Forschungsprojekt zu Sorghum-Blühmischungen und ihre Ziele
Ein Forschungsprojekt der Justus-Liebig-Universität Gießen und dreier Partner konzentriert sich auf einen neu entwickelten Hirsetyp, der hohe Methanerträge mit Eigenschaften für den Mischanbau mit Blühpflanzen verbindet. Ziel ist es, die besten Partner für die Hirse zu finden.
Unser Ansatz könnte nicht nur helfen, die Trachtlücke für Honigbienen im Hochsommer zu schließen, sondern auch Beiträge zum Boden- und Gewässerschutz leisten, wenn die Blühmischungen als überwinternde Zwischenfrüchte stehen bleiben.
Das Verbundvorhaben „Sorghum-Blühmischungen für einen insektenfreundlichen Energiepflanzenanbau“ wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert.
Eigenschaften des Sorghum bicolor-Dualtyps
Der neue Sorghum bicolor-Dualtyp wurde seit 2012 gezüchtet. Er zeichnet sich durch einen hohen Kornanteil von bis zu 50 Prozent der Gesamttrockenmasse aus, was zu einem hohen Methanertrag beiträgt. Ursprünglich in Afrika beheimatet, reagieren die Pflanzen im Juli/August kurz vor der Blüte empfindlich auf Temperaturen unter 10 Grad, was den Kornansatz beeinträchtigen kann.
Forschungsergebnisse zeigen, dass die Bestäubung durch Honigbienen den Kornansatz der Dualtyp-Hybriden unter Kältestress signifikant verbessern kann. Bienen sammeln den Pollen gerne als Eiweißquelle im Hochsommer. Diese Wechselbeziehung soll im Projekt erweitert werden, indem Blühmischungen zusammen mit Sorghum angebaut werden, um Bienen zusätzlichen Nektar bereitzustellen.
Anbauvarianten und ökologische Vorteile
Die Forscher prüfen potenzielle Sorghum-Mischungspartner in zwei Anbauvarianten:
- Einjährige Variante „Gemenge“: Sorghum und Blühpflanzen werden im Herbst gemeinsam geerntet und als Biogassubstrat genutzt. Getestet werden zwei Sorghum-Dualtyp-Hybriden mit 20 Blühpflanzen-Arten, darunter Buchweizen, Leindotter, verschiedene Klee- und Bohnen-Arten, Sonnenblumen und Ölrettich.
- Zweijährige Variante „Untersaat“: Zwei Sorghumhybriden werden mit vier blühenden Arten (Esparsette, Steinklee, Schwedenklee, Luzerne) getestet. Diese bleiben nach der Sorghum-Ernte über Winter stehen und dienen im Folgejahr als Hauptfrucht. Eine Abwandlung dieser Variante sieht vor, Esparsette & Co. bereits im Sommer des Vorjahres auszusäen und Sorghum im zweiten Jahr im Strip-Till-Verfahren direkt in die beschnittene Untersaat zu drillen.
Die zweijährige Variante ist aus Wasser- und Bodenschutzsicht vorteilhaft, da die überwinternde Pflanzendecke Erosion mindert, Nährstoffe bindet und vor Auswaschung schützt. Sie verbessert zudem die Befahrbarkeit und die Humusbilanz.
Insektenmonitoring und genetische Analysen
Wir prüfen, welche Kombinationen aus pflanzenbaulicher Sicht überzeugen und wie attraktiv sie für die verschiedenen Insektenarten sind. Das analysieren wir auch auf der molekulargenetischen Ebene. Mit dem metabarcoding-Verfahren etwa können wir die Pollenpakete der Bienen untersuchen und feststellen, an welchen Pflanzenarten sie diese gesammelt haben.
Bienenkundler Dr. Reinhold Siede untersucht zudem, über welche Distanzen Insekten die Flächen anfliegen. Versuchs-Bienenstöcke werden in bis zu 3 km Entfernung in blüharmen Umfeldern aufgestellt, um das Sammelverhalten farblich markierter Bienen zu beobachten.
Die Forscher untersuchen auch die Mischanbautauglichkeit der Sorghum-Hybriden auf genetischer Ebene, insbesondere hinsichtlich Blatt- und Wurzelarchitektur. Eine aufrechte Blattstellung und eine vertikale Wurzelstruktur sind wünschenswert, um die Beschattung der Untersaaten zu reduzieren und die Wasserverfügbarkeit zu verbessern. Diese Eigenschaften werden phänotypisch erfasst und mittels genomweiter Assoziationsstudien und QTL-Kartierung Genabschnitten zugeordnet. Die Ergebnisse sollen zur Züchtung mischanbautauglicher bicolor-Dualtyp-Sorten beitragen.
Sorghum bicolor-Dualtypen zeichnen sich durch eine langsamere Jugendentwicklung, einen späteren Reihenschluss und eine geringere Wuchshöhe im Vergleich zu Mais und herkömmlichen Biogas-Hirsesorten aus. Diese Merkmale prädestinieren sie für den Mischanbau. Die Forscher erfassen auch phänotypisch, welche Blühpflanzen und -sorten besonders beschattungsverträglich sind.
Projektstruktur und Hintergrund
Das Verbundvorhaben „Sorghum-Blühmischungen für einen insektenfreundlichen Energiepflanzenanbau“ umfasst folgende Teilvorhaben:
- FKZ 2219NR19 (Justus-Liebig-Universität Gießen): Untersuchungen zur Variation und genetischen Determination von für Untersaat-Kompatibilität wichtigen Pflanzenarchitekturmerkmalen bei Sorghum.
- FKZ 2219NR452 (Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen): Untersuchungen zur Wertigkeit der Sorghum-Blühpflanzengemenge für Bienen.
- FKZ 2219NR445 (Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe): Produktionstechnik und Gewässerschutzpotenzial von Untersaaten und Mischanbau mit Sorghum Dualtyp-Hybriden.
- FKZ 2219NR449 (Deutsche Saatveredelung AG): Evaluierung von Untersaatkomponenten für den Sorghummischanbau.
Der Sorghum bicolor-Dualtyp ist ein Übergangstyp zwischen Kornsorghum und massewüchsigen Biogas-Hirsesorten. Er kombiniert die Körnerausbildung, Frühreife, höhere Trockensubstanzgehalte und Standfestigkeit von Kornsorghum mit dem hohen Ertragspotenzial von Biogas-Hirsesorten. Der hohe Stärkeanteil im Korn führt zu einer hohen Energiedichte und einem großen Potenzial für die Biogasbildung. Erste Hybriden wurden zur Sortenzulassung angemeldet.
Mais und herkömmliche Biogas-Sorghum-Arten sind aufgrund ihrer früheren Jugendentwicklung und des höheren Wuchses weniger für den Mischanbau geeignet. Mais reagiert zudem empfindlich auf konkurrierenden Bewuchs, mit Ausnahme der Kombination Mais und Stangenbohnen.
In vielen mitteleuropäischen Agrarlandschaften besteht im Sommer eine Trachtlücke für Honig- und Wildbienen. In dieser Zeit benötigen Bienenvölker jedoch ausreichend hochwertigen Pollen als Proteinquelle für die Aufzucht der Winterbienen.