelle Darstellung der folgenden Informationen kann auf das Korngrößendreieck des Bayrischen Landesamts für Umwelt (2021) zugegrif- fen werden). Die Bodenart kann durch einfache Tests selbst bestimmt werden (Ergebnis ist etwas ungenauer) oder durch die Abtrennung der verschiedenen Korngrößen im Labor (Ergebnis ist sehr genau). Liegen alle drei Korngrößen in etwa in gleicher Menge vor, spricht man von Lehm (L). Ein Boden mit z. B. 20 % Ton, 10 % Schluff und 70 % Sand wird bodenkundlich kodiert als „St3“ bezeichnet, was „mittel toniger Sand“ bedeutet. Die Bodenart ist von großer Bedeutung, da sie die Bodeneigenschaften (z. B. Wasserhaushalt und Nährstoffgehalte) in hohem Maß beeinflusst. In der Bodenkunde werden zudem Bodentypen unterschieden. Böden mit gleicher oder sehr ähnlicher Entstehungsgeschichte sowie mit einem ähnlichen Entwicklungsstand (Bodenalter) bilden übereinstimmende Merkmale, d. h., sie haben eine gleiche oder ähnli- che Abfolge von Bodenhorizonten (nicht zu verwechseln mit Bodenschichten, die durch unterschiedliches geologisches Ausgangsmaterial entstanden sind). Die Kombination der Bodenhorizonte ergibt einen Bodentyp, z. B. Rendzina, Braunerde, Schwarzerde oder Pod- sol. Ist der Bodentyp eines Standorts bekannt, kann man daraus sehr viele Informationen zu seiner Nutzbarkeit als Acker- oder Grünlandstandort ableiten. Die Bodenhorizonte eines Standorts sind nur erkennbar, wenn man ein Bodenprofil (= eine Grube) anlegt (vgl. Abbildung Bodenprofil einer Braunerde). Bodenhorizonte können meist mit dem bloßen Auge (anhand von Farbunterschieden) unterschieden werden, gren- zen sich aber durch viele weitere Merkmale voneinander ab. Diese können z. B. Bodenart, Wasserführung/Wassereinfluss, Dichte, Carbonatgehalt etc. sein. 22 Abbildung 8: Bodenprofil einer Braunerde Quelle: Anja Simon, 2021. Nahe der Bodenoberfläche ist der Einfluss der Pflanzen besonders hoch. Deshalb ist der oberste Horizont, der A-Horizont, meist durch den erhöhten Humusgehalt dunkler gefärbt. Häufig folgen nun ein oder mehrere weniger dunkel gefärbte Unterbodenhorizonte. Sie werden als B-Horizonte bezeichnet. Nach dem A- bzw. B- und weiteren Horizonten folgt immer ein C-Horizont, der allerdings bei sehr tiefgründigen Böden manchmal erst in gro- ßer Tiefe zu finden ist. Der C-Horizont ist das Ausgangsgestein für die Bodenbildung und kann fest oder locker sein. Zu den Standard-Horizonten gibt es noch mehrere weitere, die z. B. mit Buchstaben wie S (Stauwassereinfluss) oder G (Grundwassereinfluss) dargestellt werden. Nachgestellte Kleinbuchstaben beschreiben den jeweiligen Horizont genauer, hier steht „p“ für „gepflügt“, „v“ für „verbraunt“, „w“ für „wasserleitend“ und „d“ für „dicht“. Bodenart und Bodentyp beeinflussen in hohem Maße die wichtigsten Bodeneigenschaften Gründigkeit und Durchwurzelbarkeit, Wasser-, Luft-, Wärme- und Nährstoffhaushalt sowie Standortstabilität und technische Standorteigenschaften: Gründigkeit und Durchwurzelbarkeit: beschreibt die Tiefgründigkeit des Bodens, also die Tiefe des durchwurzelbaren Bodens und charakterisiert damit den maximalen Wur- zelraum; beginnt bereits nach wenigen Zentimetern festes Gestein, wie es z. B. vielerorts in den Alpen der Fall ist, spricht man von einem flachgründigen Boden. Kann man mit einer Schaufel ein zwei Meter tiefes Bodenprofil graben, handelt es sich um einen tief- gründigen Boden. Wasserhaushalt: Wasser ist essenziell für das Pflanzenwachstum. Der Wassergehalt im Boden ist von den Niederschlägen abhängig, kann aber auch durch Grundwasser beein- flusst werden. Die Bodenart hat einen hohen Einfluss auf das Wasserspeichervermögen und die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen. Je nach Korngrößenzusammensetzung (Sand, Schluff, Ton) und Aktivität des Bodenlebens (insbesondere Regenwürmer) bilden 23  sich unterschiedlich große Poren, in denen Wasser im Boden transportiert wird. Ein Sandboden kann nicht viel Wasser halten, das Niederschlagswasser läuft schnell durch die groben Poren hindurch und ist nicht mehr für die Pflanzen verfügbar. Ist im Boden viel Ton enthalten, ist das Wasser so fest gebunden, dass es den Pflanzen nicht zur Ver- fügung steht und daher auch als Totwasser bezeichnet wird. Die Korngröße Schluff kann Wasser sehr gut im Boden festhalten und gleichzeitig ist dieses Wasser pflanzenverfüg- bar. Auch Humus verbessert das Wasserhaltevermögen von Böden. Lufthaushalt: Ein gut durchlüfteter Boden ist Voraussetzung für aktives Bodenleben und hohe Produktivität des Standorts. Sowohl die meisten Bodenlebewesen (z. B. Regenwürmer und Bodenmikroorganismen) als auch Wurzeln benötigen Sauerstoff und geben Kohlenstoffdioxid in den Bodenraum ab. Daher ist ein Luftaustausch des Bodens mit der Atmosphäre, der durch die Bodenporen erfolgt, essenziell. Ist im Boden Sauer- stoff vorhanden, spricht man von oxischen (früher: aerob) Bedingungen. Gibt es keinen Sauerstoff, werden die Bedingungen als anoxisch (früher: anaerob) bezeichnet. Einige Mikroorganismen existieren unter anoxischen Bedingungen, diese produzieren u. a. Faulgase, welche man beim Umgraben solcher Böden an charakteristischen fauligen Gerüchen erkennt. Wärmehaushalt: Der Wärmehaushalt des Bodens ist von der Bodentemperatur abhän- gig. Diese wird vor allem durch die Sonneneinstrahlung beeinflusst und verändert sich im Laufe des Tages sowie im Jahresverlauf. Der Boden fungiert als Puffer und dämpft die Temperaturextreme im Winter und Sommer ab. Auch bei sehr hohen Sommertem- peraturen ist es einige Zentimeter unter der Bodenoberfläche noch kühl. Im Winter wer- den Extremtemperaturen abgepuffert; eine Schneedecke kann zusätzlich das tiefe Durchfrieren des Oberbodens verhindern. Unter 5 °C sind alle Bodenprozesse wie auch das Pflanzenwachstum stark gehemmt. Nährstoffhaushalt: Besonders nährstoffreiche Böden ermöglichen hohe Produktivität bzw. hohe Erträge. Optimal ist ein ausgeglichener Nährstoffhaushalt, in welchem dem System genauso viele Nährstoffe zugefügt wie entnommen werden. Natürliche Ökosys- teme, z. B. Wälder, stehen in einem Gleichgewicht. Durch Blätter, Nadeln, Wurzeln und Totholz werden dem Boden so viele Nährstoffe zugeführt, wie durch das Pflanzen- wachstum entnommen werden. In der landwirtschaftlichen Produktion werden durch Ernte regelmäßig hohe Mengen an Biomasse, die große Mengen an Nährstoffen enthal- ten, entnommen. Um eine Degradierung des Bodens zu vermeiden, müssen diese Nähr- stoffe durch Düngung zugeführt werden. Bei Überdüngung können allerdings angren- zende Ökosysteme nachhaltig geschädigt werden. Standortstabilität: Die Standortstabilität gibt an, ob und wie häufig ein Standort von kritischen Situationen wie Überflutung, Extremtemperaturen (z. B. Spätfrost), Wasser- und Winderosion etc. betroffen ist. Technische Standorteigenschaften: Bei allen Maßnahmen des Pflanzenanbaus, bei denen der Boden befahren oder bearbeitet werden muss, sind technische Standortei- genschaften relevant. Sind Böden zu feucht, sind Befahrbarkeit und Bearbeitbarkeit nicht gegeben. 24 1.4 Grünland und Sonderkulturen Als Grünland werden landwirtschaftlich genutzte Flächen bezeichnet, auf denen krautige Pflanzen und Gräser durch Beweidung oder Mahd für die Fütterung von Nutztieren und (in weitaus geringerem Umfang) als Substrat für die Bioenergiegewinnung, z. B. in Form von Biogas, genutzt werden. Man unterscheidet zwischen Wiesen (ein- bis mehrmals gemähte Flächen zur Heuwerbung, Frischfütterung oder Silagegewinnung) und Weiden (direkte Silage Beweidung durch Nutztiere). Als Silage bezeichnet man über Milchsäuregärung haltbar gemachtes Futter Ein wesentlicher Teil der globalen landwirtschaftlichen Fläche ist Grünland – in Deutsch- für Nutztiere, insbeson- land betrug der Anteil der Grünlandfläche an der gesamten landwirtschaftlichen Fläche im dere Wiederkäuer. Jahr 2020 etwa 28,5 % (1991: 31,1 %) (Statistisches Bundesamt, 2021). Grünland dient nicht nur der Produktion von Nutztierfutter und Biomasse, sondern erfüllt auch wichtige ökologische Funktionen, z. B. bei der Grundwasserneubildung oder der Speicherung und dem Austausch von Stoffen. So sind auf langjährig erhaltenen Grünlandflächen bedeu- tende Mengen an Kohlenstoff gespeichert, die bei einer Bewirtschaftungsänderung frei werden und als CO2 in die Atmosphäre gelangen. Außerdem siedeln sich auf Grünlandflä- chen zahlreiche Tier- und Pflanzenarten an (Bereicherung der Biodiversität). Insbesondere auf extensiv genutzten Flächen mit wenigen Schnitten entstehen häufig besonders arten- Extensive Nutzung reiche, seltene Pflanzengesellschaften. Der Begriff extensiv bedeutet im Kontext des Grünlands eine Bewirt- Die besondere Bedeutung des Grünlands ergibt sich global auch daraus, dass die Flächen schaftung mit geringem häufig für eine Ackernutzung aus wirtschaftlichen oder ökologischen Gründen nicht oder Managementeingriff, geringem Viehbesatz und nur bedingt geeignet sind und deshalb für die Ernährung des Menschen nur sekundär über mit geringer Düngung die Nutzung für die Fütterung von Wiederkäuern zur Verfügung stehen. (häufig nur die Nährstoff- rückführung über Wirt- schaftsdünger). Das Bei der Anlage des Grünlands entsprechen die Arten weitgehend denen für einjährige Gegenteil ist die intensive Ackerfutternutzung (z. B. Deutsches Weidelgras, Wiesenlieschgras, Wiesenrispe, Weiß- Nutzung. klee). Durch die spezifische Nutzung (als intensiv oder extensiv genutzte Wiese oder Weide) siedeln sich aber häufig weitere Arten (z. B. Kräuter, wie Löwenzahn oder Spitzwe- gerich, Leguminosen oder auch giftige Kräuter, wie Herbstzeitlose) an. Ursprünglich ange- Leguminosen säte Arten werden teilweise verdrängt und die Zusammensetzung der Pflanzengesell- Hülsenfrüchtler oder Leguminosen, zu denen schaft verschiebt sich. u. a. Erbsen, Bohnen, Klee und Lupinen gehören, Der begrenzende Faktor für die Entwicklung von Grünlandbeständen ist meist die Wasser- zeichnen sich u. a. durch ihre Fähigkeit aus, durch verfügbarkeit, da wegen der potenziell hohen Biomasseentwicklung und ganzjähriger eine Symbiose mit stick- Bodenbedeckung hohe Mengen an pflanzenverfügbarem Wasser mit einer günstigen Ver- stofffixierenden Bakterien (Rhizobien) in ihren Wur- teilung während der Vegetationsperiode benötigt werden. Die Biomassebildung und zelknöllchen Stickstoff damit die Zahl der realisierbaren Schnitte variiert daher standortabhängig. Obwohl ein aus der Luft zu binden. Biomassezuwachs bereits ab 8–10 °C stattfindet, erfolgt die höchste Primärproduktion in einem Temperaturbereich von 20–25 °C. Diese Einschränkungen begrenzen die Auswahl potenzieller Standorte für sehr ertragreiches Grünland mit vielen Schnitten; der weitaus größte Teil der globalen Grünlandflächen befindet sich jedoch auf für Ackerbau wenig geeigneten Flächen. 25  Das Grünland unterliegt einer besonderen Dynamik, mit eigenen, an die spezifische Bewirtschaftung angepassten Anforderungen, die sich zum Teil deutlich von denen des Ackerbaus unterscheiden. Daher wird in diesem Kurs nur am Rande auf Grünland einge- gangen. Das Gleiche gilt für Sonderkulturen oder Gemüse, wie z. B. Tabak, Hopfen, Spargel, Kohl oder Tomaten. Gemüse (auch Feldgemüse) fällt in den Bereich des Gartenbaus und stellt seinerseits spezifische Anforderungen an die Bewirtschaftung. ZUSAMMENFASSUNG Die Landwirtschaft ist die Existenzgrundlage der menschlichen Gesell- schaft in der heutigen Form. Sie hat sich im Lauf der letzten 13.000 Jahre entwickelt, wobei die bedeutendsten Weiterentwicklungen erst im 19. Jahrhundert stattfanden. Der landwirtschaftliche Pflanzenbau, auch Ackerbau genannt, dient der Produktion von Nahrungsmitteln, Futtermitteln für die Tierhaltung und nachwachsenden Rohstoffen zur stofflichen oder energetischen Verwer- tung. Grundlage hiervon ist die pflanzliche Primärproduktion, also die Fähigkeit von grünen Pflanzen sowie einigen Bakterien, Energie aus dem Sonnenlicht zu binden und in Biomasse umzusetzen. Der Ackerbau hat das Ziel, diesen Vorgang zu steuern und zu optimieren. Der Einsatz von Arbeit, Technik und Betriebsmitteln in der Landwirt- schaft dient im Wesentlichen der Beeinflussung der Standortbedingun- gen, in denen die Nutzpflanze wächst. Diese Standortbedingungen sind teils direkt veränderlich (z. B. Verbesserung der Nährstoffversorgung über Düngung, Verbesserung der Bodentextur über Bodenbearbeitung), teils aber auch unveränderlich (z. B. Sonnenscheindauer, Bodenart). Der Ackerbau passt sich dennoch diesen unveränderlichen Größen an, z. B. durch Wahl einer günstigen Fruchtfolge, angepasste Bodenbearbeitung und Düngung. Die Voraussetzung für erfolgreiche Managementmaßnah- men ist das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen den Standort- bedingungen und dem Pflanzenwachstum im landwirtschaftlichen Sys- tem. Hierfür ist sowohl die Kenntnis der Anatomie und Morphologie von Pflanzen (z. B. Funktion von Sprossachse, Blatt und Wurzel) als auch die Fähigkeit zur Einordnung der wichtigsten Standorteigenschaften (Klima, Witterung und Boden) notwendig. Vom Ackerbau abzugrenzen sind weitere Landnutzungsformen, wie z. B. Grünland, mit einer eigenen, spezifischen Dynamik und eigenen Anfor- derungen an die Bewirtschaftung. 26  LEKTION 2 GARTENBAULICHE KULTURPFLANZEN LERNZIELE Nach der Bearbeitung dieser Lektion wirst Du in der Lage sein,... – die wichtigsten gartenbaulichen Sparten zu verstehen und zu unterscheiden. – die verschiedenen Pflanzenkategorien und ihre Besonderheiten zu benennen. – die spezifischen Anbaumöglichkeiten der wichtigsten gartenbaulichen Kulturpflanzen im Freiland und im geschützten Anbau einzuordnen. – die sparten- und kulturspezifischen Besonderheiten der Kulturmaßnahmen zu verste- hen.  2. GARTENBAULICHE KULTURPFLANZEN Einführung Der Gartenbau umfasst eine große Vielfalt und Diversität an Kulturpflanzen. Ähnlich wie die Landwirtschaft trägt der Gartenbau zur menschlichen Ernährung im Rahmen des Gemüse-, Obst- und Gewürzpflanzenbaus bei und ist überdies durch den Anbau von Arz- neipflanzen auch an der medizinischen Versorgung beteiligt. Ferner umfasst die garten- bauliche Produktion die Sparten Zierpflanzen, Freilandzierpflanzen und Baumschule. Die Zierpflanzenproduktion beinhaltet Schnittblumen, Beet- und Balkonpflanzen und Zim- merpflanzen. Im Freilandzierpflanzenbau werden vor allem mehrjährige Stauden kulti- viert und in Baumschulbetrieben Gehölze (Sträucher, Bäume) produziert. Gartenbauprodukte werden an Privatpersonen, den gärtnerischen Fachhandel, Garten- center, sowie Dienstleistungsbetriebe wie Floristik, Friedhofsgärtnereien, Innenraumbe- grünung, Dach- und Fassadenbegrünung oder den Garten- und Landschaftsbau (GaLa- Bau) und Sportplatzbau vermarktet. Sie finden zudem Verwendung bei kommunalen Bepflanzungen wie Stadtbegrünungen, Renaturierungsmaßnahmen oder auch in der Forstwirtschaft. Der Produktionsgartenbau erfolgt sowohl im Freiland als auch im geschützten Anbau. Unter geschütztem Anbau versteht man den Anbau unter Vlies, in Folientunneln, Gewächshäusern und Innenräumen (Indoor-Anbau). Diese Methoden bieten unterschiedli- che Möglichkeiten, die Kulturansprüche spezifischer, teilweise nicht heimischer Pflanzen zu erfüllen. Durch eine geregelte Wasser-, Licht- und Wärmeversorgung können Anbau- und Ernteperioden verlängert oder angepasst werden. Weiterhin gibt es im geschützten Anbau erdlose Verfahren und den vertikalen Anbau (Vertical Farming). Gartenbaukulturen werden im gewachsenen Boden, in Töpfen oder Containern kultiviert. In Deutschland werden von 121.000 Arbeitskräften in 27.195 Betrieben Gartenbauerzeug- nisse auf einer Fläche von etwa 229.000 Hektar angebaut. Um statistisch erfasst zu wer- den, müssen beispielsweise … Freilandflächen von Gemüsebau-, Baumschul- und Obstbaubetrieben mindestens 0,5 Hektar, Flächen für Blumen und Zierpflanzen 0,3 Hektar und Unterglasflächen (begehbare Schutzabdeckungen) 0,1 Hektar umfassen. Alle Betriebsflächen, die unter diesen Schwellenwerten liegen, wurden in der Regel nicht erfasst (BMEL, 2021). 28 Abbildung 9: Prozentuale Verteilung der Gartenbaubetriebe nach Sparten, 2016 Quelle: Manuela Gaßner, 2024, in Anlehnung an BMEL, 2021, S. 13. Gartenbaukulturen umfassen alle Pflanzenarten, von Zwiebel- und Knollenpflanzen bis zu ein- und mehrjährigen Pflanzen sowie krautige, strauchige und verholzte Pflanzen. In die- ser Lektion werden die wichtigsten gartenbaulichen Methoden der einzelnen Fachberei- che – Gemüsebau, Zierpflanzen, Freilandzierpflanzen, Obstbau und Baumschule – behan- delt. Dabei werden die Standortansprüche bzw. speziellen Kulturansprüche sowie pflanzenbauliche Besonderheiten einiger Pflanzen erörtert. Die Reihenfolge orientiert sich dabei in etwa an der Produktionsdauer der Verkaufsprodukte im Betrieb. 2.1 Gemüsebau Der Gemüsebau hat im Gartenbau in der Regel die kürzesten Anbauzeiten. Bestimmte Kul- turpflanzen, wie Möhren, Kürbis, Spargel oder Kartoffeln, werden zum Teil auch landwirt- schaftlich als Feldgemüse angebaut. Die Gemüseproduktion findet im Freiland, Gewächs- haus oder Folientunnel statt. Ernteprodukte werden häufig in drei Kategorien unterteilt: Frischgemüse, Lagergemüse und Verarbeitungsgemüse. Die meisten Kulturen werden einjährig angebaut, teilweise in mehreren Sätzen der glei- chen Kultur, wie Salate oder Radieschen. Häufig kommt auch der Folgeanbau mehrerer unterschiedlicher Kulturen in einer Vegetationsperiode auf derselben Fläche vor, wie Radieschen, dann Salate und später Lagergemüse. Es gibt jedoch auch mehrjährige Gemüsearten, wie Spargel, Rhabarber, Meerrettich sowie Gewürz- und Medizinalpflanzen. Der Vertrieb eines Gemüsebaubetriebs ist abhängig vom Standort und der Betriebsgröße. Kleinere Betriebe vermarkten ihre Produkte über einen Market Garden, eine Solidarische 29  Landwirtschaft (SoLaWi), Hofläden, Abo-Kisten, regionale Lebensmittelläden oder die Wochenmärkte. Größere Betriebe liefern in der Regel an den Lebensmitteleinzelhandel, Großmarkthallen und Verarbeitungsbetriebe. Aufgrund der kurzen Freiland-Vegetationsperiode, kurzen Anbauzeiten und der saisonal begrenzten Absatzmöglichkeiten, hoher Energiekosten für die Gewächshausnutzung sowie Fruchtfolgeregelungen hat die Anbauplanung im Gemüsebau eine wichtige ökono- mische Bedeutung. Die vorwiegend intensiven Anbau-, Pflege- und Erntephasen erfordern häufig einen hohen Arbeitseinsatz. Digitalisierung, Automatisierung und der Einsatz von Robotern dienen zur Verbesserung der ökonomischen Effizienz. Gemüsekulturen haben häufig spezifische Anforderungen an klimatische und bodenbedingte Parameter, weshalb sich bestimmte Anbaugebiete in Deutschland sehr heterogen verteilen. Vermehrung Die Vermehrung ist im Gemüsebau von großer ökonomischer Bedeutung. Die kurzen Anbauphasen bis zur Ernte erfordern einen hohen Saatgut- und Jungpflanzeneinsatz, der einen wichtigen betriebswirtschaftlichen Posten darstellt. Der Anbau erfolgt über Direkt- saat oder Jungpflanzen. Auch die Veredlung, beispielsweise bei Tomaten und Gurken, spielt eine Rolle. Die Jungpflanzenproduktion im Gemüsebau wird über spezialisierte Betriebe oder im eigenen Betrieb durchgeführt. Ein Jungpflanzenverkauf im eigenen Betrieb kann die Flächenauslastung, insbesondere im Gewächshaus im Frühjahr, optimie- ren und zusätzliche Einnahmen generieren. Die Lagerfähigkeit von Saatgut im Gemüsebau variiert zwischen einem und acht Jahren. Saatgut, das nur für eine kurze Zeit (bis maximal drei Jahre) lagerfähig ist, umfasst Pasti- naken, Dill, Gemüsefenchel, Petersilie, Rhabarber, Schnittlauch und Speisezwiebeln. Eine lange Lagerfähigkeit (über vier bis fünf Jahre) besitzt Saatgut von Gurken, Kürbis, Melone, rote Rübe und Tomaten (Krug, 2002, S. 216). Zur mechanischen Einzelkornablage ist einheitliches Saatgut erforderlich. Hierfür wird kalibriertes Saatgut kalibriertes oder pilliertes Saatgut verwendet. Das Saatgut wird über unterschiedliche Siebe vereinheitlicht. Für klei- Die Aussaattermine erstrecken sich im Gemüsebau über das ganze Jahr, abhängig davon, nes Saatgut werden ob es sich um Freiland- oder Gewächshauskulturen, Direktsaat oder den Jungpflanzenan- Schlitzlochsiebe und für bau handelt. Ausschlaggebend für die Aussaat sind die Keimfähigkeit, Bodenbedingun- große Körner Rundloch- siebe verwendet (Krug, gen, Feuchtigkeit, Temperatur und betriebswirtschaftliche Vorgaben. 2002, S. 218). pilliertes Saatgut Vegetative Vermehrungsorgane wie Kartoffelknollen, Zwiebelbulben, Knoblauchzehen, Das Saatgut wird mit einer Hüllmasse aus orga- Chicoréewurzeln, Rhabarber oder Spargel haben gegenüber einer Aussaat einen physiolo- nischem oder anorgani- gischen Vorsprung, sind aber empfindlicher gegenüber mechanischen Schäden bei der schem Material in Form Pflanzung oder Wasserverlusten bei der Lagerung (Krug, 2002, S. 220–221). und Größe vereinheit- licht. Zusätzlich können in die Hüllmasse Pflan- Abhängig von der Gemüseart, der Vegetationszeit und den betrieblichen Strukturen wer- zenschutzmittel oder den verschiedene Anzuchtverfahren durchgeführt: Spurennährstoffe einge- bettet werden (Krug, 2002, S. 218). Aussaat in Schalen → Pikieren → Topfen, Aussaat in Schalen → Topfen, 30  Aussaat in Schalen → Pikieren ins Freiland, Direktsaat in Töpfen, Aussaat in Anzuchtbeete sowie Anzucht im Pflanzenbestand. In kleineren Gemüsebaubetrieben und auf kleineren Flächen erfolgt die Pflanzung ins Frei- land händisch mit einem Pflanzholz, Pflanzspaten, Pflanzhacke oder einer Pflanzloch- stanze. In größeren Betrieben und auf größeren Flächen erfolgt dies mit Furchen- oder Furchenpflanzmaschine Lochpflanzmaschinen. Die Pflanzung bei großen Flächen ist eine körperlich anstren- Die Pflanzmaschine öff- net eine durchgehende gende, teilweise monotone Tätigkeit. Durch die technische Entwicklung zur ökonomi- Furche, in welche das schen Effizienz und Verbesserung der Arbeitsbedingungen, hat sich der Mechanisierungs- Pflanzgut abgelegt wird. grad der Pflanzmaschinen stetig erhöht, von der Handablage der Jungpflanzen, über die Die Furche wird anschlie- ßend mit Walzen wieder mechanische Ablage und einem händischen Beschicken der Magazine bis zu vollautomati- geschlossen. schen Maschinen, bei denen ein oder zwei Arbeitskräfte die Vorgänge nur noch kontrollie- Lochpflanzmaschinen ren (Krug, 2002, S. 232–233). Die Lochpflanzmaschine stanzt Löcher für die Jungpflanzen mittels Bei der Aussaat und der Pflanzung sind insbesondere die Witterungsbedingungen, eine Stanzwalzen oder -zylin- ausreichende Wasserversorgung und in der Anfangsphase ein gutes Beikrautmanagement der in den Boden. zu beachten. Eine hohe regionale Arten- und Sortenvielfalt im Gemüsebau, angepasst an die jeweiligen spezifischen lokalen Standorte, erhöht die Biodiversität innerhalb der Agrarflächen und gewährleistet einen breiten Genpool, der die Grundlage für die Weiterentwicklung und Züchtung zu klimaverträglichen Sorten bildet. Kulturmaßnahmen Bewässerung und Düngung Während der Jungpflanzenanzucht werden die Pflanzen durch ein alternierendes Wasser- angebot abgehärtet, jedoch ist eine ausreichende Wasserversorgung bis zur Ernte ent- scheidend für die Ertragshöhe. Im Freiland werden ortsfeste, teilortsfeste und bewegliche Bewässerungsanlagen eingesetzt. Im Gewächshaus erfolgt die Bewässerung über Kopf mit Düsenrohren oder am Boden mit einer Tropfbewässerung. Tropfbewässerungssysteme werden auch im Freiland eingesetzt (Sourell et al., 2002, S. 199–204). Aufgrund der Vielfalt an Pflanzenarten und -sorten, Kulturweisen und -längen sowie Betriebsstandorten sind keine pauschalen Aussagen über die benötigten Düngermengen möglich. Die Düngung erfolgt stets spezifisch angepasst unter Berücksichtigung der Vor- und Nachkulturen. In der Düngestrategie muss die Fruchtfolge sowohl hinsichtlich des Nährstoffentzugs bzw. -eintrags durch Ernte- und Wurzelreste, als auch durch den Legumi- nosenanbau beachtet werden, um Unverträglichkeiten, Krankheiten und Beikrautaufkom- men zu verringern. Im Gewächshaus ergibt sich durch die geschützten und kontrollierten Bedingungen eine höhere und schnellere Wachstumsrate. Die Pflanzen benötigen dadurch eine höhere Was- ser- und Nährstoffversorgung in kürzerer Zeit. Düngung und Bewässerung erfolgt meist automatisch und zeitgleich. Eine besondere Herausforderung im Gewächshaus ist der 31  Humusabbau in bodenoffenen Systemen, da in der Regel die gesamte Pflanzenbiomasse Arides Klima nach der Ernte von der Fläche entfernt wird. Aride Klimabedingungen im Gewächshaus bezeichnet ein Klima, in können zudem zu einer Versalzung der Böden führen (Sourell et al., 2002, S. 189–194). dem der Niederschlag geringer ist als die Ver- dunstung, was zu trocke- Tabelle 1: Marktertrag (kg/m²) und mittlere Nährstoffaufnahme (g/m² nen Bedingungen führt. Im Gewächshausanbau bedeutet dies, dass die Gemüse- Markter- Bewässerungsmengen art trag N P K Ca Mg sorgfältig kontrolliert werden müssen, um den Radies 1,5 5 1 6 3 0,5 Pflanzenbedarf zu decken und gleichzeitig einer Salat 3,0 7 1 10 2 0,7 Bodenversalzung vorzu- beugen. Blumen- 3,5 20 3 29 13 1,5 kohl Paprika 5,5 22 3 26 13 2,5 Tomate 15,0 49 6 81 55 7 Gewächs- 35,0 48 13 76 38 7 hausgurke Quelle: Manuela Gaßner, in Anlehnung an Sourell et al., 2002, S. 191. Pflanzenschutz und Beikrautregulierung Der Pflanzenschutz im Freiland- und Gewächshausanbau erfordert ein kontinuierliches Monitoring und zügiges Handeln bei Überschreiten der ökonomischen Schadschwellen. Ähnlich wie die Düngung ist auch der Pflanzenschutz aufgrund der Vielfalt der Kulturen und Kulturmethoden und regionalen Witterungs- und Bodenbedingungen sehr heterogen. Angesichts der Umweltproblematiken und Rückstände von Pflanzenschutzmitteln bei Lebensmitteln wird der integrierte und biologische Pflanzenschutz im Gemüsebau zuneh- mend von der Gesellschaft gefordert. Der biologische Pflanzenschutz verzichtet auf che- mische Mittel, der integrierte Pflanzenschutz (IP) setzt chemisch-synthetische Mittel nur als letzte Maßnahme ein. Die Beikrautregulierung erfolgt im ökologischen Gemüseanbau mechanisch, im konventi- onellen Anbau durch eine Kombination von mechanischen und chemischen Maßnahmen (Herbizide). Besonders in der Saatbettbereitung, der Keimphase, dem Auflaufen und der Jungpflanzenphase ist die Beikrautregulierung von Bedeutung, um die Konkurrenzsitua- tion in Bezug auf Licht, Wasser und Nährstoffe zu minimieren. Ein beikrautfreies Erntegut ist zudem wichtig für einen effektiven Erntevorgang und die spätere Vermarktung. Präven- tive Maßnahmen zur Beikrautregulierung im Gemüsebau umfassen die Bodenbearbeitung und Feldhygiene, um die Einschleppung von Beikrautsamen durch Saatgut, Maschinen oder organische Dünger zu vermeiden (Stützel, 2002b, S. 237). Die Felder im Gemüsebau sind in der Regel kleiner als in der Landwirtschaft, weshalb die Verschleppung von Bei- krautsamen über Maschinen oder organische Düngermittel besondere Aufmerksamkeit erfordert. Zu den mechanischen Maßnahmen gehören der Einsatz von Eggen und Strie- geln zur Bekämpfung auf der gesamten Fläche sowie Hackgeräte zur Regulierung von Bei- 32 kraut zwischen den Reihen (Stützel, 2002b, S. 239). Die technische Entwicklung geht heute zu autonomem Hackrobotern über, die Beikraut mit optischen Sensoren oder GPS- gestützt sowohl zwischen als auch in den Reihen erkennen und bekämpfen. Die Entscheidung für Maßnahmen zur Beikrautregulierung oder den Einsatz von Pflanzen- schutzmitteln erfolgt auf Grundlage der Gegenüberstellung des zu erwartenden ökonomi- schen Schadens und des ökonomischen Aufwands der Maßnahmen (Stützel, 2002b, S. 236). Die Vermarktungsnormen im Lebensmittelhandel, gesetzliche Regelungen und die Ansprüche der Verbraucher:innen an die Gemüsequalität stellen hohe Anforderungen an die Produktionsbetriebe. Kultur von Blumenkohl im Freiland und Tomaten im Gewächshaus Der Gemüsebau findet sowohl im Freiland als auch im Gewächshaus statt. Beispielhaft werden zwei der am häufigsten angebauten Gemüsearten beschrieben. Für den Freiland- anbau wird der Blumenkohl und für den Gewächshausanbau der Tomatenanbau näher erläutert. Blumenkohl Die Pflanzenfamilie der Kreuzblütler (Cruziferae oder Brassicaceae) ist im Gemüsebau weitverbreitet und von großer Bedeutung. Der Name Kreuzblütler (Cruziferae) leitet sich von der kreuzförmigen, vierzähligen Blütenmorphologie der Kelchblätter ab. Tabelle 2: Erntegut und Anbauart der wichtigsten Gemüsekulturen innerhalb der Kreuzblütler Anbau im Freiland (FL) oder Erntegut Gewächshaus (GWH) Blumenkohl (Brassica oleraceae Röschen FL var. botrytis) Brokkoli (Brassica oleracea var. Röschen FL italica) Brunnenkresse (Nasturtium offi- Blatt FL und GWH cinale) Chinakohl (Brassica rapa sbsp. Kopf FL und GWH pekinensis) Grünkohl (Brassica oleracea var Blatt FL sabellica) Kohlrabi (Brassica oleracea va. Sprossknolle FL gongylodes) Kohlrübe/Steckrübe (Brassica Hypokotylknolle FL und GWH napus subsp. rapifera) 33  Anbau im Freiland (FL) oder Erntegut Gewächshaus (GWH) Gartenkresse (Lepidium sativum) Blatt GWH, Schalen Mizuna (Brassica rapa subsp. Blatt FL und GWH nipposinica) Pak Choi (Brassica rapa subsp. Kopf FL und GWH chinensis) Radieschen (Raphanus sativus Hypokotylknolle FL und GWH var. sativus) Rettich (Raphanus sativus) Hypokotylknolle FL und GWH Rosenkohl (Brassica oleracea Röschen FL var. gemmifera) Rotkohl (Brassica oleracea con- Kopf FL var. capitata var. rubra) Stielmus/Rübstiel (Brassica rapa Blatt FL und GWH var. rapifera subvar. pabularia) Weißkohl (Brassica oleracea Kopf FL convar. capitata var. alba) Wirsing (Brassica oleracea con- Kopf FL var. capitata var. sabauda) Wasabi (Eutrema japonicum) Wurzel FL, fließendes Gewässer Quelle: Manuela Gaßner, 2024. In der Landwirtschaft werden aus der Familie der Brassicaceae vor allem Raps (Brassica napus) zur Ölgewinnung und Senf (Sinapis ssp.) als Gewürzpflanze oder Zwischenfrucht großflächig angebaut. Blumenkohlanbau Blumenkohlsorten werden nach der optimalen Anbauzeit in Früh-, Sommer-, Herbst- und Winteranbau unterteilt. Neben den weißen Sorten werden in geringerem Umfang auch hellgrüne oder violettfarbige Sorten angebaut. Es wird direkt gesät oder es werden Jung- pflanzen gepflanzt. Die Durchwurzelbarkeit des Bodens muss gut sein, um ein schnelles Wachstum zu ermöglichen und Vorblüher zu vermeiden. Zusätzlich ist das Bedecken der Blume, wenn sie sichtbar wird, wichtig, um eine weiße Farbe zu gewährleisten und somit die Erntequalitätskriterien zu erfüllen. Der Sollwert für Stickstoff liegt zwischen 250 und 350 kg N/ha. Auch der Bedarf an Phosphor (P), Kalium (K) und Magnesium (Mg) liegen im mittleren bis hohen Bedarf (siehe die Tabelle Marktertrag). Brassicaceaen sind schwefel- bedürftig, für Blumenkohl liegt der Düngebedarf bei etwa 60 kg S/ha. Besonders Blumen- kohl gilt als Zeigerpflanze für Molybdänmangel (Mo), daher muss auf eine ausgewogene Spurennährstoffversorgung geachtet werden. Die Unkrautbekämpfung im konventionel- len Anbau erfolgt über Herbizide zur Saatbettbereitung bei der Direktsaat und mechanisch durch Hacken. Die biomassereichen Pflanzen benötigen eine gute Wasserversorgung, auf 34 leichten Böden ist eine regelmäßige Bewässerung erforderlich. Der Kohlanbau erfordert ein kontinuierliches Monitoring bezüglich Krankheiten und Schädlingen. Zu den wichtigs- ten Schaderregern bei Blumenkohl zählen Kohlhernie (Plasmodiophora brassica), Umfall- krankheit (Phoma lingam), kleine Kohlfliege (Delia brassica), Raupen des großen Kohl- weißlings (Pieris brassica) und der Kohleule (Mamestra brassica) sowie Falscher Mehltau (Peronospora parasitica) und Kohlschwärze (Alternaria brassica). Zur Vermeidung von Fruchtfolgekrankheiten ist beim Kohlanbau eine weite Fruchtfolge einzuplanen. Eine spe- zifische Kulturmaßnahme bei weißem Blumenkohl ist das Abdecken der Köpfe, um die Gelb- oder Violettverfärbung durch Sonneneinstrahlung zu vermeiden. Die Ernte erfolgt in der Regel durch händisches Schneiden der Köpfe, die dann mit Ernte- bändern zum Erntewagen transportiert werden, auf dem dann die Sortierung erfolgt. Blu- menkohl wird nur bei Absatzstockungen zwei bis drei Wochen, am besten bei 0 °C, 98 % relative Luftfeuchte, maximal 4 % CO2-Konzentration und nicht mit ethylenproduzieren- den Arten, etwa Äpfeln, gelagert. Am Ende der Erntesaison ist auch eine Lagerung mit Umblatt von vier bis sechs Wochen möglich (Stützel, 2002a, S. 291–306). Tomate Die Familie der Nachtschattengewächse (Solanaceae) hat vielfältige Anwendungsgebiete. Im Zierpflanzenbau bekannt sind die Engeltrompete (Brugmansia), der Duft-Tabak (Nicoti- ana alata) oder Petunien (Petunia), medizinisch wird das Capsaicin-Extrakt der Paprika (Capsicum) genutzt. Einige der Nachtschattengewächse zählen auch zu den Rauschmit- teln, wie Tollkirschen (Atropa belladonna), Bilsenkraut (Hyoscyamus niger), Tabak (Nicoti- ana tabacum), Stechapfel (Datura stramonium) und Alraune (Mandragora officinarum). Nachtschattengewächse können sehr hohe Alkaloidgehalte aufweisen und teilweise zu schweren Vergiftungen und zum Tod führen. Die häufigsten Gemüsearten aus der Familie der Nachtschattengewächse sind: Tomate (Lycopersicum esculentum), Paprika, Peperoni und Chili (Capsicum-Arten), Kartoffel (Solanum tuberosum), Aubergine (Solanum melongena) und Physalis (Physalis peruviana). Tomatenanbau Tomaten sind frostempfindlich und zeichnen sich durch ein großes Wärme- und Wasserbe- dürfnis aus. Der Anbau kann in warmen Gegenden, wie Weinbaugebieten, im Freiland erfolgen, wobei in diesem Fall Sorten gewählt werden müssen, die resistent gegen Braun- und Krautfäule sind. Der kommerzielle Anbau erfolgt hierzulande jedoch meist in Gewächs- oder Folienhäusern, im gewachsenen Boden, aber auch häufig erdlos in Nährlö- sungen. Die Bodentemperatur sollte über 14 °C liegen, um ein gutes Anwachsen der Jung- pflanzen und eine ausreichende Phosphoraufnahme zu gewährleisten. Für den Frisch- markt werden ein- oder zweitriebige Stabtomaten und für die industrielle Verarbeitung vorwiegend Buschtomaten angebaut. Bei Tomaten ist besonders die Phosphor-, Magne- sium- und Calciumversorgung wichtig. 35  Zur Vermeidung von Fruchtfolgekrankheiten im gewachsenen Boden gibt es die Möglich- keiten der Sortenwahl, der Veredlung oder Bodenentseuchung. Pilzkrankheiten wie Grau- schimmel (Botrytis) und Braunfäule (Phytophthora infestans) sowie physiologische Störun- gen wie Grünkragen, Blütenendfäule, Hohlfrüchtigkeit und Fruchtplatzen durch Bewässerungsstörungen reduzieren die Fruchtqualität und Vermarktungsmöglichkeiten. Die Ernte erfolgt von Hand, wobei die technische Entwicklung autonome Ernteroboter for- ciert. Tomaten sind klimakterische Früchte, das bedeutet, sie können grün geerntet wer- den und reifen nach. Tomaten können bei 13 °C und 75 % relativer Luftfeuchte zwei Wochen gelagert werden. Eine längere Lagerung ist bei ausgereiften Früchten und niedrig- eren Temperaturen möglich, die Früchte verlieren jedoch schnell an Qualität und Geschmack (Fricke, 2002, S. 363–378). 2.2 Zierpflanzen und Freilandzierpflanzen Die Sparte der Zierpflanzen und Freilandzierpflanzen spielt in der gartenbaulichen Pro- duktion eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung öffentlicher und privater Gärten und Räume. Die Produktion erfolgt sowohl im Freiland als auch im geschützten Anbau in Gewächshäusern, Folientunneln und Schattenhallen. Eine Besonderheit ist der saisonal geprägte Absatzmarkt. Bedeutend sind die Saisonbepflanzungen von Beet, Balkon und Friedhof (Frühjahr-, Sommer- und Herbstbepflanzung) und die spezifischen Kundenwün- sche zu Festtagen, wie Ostern, Valentinstag, Muttertag, Vatertag und Weihnachten. Dies erfordert eine präzise Anbau- und Produktionsplanung, abgestimmt auf die Hauptver- kaufszeiten, die teilweise nur wenige Tage oder Wochen andauern. Die Produktion von Zier- und Freilandzierpflanzen kann in verschiedene Kategorien unter- teilt werden, die sich teilweise überschneiden. Tabelle 3: Möglichkeiten der Kategorisierung von Zierpflanzen und Freilandzierpflanzen Kategorie Beschreibung Beispielpflanzen einjährige bzw. saisonale Kultu- Sommerblumen, Wechselbe- Begonie (Begonia), Fuchsien ren pflanzung mit einjährigen oder (Fuchsia), Geranien (Pelargo- nicht winterharten Pflanzen nium), Petunien (Petunia), Tage- Einige einjährige Pflanzen sind tes (Tagetes), Zinnien (Zinnia) bei Überwinterung mehrjährig. mehrjährige Kulturen Stauden, Kletterpflanzen, Bodendecker, Wasserpflanzen, Sukkulenten, nicht winterharte Zimmerpflanzen, mediterrane Pflanzen, Kräuter- und Duft- pflanzen 36  Kategorie Beschreibung Beispielpflanzen Zwiebelpflanzen Beet, Balkon, Schnittblumen Hyazinthen (Hyazinthus), Kaiser- krone (Fritillaria imperialis), Lilien (Lilium), Narzissen (Narcis- sus), Ritterstern (Hippeastrum), Tulpen (Tulipa), Zierlauch (Allium) Schnittblumen und -grün ein- und mehrjährige Pflanzen, Chrysanthemen (Chrysanthe- Zwiebelpflanzen, Stauden, Grä- mum), Zyperngras (Cyperus), ser, Blumengestecke, Advents- Gerbera (Gerbera), Schleierkraut kränze (Gypsophila), Sonnenblumen (Helianthus), Lampenputzergras (Pennisetum), Rosen (Rosa), Tul- pen (Tulipa) Balkon- und Terrassenbepflan- Einjährige und mehrjährige s. einjährig/saisonale Kulturen, zungen Pflanzen, Wechselbepflanzung, Stauden, Gehölze, Ziergräser Kombination mit Zimmerpflan- zen, Kübelpflanzen, Hängepflan- zen Innenraumbegrünung, Zimmer- Grün- und Blühpflanzen Flamingoblume (Anthurium), pflanzen Grünlilie (Chlorophytum), Palm- farn (Cycas), Dieffenbachie (Dief- fenbachia), Hibiskus (Hibiscus), Flammendes Käthchen (Kalan- choe), Passionsblume (Passi- flora), Schmetterlingsorchidee (Phalaenopsis), Strahlenaralie (Schefflera), Einblatt (Spathi- phyllum), Calla (Zantedeschia), Weihnachtsstern (Euphorbiapul- cherrima) Stauden mehrjährige und winterharte Astern (Aster), Waldrebe (Clema- Pflanzen tis), Pampasgras (Cortaderia sel- loana), Rittersporn (Delphinium), Sonnenhut (Echinacea), Blau- schwingel (Festuca-Arten), Efeu (Hedera), Schwertlilie (Iris), Lavendel (Lavandula), Pfingst- rose (Paeonia), Fetthennen (Sedum-Arten) Mischbetriebe, Produktion Kombination mit Baumschul- ware, Obstbau und/oder Gemü- sebau Mischbetriebe, Dienstleistungen Garten-Landschaftsbau, Sport- platzbau, Friedhofsgärtnereien, Innenraumbegrünung und - pflege Pflege privater, unternehmer- ischer und kommunaler Grünan- lagen Fassaden- und Dachbegrünung Überwinterungspflege Quelle: Manuela Gaßner, 2024. 37  In Deutschland gibt es rund 3.000 Zierpflanzenbaubetriebe, die eine Grundfläche von über 6.260 Hektar bewirtschaften. Davon entfallen etwa drei Viertel auf den Freilandanbau (4.610 ha) und ein Viertel auf den Anbau unter Glas (1.653 ha). In Staudenbetrieben wer- den etwa 10.000 Staudenarten und -sorten kultiviert (ZVG, 2021). Staudengärtnereien pro- duzieren Pflanzen für unterschiedlichste Standorte, geben Empfehlungen für Pflanzenge- sellschaften und tragen so zur Begrünung schwieriger Standorte bei. Sie produzieren zukunftsorientierte Sortimente für veränderte Bedingungen im Zuge des Klimawandels. Stauden bzw. Freilandzierpflanzen sind eine wichtige Kategorie von Zierpflanzen, die sich durch ihre mehrjährige Wachstums- und Blühfähigkeit auszeichnen. Diese Pflanzen bilden jedes Jahr neue Triebe aus unterirdischen Rhizomen, Wurzeln oder oberirdischen teilver- holzten und verholzten Pflanzenteilen. Sie sind in der Landschaftsgestaltung und in Gär- ten äußerst beliebt, da sie eine vielfältige Auswahl an Formen, Farben und Blüten bieten. Stauden werden neben der Optik auch nach ihren Standortbedingungen unterteilt, bei- spielsweise sonnige, halbschattige, schattige, trockene, feuchte oder frische Standorte. Zierpflanzen und Freilandzierpflanzen dienen nicht nur der Ästhetik, sondern tragen auch zur Förderung der Biodiversität und zum Schutz der Umwelt bei. Immer mehr rückt der Aspekt der Nachhaltigkeit in den Fokus. Die richtige Pflanzenauswahl bietet Nahrung und Lebensraum für Insekten, Vögel und andere Tiere und trägt zur Schaffung ökologisch aus- gewogener Gärten, kommunaler Grünflächen und Balkone bei. Die Produktion und Ver- wendung spielen somit eine zentrale Rolle für die nachhaltige Gestaltung und den Erhalt von grünen Lebensräumen in urbanen und ländlichen Umgebungen. Vermehrung Aufgrund der Vielfalt innerhalb der Zierpflanzen- und Freilandzierpflanzenproduktion kommen alle Vermehrungsarten zur Anwendung. Die generative Vermehrung wird sowohl bei ein- als auch mehrjährigen Pflanzen durchgeführt. Die vegetative Vermehrung erfolgt über Stecklinge (Kopf-, Teil-, Blatt-, Holzsteckling), Teilung, Ableger, Rhizome, Veredlung und auch In-Vitro-Kultur. Kulturmaßnahmen Klimasteuerung Aufgrund der saisonal geprägten Absatztermine spielt die intensive Klimasteuerung meist eine zentrale Rolle in der Produktion von Zier- und Freilandzierpflanzen. Im Gewächshaus- anbau wird durch die präzise Regelung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beleuchtung und Belüftung ein kulturspezifisches Mikroklima für optimale Wachstums- und Blühbedin- gungen geschaffen. Moderne Technologien wie automatisierte Heiz- und Kühlsysteme, LED-Lichtquellen zur Steuerung des Photoperiodismus und computergestützte Klimakont- rollsysteme ermöglichen es, spezifische Anforderungen verschiedener Pflanzenarten zu erfüllen und Wachstumszyklen zu steuern. Im Freilandanbau wird der Einfluss des Klimas ebenfalls durch verschiedene Maßnahmen reguliert, wie durch den Einsatz von Folientun- neln, Schattierungsnetzen und Windschutzvorrichtungen. Dies ermöglicht eine Produk- 38 tion unabhängig von saisonalen und geografischen Klimaschwankungen und kann, unter Berücksichtigung der ökonomischen Bilanzierung, eine ganzjährige Marktverfügbarkeit gewährleisten. Bewässerung und Düngung Durch die vielfältigen Kulturverfahren sowohl im Freiland als auch im geschützten Anbau sowie die verschiedenen Entwicklungsphasen von der Jungpflanzenanzucht bis zu mehr- jährigen Kulturen werden unterschiedliche Bewässerungsverfahren angewendet. Die Bewässerung von oben erfolgt entweder als Überkopfbewässerung (manuell, mit Düsenst- rängen oder Gießwagen) oder direkt auf das Substrat (Tropfbewässerung). Zusätzlich wird die Bewässerung von unten mittels Gießmatten, Fließrinnen, Fließmatten sowie Anstau- bewässerungssystemen (Ebbe-Flut) durchgeführt (Bettin, 2011, S. 16). Die Düngung erfolgt je nach Pflanzen- und Nutzungsart. Ausschlaggebend ist dabei die Kultivierung im Topf, gewachsenen Boden oder in Nährlösungen, die Entwicklungsphase, der optimale pH-Wert und die Standdauer der Pflanzen. Einflussfaktoren zum Wechsel der generativen und vegetativen Phase Einige Kulturen können nur in der generativen Phase, also blühend, verkauft werden. Des- halb sind im Zierpflanzenbau und Freilandzierpflanzenbau pflanzenphysiologische Kennt- nisse und technische Steuerungsmöglichkeiten bezüglich des Phasenwechsels besonders bedeutsam. Der Wechsel zwischen der vegetativen und der generativen Phase stellt einen essenziellen Prozess im Lebenszyklus von Pflanzen dar. Der Photoperiodismus, also die durch die Tageslichtlänge induzierten Reaktionen der Pflanzen, ist ein wesentlicher Parameter für den Phasenwechsel. Kurztagpflanzen (KTP) induzieren die Blütenbildung bei reduzierter Tageslänge, wohingegen Langtagpflanzen (LTP) längere Lichtphasen benötigen. In kontrollierten Kultursystemen, wie z. B. Gewächs- häusern, kann die Tageslängenreaktion gezielt durch zusätzliche Belichtung oder Ver- dunklung hervorgerufen werden. Zu den Langtagpflanzen zählen beispielsweise Dahlien (Dahlia Cultivars) und Petunien (Petunia Cultivars), zu den Kurztagpflanzen Chrysanthe- men (Chrysanthemum spp.) und Weihnachtssterne/Poinsettien (Euphorbia pulcherrima) (Bettin, 2011, S. 134–138). Die Temperatur stellt einen weiteren entscheidenden Einflussfaktor dar. Viele Pflanzenar- ten benötigen eine Vernalisation durch niedrige Temperaturen, um in die generative Phase überzugehen. Die Kältebehandlung simuliert winterliche Bedingungen und fördert die spätere Blütenbildung. Tulpenzwiebeln (Tulipa spp.) benötigen beispielsweise eine bestimmte Kälteexposition zur erfolgreichen Blüteninduktion. Höhere Temperaturen kön- nen ebenfalls die Blüte induzieren, beispielsweise bei Topfazaleen (Rhododendron Culti- vars) (Bettin, 2011, S. 128). Die Nährstoffversorgung und das spezifische Verhältnis von Stickstoff (N) zu Phosphor (P) und Kalium (K) kann ebenfalls den Phasenwechsel beeinflussen. Eine hohe Stickstoffgabe fördert primär das vegetative Wachstum, während eine reduzierte Stickstoffversorgung, kombiniert mit einer Erhöhung der Phosphor- und Kaliumwerte, die Pflanze in die genera- tive Phase überführt. Auch die Wasserversorgung hat Auswirkungen auf den Phasenwech- 39  sel. Ein moderater Wasserstress kann die Blüteninduktion fördern, während höhere Was- sermengen vegetatives Wachstum unterstützen und die Blütenbildung unterdrücken können. Phytohormone wie Gibberellinsäure (GA) und Ethylen spielen eine wesentliche Rolle im Phasenwechsel. Gibberelline fördern häufig die Sprossstreckung und können je nach Pflanzenart die Blütenbildung entweder induzieren oder inhibieren. Ethylen, ein Reifegas, fördert die Blüteninduktion und den Reifeprozess klimakterischer Früchte. Durch die Steu- erung der Tageslänge, Temperatur, Nährstoff- und Wasserversorgung sowie den Einsatz von Phytohormonen können der Zeitpunkt und die Intensität der Blüteninduktion gesteu- ert werden. PHYTOHORMONE Phytohormone sind natürliche Wachstumsregulatoren, die in Pflanzen gebildet werden und in geringen Konzentrationen vielfältige Prozesse wie Wachstum, Blütenbildung, Fruchtreife und Stressreaktionen steuern. Zu den Hauptklassen gehören Auxine, Gibberelline, Cytokinine, Abscisinsäure und Ethylen, wobei jedes Phytohormon spezifische Funktionen erfüllt und oft in komplexen Wech- selwirkungen mit anderen Hormonen und Umweltfaktoren steht. Haltbarkeit von Schnitt- und Topfpflanzen Freilandzierpflanzen werden als Topfkulturen, Zierpflanzen und teilweise als Schnittblu- men vermarktet, daher müssen sie phasenweise ungünstigen Bedingungen während des Transports, am Verkaufsort und bei den Endverbraucher:innen bis zum Einpflanzen bzw. in-die-Vase-Stellen überstehen. Die Basis für diese kritische Periode bilden qualitativ hochwertige Pflanzen, die aufgrund von Kulturmaßnahmen stresstolerant geworden sind. Dennoch können auch die qualitativ hochwertigsten Pflanzen nicht alle Bedingungen unbeschadet überstehen. 40 Tabelle 4: Einflussfaktoren zur Haltbarkeit von Topfpflanzen und Schnittblumen Einflussfaktoren Beispiele abiotisch Wasser Wassermangel (Trockenstress) durch unzureichende Bewässe- rung (Topf) oder fehlende Wassergefäße (Schnittblumen) wäh- rend des Transports und Verkaufs Gasblasenbildung in den Stängeln bei Schnittblumen, durch Transpiration und gleichzeitig fehlende Wasserversorgung (auch durch verstopfte Leitbahnen) Staunässe, übermäßige Bewässerung und fehlender Wasserab- fluss bei Topfkulturen Temperatur Frost- und Kälteschäden bei nicht-abgehärteten und/oder wär- mebedürftigen Pflanzen z. B. Zimmerpflanzen wie Orchideen, Anthurien, Philodendron Hitzeschäden durch unsachgemäße Verkaufspräsentation, zu heiße Standorte, Hitze des Transports im Privatfahrzeug Licht Sonnenbrand durch unsachgemäße Verkaufspräsentation, zu sonnige Standorte Dunkelheit des Transports in Lkws und dem Verkauf auf Blu- menwägen/Containern mit zu vielen Lagen bzw. zu geringem zusätzlichem Lichtangebot Ethylen Ethylenbildung durch Stresssituation während langer Dunkel- phasen mit hohen Temperaturen Ethylen durch andere Pflanzen oder Produkte im gleichen Lager, Transportmittel oder Verkaufsbereich (z. B. Äpfel) Mechanik Transportschäden an Blättern und Blüten durch zu geringe Abstände, unsachgemäße Behandlung am Verkaufsort und beim Transport durch die Endverbraucher:innen biotisch Insekten Blattläusebefall durch vorhandenen Befall der Ware oder über- greifenden Befall von anderen Pflanzen Befruchtung der Blüten mit schnellerem Blütenfall Pilzbefall Grauschimmel (Botrytis cinerea) durch zu feuchte Bedingungen, Kondensation an Blättern und Blüten bei unbeheiztem Trans- port in kalten Perioden, lange Standzeiten in Verpackungs- und Transportmaterialien, w