Agrarforschung Schweiz, Heft 1, Januar 2014 by Nicole Boschung

AGRAR FORSCHUNG SCHWEIZ J a n u a r

2 0 1 4

H e f t

Agroscope

Agroscope | BLW | HAFL | AGRIDEA | ETH Zürich

gutes Essen, gesunde Umwelt

Pflanzenbau

Serie ProfiCrops: Ideen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben Seite 4

Pflanzenbau

G enetische Diversität in der L andwirtschaft Seite 12

Kurzbericht

Mastpouletfutter: die Partikelgrösse beeinflusst die Gewichtszunahme Seite 28

Auf den 1. Januar 2014 wurden unter dem Dach von Agroscope die drei bisherigen Forschungsanstalten (ACW, ALP-Haras und ART) zusammengeführt. Der neue Leistungsauftrag an Agroscope (2014 – 2017) beinhaltet sechs thematische Schwerpunkte, welche jeweils von mehreren Agroscope-Forschungsinstituten gemeinsam bearbeitet werden. Die Forschung der Land- und Ernährungswirtschaft richtet sich dabei insbesondere auf die voraussehbare Ressourcenknappheit aus. (Foto: Gabriela Brändle, Agroscope) Impressum Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse ist die Zeitschrift der landwirtschaftlichen Forschung von Agroscope und ihren Partnern. Die Zeitschrift erscheint auf Deutsch und Französisch. Sie richtet sich an Fachpersonen aus Forschung, Industrie, Lehre, Beratung und Politik, an kantonale und eidgenössische Ämter und weitere Fachinteressierte. Herausgeberin Agroscope Partner b Agroscope (Institut für Pflanzenbauwissenschaften IPB; Institut für Nutztierwissenschaften INT; Institut für Lebensmittelwissenschaften ILM; Institut für Nachhaltigkeitswissenschaften INH), www.agroscope.ch b Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern, www.blw.ch b Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL, Zollikofen, www.hafl.ch b Beratungszentrale AGRIDEA, Lindau und Lausanne, www.agridea.ch b Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich, Departement für Umweltsystemwissenschaften, www.usys.ethz.ch Redaktion Andrea Leuenberger-Minger, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Agroscope, Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 26 407 72 21,Fax +41 26 407 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Judith Auer, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Agroscope, Postfach 1012, 1260 Nyon 1 E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Redaktionsteam Vorsitz: Jean-Philippe Mayor (Leiter Corporate Kommunikation Agroscope), Evelyne Fasnacht, Erika Meili und Sibylle Willi (Agroscope), Karin Bovigny-Ackermann (BLW), Beat Huber-Eicher (HAFL), Esther Weiss (AGRIDEA), Brigitte Dorn (ETH Zürich). Abonnement Preise Zeitschrift: CHF 61.–* (Ausland + CHF 20.– Portokosten), inkl. MWSt. und Versandkosten, Online: CHF 61.–* * reduzierter Tarif siehe: www.agrarforschungschweiz.ch Adresse Nicole Boschung, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Agroscope, Postfach 64, 1725 Posieux E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch, Fax +41 26 407 73 00 Adressänderungen E-Mail: verkauf.zivil@bbl.admin.ch, Fax +41 31 325 50 58 Internet www.agrarforschungschweiz.ch www.rechercheagronomiquesuisse.ch ISSN infos ISSN 1663-7852 (Print) ISSN 1663-7909 (Internet) Schlüsseltitel: Agrarforschung Schweiz Abgekürzter Schlüsseltitel: Agrarforsch. Schweiz © Copyright Agroscope. Nachdruck von Artikeln gestattet, bei Quellenangabe und Zustellung eines Belegexemplars an die Redaktion. Erfasst in: Web of Science, CAB Abstracts, AGRIS

Inhalt Januar 2014 | Heft 1 3 Editorial Pflanzenbau – Serie ProfiCrops Ideen, welche die pflanzenbauliche 4

Forschung verändert haben Anna Crole-Rees, Vincent Nassar, Arnold Schori, Willy Kessler und Bernard Jeangros Pflanzenbau Genetische Diversität in der 12

Landwirtschaft Roland Kölliker, Luisa Last, Felix Herzog und Franco Widmer Umwelt Genetische Vielfalt in Wildpflanzen- 20

Samenmischungen Tsipe Aavik, Daniel Bosshard, Peter Edwards, Rolf Holderegger und Regula Billeter Kurzbericht Mastpouletfutter: die Partikelgrösse 28

beeinflusst die Gewichtszunahme Danielle Albiker und Ruedi Zweifel Kurzbericht Netzwerk agri benchmark – Vergleich der 32

Agrarproduktion im internationalen Kontext Hildegard Garming und Esther Bravin 36 Porträt 37 Aktuell 39 Veranstaltungen

Editorial

Die Land- und Ernährungswirtschaft steht vor grossen Herausforderungen Liebe Leserin, lieber Leser

Michael Gysi, Chef Agroscope Bernard Lehmann, Direktor des Bundesamtes für Landwirtschaft BLW

In den kommenden Dekaden besteht die zentrale Herausforderung des globalen Ernährungssystems darin, trotz begrenzter Ressourcen eine wachsende Bevölkerung mit bezahlbaren und qualitativ guten Lebensmitteln ausreichend zu versorgen. Angesichts des Bevölkerungswachstums und des zunehmenden Wohlstands rechnet die UNO bis 2030 mit einem rund 50 Prozent höheren Nahrungsmittelbedarf als heute; die Nachfrage nach tierischen Produkten wird dabei überproportional ansteigen. Die voraussehbare Ressourcenknappheit – insbesondere bei den nicht erneuerbaren Ressourcen – wird die Bevölkerung dazu zwingen, ihre Konsumgewohnheiten zu ändern. Die im Bereich der Landund Ernährungswirtschaft tätige Forschung ist jetzt gefordert, innovative Lösungen vorzuschlagen, damit die Umstellung hin zu einem sparsameren Umgang mit den Ressourcen gelingt. Der neue Leistungsauftrag für die Jahre 2014–2017 zeigt, dass sich Agroscope dieser Herausforderung stellt. Die Verantwortung für den Leistungsauftrag trägt der Agroscope-Rat, das strategische Führungsorgan von Agroscope. Die Leitung des Agroscope-Rates obliegt Bernard Lehmann, Direktor BLW. Der Leistungsauftrag berücksichtigt die Anliegen des Bundesrats, des Parlaments sowie der wichtigsten Agroscope-Stakeholder. Die Prüfung des Leistungsauftrages durch die Finanzkommissionen sowie die Wirtschafts- und Abgabekommissionen des Bundes hat gezeigt, dass die generelle Ausrichtung den Bedürfnissen des Parlaments entspricht. Der Leistungsauftrag wurde abschliessend im Dezember 2013 vom Bundesrat gutgeheissen. Dieser Leistungsauftrag definiert die sechs thematischen Schwerpunkte, nach denen sich die vier Agroscope-Forschungsinstitute inhaltlich ausrichten: Ökologische Intensivierung ••Sicherung der natürlichen Ressourcen •• Beitrag zum Klimaschutz und Anpassung der Land- und Ernährungswirtschaft an den Klimawandel ••Qualitativ hochwertige und sichere Lebensmittel für eine gesunde Ernährung ••Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der Land- und Ernährungswirtschaft ••Vitalität und Attraktivität ländlicher Räume Ein Schwerpunkt wird also inhaltlich von mehreren Instituten bearbeitet, was nur mit konsequenter Nutzung von Synergien und gemeinsamen Werten zu erreichen ist. Unsere Grundwerte Vertrauen, Eigenverantwortung und Verlässlichkeit unterstützen dies, erlauben es uns gegen aussen stark aufzutreten sowie den Erwartungen der Auftraggeber gerecht zu werden. Die Umsetzung dieses Leistungsauftrags liegt in der Verantwortung der Agroscope-Geschäftsleitung. Ihre Aufgabe ist es, die zur Verfügung stehenden finanziellen und personellen Ressourcen optimal einzusetzen. Hierzu gehören neben strategisch geschickten Personalentscheiden auch die gezielte Förderung von Kompetenzen und die Schaffung von Freiräumen. Dadurch wird Agroscope in der Lage sein, jederzeit aktuelle Lösungsvorschläge für die Praxis, Politik und den Vollzug zu formulieren. Wir sind überzeugt, dass es uns damit gelingen wird, Antworten auf die bevorstehenden Herausforderungen in der Land- und Ernährungswirtschaft zu liefern.

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P f l a n z e n b a u

Serie ProfiCrops

Ideen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben Anna Crole-Rees1, Vincent Nassar3, Arnold Schori1, Willy Kessler2 und Bernard Jeangros1 Agroscope, Institut für Pflanzenbauwissenschaften IPB, Schweiz 2 Agroscope Institut für Nachhaltigkeitswissenschaften INH, 8046 Zurich, Schweiz 3 Institut pour l’Entrepreneurship & Management, HES-SO, 3960 Sierre, Schweiz Auskünfte: Anna Crole-Rees, E-Mail: anna.crole-rees@agroscope.admin.ch

Die Forschenden müssen sich ständig innovativ verhalten, um sich den verschiedenen Herausforderungen sowie den zahlreichen Veränderungen der Rahmenbedingungen, sei es der ökonomischen oder gesetzlichen, stellen zu können. (Quelle: http://www.johnthemachine.com/tag/business-innovation)

Einleitung Die Landwirtschaft im Allgemeinen und die Pflanzenproduktion im Speziellen stehen vor grossen Herausforderungen. Die Liberalisierung der Märkte schreitet voran und führt zu einer zunehmenden Konkurrenz aus dem Ausland. Gewisse Märkte sind gesättigt. Die umweltbedingten und sozialen Anforderungen an die Produkte und an die Produktionsweisen nehmen zu. Die Geschwindigkeit der Veränderungen nimmt ebenfalls

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stark zu, hervorgerufen unter anderem durch den technischen Fortschritt. Das Überleben der landwirtschaftlichen Betriebe hängt somit davon ab, ob sie diesen Veränderungen folgen und sich an diese durch Innovation anpassen können. Die Innovation entsteht aus einer Idee heraus, die angenommen und umgesetzt wird. Sie steht im Zentrum jedes Veränderungsprozesses. Die Arbeiten im Modul Innovation des Forschungsprogramms ProfiCrops haben sich daher mit der Bewertung der Produkte befasst, von Methoden und Dienstleistungen, die von

ProfiCrops Das Forschungsprogramm Proficrops (www. proficrops.ch) von Agroscope will dazu beitragen und garantieren, dass die Pflanzenproduktion in der Schweiz in einem immer weiter liberalisierten Umfeld konkurrenz fähig bleibt und das Vertrauen der Konsumentinnen und der Konsumenten in die Schweizer Produkte gestärkt wird. Die zu Beginn des Programms aufgestellten Hypothesen gingen davon aus, dass die Effizienz der Produktion verbessert werden muss, dass die Innovation und der Mehrwert erhöht werden sollten, dass das Vertrauen der Konsumenten gestärkt und die Rahmenbedingungen angepasst werden müssen. Diese vier Aussagen wurden interdisziplinär in Form von Modulen erforscht, nämlich in den Modulen Effizienz, Innovation, Konsumenten und Rahmenbedingungen. Weitere damit verbundene Projekte betrafen den Feuerbrand, ProfiVar, ProfiGemüse CH, die Zusammenarbeit in der Fruchtfolgeplanung, ProfiViti, WIN4 und FUI. Mit der Serie von Artikeln «ProfiCrops», die in der Zeitschrift Agrarforschung Schweiz publiziert wurden, konnte eine Auswahl von Resultaten und Lösungen verbreitet werden, welche der Erhaltung der Konkurrenzfähigkeit der schweizerischen Pflanzenproduktion dienen. Es handelt sich um beispielhafte Resultate und Lösungen. Ein zusammenfassender Bericht wird Anfang 2014 verfügbar werden. Der Artikel «Fünf Innovationen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben» gehört zum Modul Innovation*. Er zeigt entwickelte oder geprüfte Innovationen auf, welche in allen Fällen von den Forschern von Agroscope übernommen wurden. Er stellt als Leitmotiv die Komplexität des Innovationsprozesses in den Vordergrund. *(http://www.agroscope.admin.ch/proficrops/05365/index.html?lang=de)

Zusammenfassung

Ideen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben | Pflanzenbau

Innovation ist für Institutionen wichtig, welche ihre Konkurrenzfähigkeit in einer stets weiter liberalisierten Wirtschaft erhalten wollen. Dies trifft auch auf die landwirtschaftliche Forschung zu. Eines der Ziele von ProfiCrops bestand darin, einen Innovationsprozess zu fördern, welcher zu einem grösseren Mehrwert im Rahmen der Pflanzenproduktion führen soll. Dieser Artikel beschreibt fünf ausgewählte Ideen im Rahmen von Agroscope. Die Grundidee sowie deren Umsetzung und die Möglichkeiten der Anwendung werden für drei prozessorientierte Innovationen aufgezeigt: der tragbare NIRS-Apparat (near-infrared spectroscopy), die Sequenzierung des Krankheitserregers des Feuerbrandes und die Verwendung von biochemischen und molekularen Markern bei der Selektion. Zudem werden zwei innovative Produkte beschrieben: die Analyse des Lebenszyklus (LCA) und die urbane Landwirtschaft. Die Resultate zeigen, dass für den Erfolg des Innovationsprozesses in der Forschung eine klare Forschungsvorgabe, angepasste finanzielle Ressourcen, Zeit und eine positive Einstellung gegenüber dem Risiko erforderlich sind.

Agroscope für ihre Kunden in der Pflanzenproduktion entwickelt worden sind. Das Ziel dieses Moduls besteht in einer Stärkung des Innovationsprozesses, damit für die Praxis bessere Lösungen gefunden und diese noch vermehrt von den verschiedenen Anwendern angenommen werden. Die bisher durchgeführten Studien zielten vor allem darauf ab, die Innovation bei den Landwirten (Hermier et al. 2006) sowie im landwirtschaftlichen Wissenssystem (Hermans et al. 2010) besser zu verstehen und die Innovationen zu charakterisieren (Aouinaït 2013). Seltener sind Untersuchungen, welche sich mit dem Innovationsprozess bei den landwirtschaftlichen Forschungsinstitutionen befassen. Aber auch die Forschenden sind innovativ tätig. Auch sie finden sich von Herausforderungen gestellt, die sie vorwärts treiben, um neue Ideen für Lösungen zu entwickeln, die ihren Bedürfnissen entsprechen (Nassar und Tucci 2012). Der vorliegende Artikel beschreibt den Innovationsprozess beispielhaft anhand verschiedener Fallstudien, um Innovationsfaktoren der Forschung besser erkennen und den Prozess verstärken zu können. Die Studie befasste sich  mit Arbeiten von Agroscope.

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Pflanzenbau | Ideen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben

Tab. 1 | Ausgewählte Fallstudien Innovation

Problem – Motivation

Innovationstyp

Untersuchung der Qualität der Früchte am Baum bis zu ihrer Ernte.

Prozess

Politischer Wille, eine ökologischere Landwirtschaft zu entwickeln

Produkt

Portabler NIRS-Apparat zur Analyse von Früchten

Ökobilanz (ÖB)

Sequenzierung des Bakteriums Erwinia amylovora

Forschung für eine kurative Bekämpfung des Feuerbrandes

Prozess

Urbane Landwirtschaft

Externe Nachfrage nach agronomischen Kompetenzen

Produkt

Biochemische und molekulare Marker für die Selektion

Untersuchung genetischer Charakteristika unabhängig von der Umwelt

Prozess

Auswahl von fünf Fallstudien Die Forschenden im Modul Innovation haben eine Liste von «Lösungen» erarbeitet, die von Agroscope für die Praktiker in der Pflanzenproduktion entwickelt wurden. Mehrere dieser Lösungen haben sich als Innovationen erwiesen, die von den Forschenden selber übernommen, ja manchmal auch von ihnen entwickelt wurden. Die zahlreichen neuartigen Initiativen erlauben den Forschenden und damit Agroscope folgende Aktivitäten durchzuführen: ••den Kunden neue Produkte anbieten (Produktinno vation): HOLL - Raps, Sojasorten für Tofu in Europa. ••sich besser zu organisieren oder sich an bestimmte Anforderungen anpassen (Organisationsinnovation): Qualitätsmanagementsystem, Fusion der Forschungsanstalten von Agroscope. ••verbessern der Verbreitung der eigenen Forschungsresultate (Marketinginnovation): Anwendung von Smartphone (z.B. PhytoPre), Spin-offs, die sich mit der Kommerzialisierung befassen (MediaPlant, VariComm) ••steigern der Effizienz der Forschung (Innovationsprozess): Methode der Blühverfrühung (Selektion von Apfelbäumen), Charakterisierung von Phänotypen für die Selektion von Getreide, Softwarepakete Geniell und SustainOS usw.

kriterien sind unerlässlich zur Aufrechterhaltung der Konkurrenzfähigkeit dieser Produktionszweige. Die Bestimmung des idealen Erntetermins für eine optimale Fruchtqualität auf dem Markt erfordert chemische Analysen vorzeitig geernteter Früchte, wodurch diese zerstört werden. Es ist daher unmöglich, die Entwicklung der Fruchtreife bis zur Ernte an denselben Früchten am selben Baum zu verfolgen. Es gibt jedoch eine nicht-invasive Analysemethode, welche gemeinhin mit NIRS bezeichnet wird. Dieses Gerät arbeitet spektroskopisch im nahen Infrarotbereich (NIRS: near-infrared spectroscopy). Ein solches wird bei Agroscope bereits im Rahmen der Erforschung verschiedener Stadien der Wertschöpfungskette (Produktion, Ernte, Lagerung) eingesetzt. Ebenso wird es bei der Untersuchung verschiedener Produkte (Honig, Fleisch, Milch, Getreide, Früchte, Futtermittel) und für eine Vielzahl weiterer Kriterien (lösliche Substanz, Säuregehalt, Trockensubstanz, Gehalt an Leukopin, Proteingehalt, Verdaulichkeit, Nährstoffe) verwendet. Dieses Gerät wird fest installiert im Labor genutzt. Es besteht nun die Absicht, eine tragbare Version zu entwickeln, welche in Freilandparzellen und in Gewächshäusern eingesetzt werden kann. Es wurde Kon-

Es wurden fünf Fallstudien auf der Basis einer zielgerichteten Stichprobenentnahme ausgewählt (Forschungsanstalt, Innovationstyp) unter Berücksichtigung der Einschätzung durch die im Modul involvierten Forschenden. Eine Literaturstudie wurde durchgeführt. Die Forschenden, die ein neues Produkt oder eine neue Methode übernommen hatten, wurden befragt, um die Motive zu ergründen, die zur Innovation geführt haben. 1. Portabler NIRS-Apparat (Abb. 1) Eines der Mandate von Agroscope befasst sich mit den Vorernte-Qualitätsaspekten der Früchte im Obst- und Beerenbau. Die Definition und Kontrolle der Qualitäts-

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Abb. 1 | Untersuchung der Qualität, vom Baum bis zur Ernte.

Ideen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben | Pflanzenbau

Abb. 2 | Für eine ökologischere Landwirtschaft. (Foto: Carole Parodi, Agroscope)

takt zu einem Forscher in Angers aufgenommen, der an Qualitätsfragen bei Äpfeln arbeitet. Dank einer Drittmittelfinanzierung konnte dieser Wissenschaftler bei Agroscope im Jahre 2006 seine Arbeit aufnehmen. Gegen wärtig werden noch Kalibrationsarbeiten an diesem portablen Gerät vorgenommen (Camps et Christen 2009). Die zu erwartenden Resultate und die Einsatzmöglichkeiten eines portablen NIRS-Gerätes, das für die Früchteforschung kalibriert ist, werden beachtliche Bedeutung erlangen. Dieses Gerät wird die Forschung in Bezug auf die Vorerntequalität verbessern. Insbesondere kann damit der optimale Erntetermin bestimmt und der Einfluss klimatischer Faktoren studiert werden. Das Gerät wird auch die Effizienz der Forschung erhöhen, da die Probengrösse nicht mehr limitiert sein wird (die Früchte müssen nicht mehr zerstört werden). Zudem ist das Verfahren schneller (einige Sekunden pro Analyse) und erfordert weniger Handarbeit sowie keinerlei chemische Produkte. Anzumerken ist auch, dass diese Ausrüstung relativ einfach ist und von den Wissenschaftlern leicht übernommen werden kann. In der Tat könnte sie von jedermann in der Wertschöpfungskette verwendet werden, wodurch die Entwicklung der Qualität einer Frucht entlang der ganzen Kette verfolgt werden könnte. 2. Ökobilanz (Abb. 2) Die Landwirtschaft wird ökologischer. Diese Tendenz wiederspiegelt sich in der ganzen Wertschöpfungskette, inklusive der Endprodukte, und bis zu den Konsumenten. Die Ökologisierung wird von der Gesellschaft, den Bürgern, den Konsumenten und von den Behörden verlangt.

Letztere wollen politische Strategien gemäss den Erwartungen formulieren. Wie weiss man wie die Auswirkungen der Produktion zu messen sind? Betrachtet über die ganze Wertschöpfungskette, wie sind die Auswirkungen der Produktion auf die CO2 Emissionen, auf die Biodiversität, die Qualität des Bodens usw.? Die Direktion von Agroscope hat im Jahre 2000 entschieden, eine neue Forschungsgruppe «Ökobilanzen» (ÖB) zu bilden. Diese Gruppe hat eine Methode zur Ökobilanzierung (ÖB) entwickelt, welche zur Land- und Ernährungswirtschaft passt und sich SALCA (Swiss Agricultural Life Cycle Assessment) nennt (Gaillard & Nemecek 2009). Diese Methode liefert verlässliche Daten zur Umweltwirkung landwirtschaftlicher Produktion, sei dies bezogen auf ein bestimmtes Produkt, ein Produktionssystem und/oder einen Landwirtschaftsbetrieb. Die Methode erlaubt es auch, diverse Produktionsarten sowie Produkte verschiedener Herkunft zu vergleichen. Zugleich werden Agrar-Umweltindikatoren berechnet. Zur Zeit stützt sich die Methode auf die Ökoinventar-Datenbank ecoinvent. Sie bietet folgendes: ••Berechnungsmodelle für direkte Emissionen auf dem Feld und dem Landwirtschaftsbetrieb, beispielsweise für Nitrate oder Schwermetalle; ••Methoden zur Bewertung der Umweltwirkung sowie auch der Wirkung auf die Biodiversität und der Bodenqualität; ••Rechenwerkzeuge für verschiedene landwirtschaftliche Systeme, insbesondere für Landwirtschaftsbetriebe und landwirtschaftliche Kulturen; ••ein Schema zur Interpretation von Ökobilanzen in der  Landwirtschaft.

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Pflanzenbau | Ideen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben

Die Nachfrage nach solchen Dienstleistungen kommt von privaten (Handel, Lebensmittelindustrie) und öffentlichen (inländisch und vom Ausland) Entscheidungsträgern, von Produzentenorganisationen, von der landwirtschaftlichen Beratung und von Nicht-Regierungsorganisationen. In den nächsten Jahren wird die Bedeutung dieser Dienstleistung weiter zunehmen, insbesondere wegen steigender Nachfrage nach Lösungen für einen nachhaltige Ressourceneinsatz in der Landund Ernährungswirtschaft und der Notwendigkeit zur ökologischer Optimierung landwirtschaftlicher Produktionssysteme. Es ist ebenso vorgesehen, die Ökobilanz in neuen Fachgebieten einzusetzen wie etwa bei den Spezialkulturen oder in der Nahrungsmittelproduktion.

Diagnostiktestes des Pathogens unter Feldbedingungen, der Entwicklung und Anwendung eines Prognosemodelles für Blüteninfektionen (www.feuerbrand.ch) und dem Test von Antagonisten im Labor und im freien Feld. Ein Agroscope-Forscher hat die Idee vorgebracht, man solle das Vorgehen ändern und versuchen, den Krankheitserreger besser kennenzulernen, um seine Achillesferse zu identifizieren, wodurch man ihn dann besser unter Kontrolle bringen könnte. Diese Idee wurde aufgegriffen und in der Folge im Rahmen des integrierten Projektes Feuerbrand dank zusätzlichen finanziellen Mitteln in den Jahren 2008 bis 2013 bearbeitet und bis heute umgesetzt. Eine wegweisende Etappe stellte 2010 die Sequenzierung des Bakteriums dar, das für diese Krankheit verantwortlich ist (Smits et al. 2010). Das Genom ist vollständig entschlüsselt worden. Seit der Sequenzierung sind mehrere Gene entdeckt worden, welche für das Überleben und die Virulenz des Bakteriums entscheidend sind (Smits et al. 2010). Die Aussichten zur Bekämpfung des Feuerbrandes verbessern sich. So hat beispielsweise die Analyse verschiedener Isolate ermöglicht, die lokale Kontamination besser zu verstehen. Dennoch bleibt noch viel Arbeit zu leisten. Sobald die Gene sequenziert sind, gilt es, ihre Funktion zu bestimmen, was sehr komplex ist, ebenso wie die Analyse der umweltbedingten Mutationen der DNA. Diese Kenntnisse werden es erlauben, zu verstehen, wie das Bakterium funktioniert und wo sich seine Achillesferse befindet. Es wird jedoch noch mehrere Jahre dauern, bis sich die Auswirkungen davon unter Feldbedingungen zeigen werden. Die Sequenzierung des Bakteriums könnte letztlich die Kontrolle über den Feuerbrand ermöglichen. Eine Bedingung dazu ist, unter anderem, der optimale Einsatz der gegenwärtigen Bekämpfungsmöglichkeiten wie etwa auch die Pflanzung feuerbrandtoleranter Bäume.

3. Sequenzierung des Bakteriums Erwinia amylovora (Abb. 3) Der Feuerbrand ist insbesondere für die Apfel- und Birnbäume eine schwerwiegende Krankheit. Obwohl die Krankheit und der entsprechende Krankheitserreger, das Bakterium Erwinia amylovora, seit mehr als 100 Jahren bekannt sind, gibt es immer noch keine kurative Bekämpfung ausser der Verwendung von Antibiotika während der Blüte. Das für den Feuerbrand zuständige Kompetenzzentrum von Agroscope erarbeitet Massnahmen zur Kontrolle dieser Krankheit. Die Forschung hat sich im Wesentlichen mit prophylaktischen Methoden befasst, indem beispielsweise robuste Sorten selektioniert werden. Weitere Arbeiten befassen sich mit der Resistenz alter Sorten, mit der Entwicklung eines raschen

4. Urbane Landwirtschaft (Abb. 4) Es besteht ein wachsendes Interesse an einer urbanen Landwirtschaft, und immer mehr Initiativen für eine Nahrungsmittelproduktion in der Stadt werden realisiert. Die Schweiz macht in Bezug auf dieses Phänomen keine Ausnahme. Im Rahmen des Projektes «Urbane Qualität» des Schweizerischen Nationalfonds hat eine Organisation den Wunsch geäussert, ein Projekt zur urbanen Landwirtschaft zu unterbreiten. Dazu hat diese Organisation verschiedene Institute kontaktiert, darunter das Institut für Umweltfragen der ETH Zürich sowie Agroscope. Dieses Projekt unter dem Namen «Food Urbanism Initiative» (www.foodurbanism.org) wurde für die Dauer von drei Jahren bewilligt. Ebenso wurde der Beitrag von Agroscope als Teil des Forschungsprogramms

0 kb 3500 kb

500 kb

3000 kb

Erwinia amylovora CFBP 1430 chromosome 3805573 bp

1000 kb

2500 kb

1500 kb pEA29 28259 bP

2000 kb

Abb. 3 | Sequenzierung des Bakteriums Erwinia amylovora .

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Ideen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben | Pflanzenbau

schaft, trotz einer Dienstleistung für die Kunden, von marginaler Bedeutung mit sporadischen Aktivitäten bleiben. Sie ist gegenwärtig nicht im Leistungsauftrag des BLW enthalten.

Abb. 4 | Urbane Landwirtschaft. (Foto: Therese Haller, HAFL)

5. Biochemische oder molekulare Marker (Abb. 5) In der Schweiz zielt die Weizenzüchtung auf leistungsfähige Sorten ab, welche eine hohe Backqualität und eine gute Resistenz gegen Krankheiten aufweisen. Die Kreuzungen werden auf ausgewachsenen Pflanzen im Feld geprüft, was bedeutet, dass die Expression der Gene unter gegebenen Umweltbedingungen untersucht wird. Dieser Vorgang erfordert Zeit und ist manchmal nicht sehr aussagekräftig, da unter Umständen eine Krankheit im Feld nicht auftritt. Unabhängig von der Expression eines Merkmals in einem gegebenen Umfeld möchte man die genetische Konstellation des zu untersuchenden Merkmals kennen. Um dies zu ermöglichen, wurden biochemische und molekulare Marker entwickelt. Sie erlauben es, die Resistenz der Pflanze gegenüber Krankheiten zu beurteilen, selbst wenn die Krankheit nicht ausgebrochen ist. Die Wissenschaftler haben versucht, ihr individuelles Wissen über einzelne Gene zu verbessern, um dieses dann für die Selektionsschemas zu berücksichtigen. Die Idee bestand darin, diesen Technologiesprung im Selektionsprozess auszunutzen. Die Marker haben den Vorteil, dass sie von der Umwelt nicht 

ProfiCrops angenommen. Der Ursprung der Idee ist somit von aussen gekommen. Die Realisierung des Projektes, unter Mitwirkung von Agroscope-Fachwissen zu Gunsten der Förderer der urbanen Landwirtschaft, erforderte die Rekrutierung zusätzlichen Personals, das vom Nationalfonds finanziert wird. Dieses Projekt bedingt auch eine «Änderung» des Blickwinkels in Bezug auf die Produktionseinheiten. Die Produktionseinheiten in städtischen Zonen sind in der Tat nicht, oder nur selten, «traditionelle» Landwirtschaftsbetriebe. Es war somit zwingend, dass eine von allen beteiligten Projektpartnern akzeptierte Typologie der Produktionseinheiten gefunden und formuliert wurde (Crole-Rees et al. 2012). Mit der Teilnahme an diesem Projekt konnte Agroscope seine Kompetenz in Bezug auf Gewächshauskulturen und die Gemüseproduktion einbringen. Somit konnte an einem Mandat gearbeitet werden, welches die Installation von Gewächshäusern auf Dächern vorsieht. Zudem ergab dies die Möglichkeit, sich gegenüber einem Publikum bekannt zu machen, welches sich von den üblichen Kunden der pflanzenbaulichen Forschung unterscheidet. Im Rahmen von Agroscope wird die urbane Landwirt-

Abb. 5 | Nutzung von biochemischen und molekularen Markern. (Foto: Carole Parodi, Agroscope)

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Pflanzenbau | Ideen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben

beeinflusst werden und in irgend einem Entwicklungsstadium und in allen Organen der Pflanze nachgewiesen werden können. Zudem kann man sie analysieren, ohne die Pflanze zu zerstören. Dank ihnen lassen sich teure Gewächshausversuche reduziern, beispielsweise um das Resistenzverhalten von Apfelsorten gegenüber dem Feuerbrand zu prüfen. In Changins ist eine Spezialistin angestellt worden, um bei Weizen, Triticale und Sojabohne entsprechende Verbesserungen zu erzielen. Gegenwärtig wird die Marker-Technologie bei Agroscope in allen Züchtungsdepartementen verwendet, nämlich bei: Reben (Agroscope, in Vorbereitung), Getreide, Soja, Apfel, Birne und Aprikose. Konkrete Anwendungen dieser Technologie betreffen beispielsweise die Züchtung von Sojasorten für die menschliche Ernährung sowie die Züchtung von Getreidesorten, die gegenüber Krankheiten resistent sind. Dabei werden mit Hilfe von Markern mehrere Resistenzgene in verschiedenen Weizenlinien gegen eine einzige Krankheit kombiniert. Die Technologie erlaubt Resistenzgene dank molekularen Markern und Rückkreuzungen in Eliteweizensorten einzuschleusen (Mouillet et al. 2008). Die Effizienz und Möglichkeiten in der Züchtung werden dank dieser Technologie verbessert. So können mehrere Marker verwendet und auch quantitative Merkmale eingeführt werden. Schliesslich ermöglicht diese Technologie Agroscope weiterhin eine anerkannte Führungsposition in der Züchtung einzunehmen.

Diskussion und Schluss folgerungen Die Forschung muss sich, wie alle Akteure der Wertschöpfungskette der Pflanzenproduktion, ständig innovativ verhalten, um sich den verschiedenen Herausforderungen sowie den zahlreichen Veränderungen der Rahmenbedingungen, sei es der ökonomischen oder gesetzlichen, stellen zu können. Die Fallstudien zeigen unterschiedliche Aspekte der Innovation auf. Die Anregung kann von innen oder aussen kommen, wie dies der Fall ist bei der Einführung neuer Produkte oder Dienstleistungen wie die Ökobilanzen und die urbane Landwirtschaft. Agroscope reagiert also auf externe Anfragen. Die Wissenschaftler sind motiviert, neue Ideen zu übernehmen und zu entwickeln. Man möchte die Unannehmlichkeiten gewisser Verfahren umgehen, wie beispielsweise die Langwierigkeit und Ungenauigkeit der traditionellen Züchtung auf gewisse Eigenschaften (Nassar und Tucci 2012). Lösungsorientierte Forschung spielt sich selten in einem geschlossen Gefäss ab. Tatsächlich haben mehrere der Innovationen einen transversalen Charakter. Die Sequenzierung von Bakterien übernimmt

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ein Vorgehen, das bereits im Gesundheitswesen eingesetzt wird, und die Ökobilanzierung stammt aus der Industrie. Der Austausch unter Wissenschaftlern mittels Publikationen, wissenschaftlichen Konferenzen usw. stellt eine Quelle der Inspiration und Kreativität dar. Die Fallstudien zeigen auch, dass zwischen Idee und Innovation manchmal mehrere Jahre vergehen wie beispielsweise bei der Kalibrierung des NIRS-Gerätes. Die vorgestellten Ideen zeigen die Innovationskraft in der Forschung auf. Sie ermöglichten bereits heute und stellen auch für die Zukunft in der Forschung und zugunsten der Akteure namhafte Verbesserungen der pflanzenbaulichen Produktion der Schweiz dar. Im weitesten Sinne werden die Effizienz und die Qualität der Landwirtschaftsprodukte verbessert. Die fünf Innovationen befassen sich mit der inneren und äusseren Qualität (Produktionsweise, Einfluss auf die Umwelt) und der Differenzierung der Produkte. Die Fähigkeit, mit Erfolg innovativ zu sein, das heisst die Fähigkeit, von der Idee zur Innovation überzugehen, erfordert Zeit, Ressourcen, eine gewisse Risikobereitschaft und eine auf die Zukunft ausgerichtete Denkweise. Diese schliesst gute Kenntnisse der Wissenschaftler betreffend sich abzeichnende Tendenzen in den einzelnen Arbeitsgebieten und der allgemeinen Agrarpolitik mit ein. Zudem müssen die Vision und der Auftrag von Agroscope klar definiert sein. Der neue Leistungsauftrag nimmt darauf Bezug. Um die strategischen Ziele von Agroscope (BLW 2012) zu verfolgen «muss die landwirtschaftliche Forschung weiterhin genügend Handlungsspielraum zur Verfügung stellen, damit die guten, kreativen und von Intuition geleiteten Wissenschaftler Lösungen finden können für die Zukunft der Land- und Ernährungswirtschaft» (Agroscope 2007). n

Cinque idee che hanno cambiato la ricerca nella produzione vegetale L’innovazione è una condizione necessaria per le istituzioni che cercano di mantenere la loro competitività all’interno di un’economia sempre più liberalizzata. Questo vale anche per la ricerca agronomica. Uno degli obiettivi di ProfiCrops, uno dei programmi di ricerca di Agroscope, era di promuovere un processo d’innovazione aspirante a dare un valore aggiunto maggiore al settore della produzione vegetale. Questo articolo descrive cinque idee selezionate in modo ragionato all’interno di Agroscope. L’idea di base, la sua attuazione e le prospettive d’adozione sono presentate attraverso tre tipi di procedimento innovativi: l’apparecchio NIRS (Near-Infrared spectroscopy) portatile, il sequenziamento del patogeno del fuoco batterico e l’uso di marcatori biochimici o molecolari nella selezione. Inoltre, ci sono altri due prodotti innovativi: l’analisi del ciclo vitale (LCA) e l’agricoltura urbana. I risultati mostrano che il successo di questi progetti innovativi in seno alla ricerca esigono una missione di ricerca chiara, delle risorse finanziarie adatte, del tempo e un’attitudine positiva di fronte al rischio.

Literatur ▪▪ Agroscope, 2007. Agroscope Research Master Plan 2008–2011. ▪▪ Agroscope, In Vorbereitung. Améliorer la compétitivité du secteur de la production végétale suisse. Résultats et expériences du programme de recherche ProfiCrops. Rapport final de programme. ▪▪ Aouinaït C., 2013. Caractérisation des innovations dans la production végétale suisse. Mémoire de fin d’études présenté pour le diplôme d’Ingénieur de spécialisation Innovations dans les Systèmes Agro- Alimentaires du Monde (ISAM). SupAgro Montpellier. BLW, 2012. ▪▪ Forschungskonzept Land- und Ernährungswirtschaft 2013–2016. Bern. Februar 2012. ▪▪ Camps C. & Christen D., 2009. Non-destructive Assessment of Apricot Fruit Quality by Portable Visible-Near Infrared Spectroscopy (pVNIRs). LWT – Food Science and Technology 42 (6), 1125–1131. ▪▪ Crole-Rees A., Heitkämper K., Bertschinger L., Dumondel M., Haller Th. & Verzone C., 2012. Urban agriculture: an opportunity for farmers? A Swiss case study. Paper presented at the SHE conference, Angers, July 2012. ▪▪ Hermans F., Klerkx L. & Roep D., 2010. Comparative analysis and synthesis report. SOLINSA. FP7. Deliverables 3.1 A. Zugang: http://www.solinsa.org/fileadmin/Files/deliverables/D3_1a_Comparative_analysis_and_ synthesis_report_final_Nov_2011.pdf [15.9.2013].

Summary

Riassunto

Ideen, welche die pflanzenbauliche Forschung verändert haben | Pflanzenbau

Five ideas that have changed research in the cropping sector Innovation is now a prerequisite for institutions aiming to maintain their competitiveness in a more and more liberalized economy. This is also true for agricultural research. One of the objective of ProfiCrops, the research program Agroscope, was to promote the innovation process leading to added value in the cropping sector. This article describes five ideas, their development into innovation and the scope for the innovation’s adoption. The sampling was done purposively, based on an innovations’ list for the cropping sector. The sample comprised: three process innovations: a portable Near-infrared spectroscopy (NIRS) tool, the sequence of the fire blight pathogen genome and the use of molecular markers, and two service innovations: Life Cycle Assessment (LCA) in agriculture and urban agriculture. The results show that the innovation process within research requires some scope that includes a clear research mission, sufficient financial resources, time and a risk-taking attitude. Key words: innovation process, agriculture, research, Agroscope.

▪▪ Gaillard G. & Nemecek T., 2009. Swiss Agricultural Life Cycle Assessment (SALCA): An integrated environmental assessment concept for agriculture. In: Int. Conf. «Integrated Assessment of Agriculture and Sustainable Development, Setting the Agenda for Science and Policy», Egmond aan Zee, The Netherlands. AgSAP Office, Wageningen University, 134–135. ▪▪ Hermier R., Praz P. & Buser Ch., 2006. Succès des innovations en agriculture: le projet InoVagri. Revue suisse d’Agriculture 38 (5), 275–279. ▪▪ Moullet O., Fossati D., Mascher F., Schori A. & Guadagnuolo R., 2008. Les marqueurs moléculaires comme outils dans la sélection des céréales. Revue suisse d’Agriculture 40 (3), 133–138. ▪▪ Nassar V. & Tucci Ch., 2012. Creative-Learning Innovation Cycle - CLIC: Work Motivation and Organizational Creativity. Thesis 5502. EPFL: L ausanne. ▪▪ Smits Th., Rezzonico F., Kamber T., Blom J., Goesmann A., Frey J. E & Duffy B., 2010. Complete genome sequence of the fire blight pathogen Erwinia amylovora CFBP 1430 and comparison to other Erwinia spp. Mol Plant Microbe Interact. 2010 Apr; 23 (4): 384–93.

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 4–11, 2014

P f l a n z e n b a u

Genetische Diversität in der Landwirtschaft Roland Kölliker, Luisa Last, Felix Herzog und Franco Widmer Agroscope, Institut für Nachhaltigkeitswissenschaften INH, 8046 Zürich, Schweiz Auskünfte: Roland Kölliker, E-Mail: roland.koelliker@agroscope.admin.ch

Abb. 1 | Diversität innerhalb und zwischen Arten ist ein wichtiger Bestandteil landwirtschaftlicher Ökosysteme. (Foto: Luisa Last, Agroscope)

Einleitung Die Funktion und die Produktivität von landwirtschaftlichen Systemen wird massgeblich von der vorhandenen Biodiversität beeinflusst (Abb. 1). Diese kann in drei hierarchische Stufen eingeteilt werden: Ökosystemdiversität, Artendiversität und genetische Diversität (Vellend und Geber 2005; Abb. 2). Die genetische Diversität umfasst die Vielfalt der Gene und Allele innerhalb einer Art und bildet die Grundlage für die Vielfalt aller lebenden Organismen. Sie ist auch die Voraussetzung für die

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Anpassung von Arten und Populationen an äussere Faktoren wie Umweltbedingungen oder Selektionsprozesse. Während die Bedeutung der Arten-Diversität allgemein anerkannt ist und auch der Einfluss der Landwirtschaft darauf intensiv untersucht wurde, gibt es nur sehr wenig Information über die genetische Vielfalt in landwirtschaftlichen Ökosystemen. Das Ziel dieser Studie war es deshalb, Methoden zu entwickeln und anzuwenden, mit denen die genetische Diversität auf landwirtschaftlichen Betrieben bestimmt werden kann. Diese Studie wurde im Rahmen des EU-Forschungsprojektes BioBio (EU FP7,

KKBBE-227161, www.biobio-indicator.org) durchgeführt, in welchem praxistaugliche Indikatoren für alle drei Stufen der Biodiversität entwickelt wurden (Herzog et al. 2012). Genetische Diversität in der Landwirtschaft Die genetische Diversität in landwirtschaftlichen Ökosystemen kann grundsätzlich in zwei Kategorien unterteilt werden: ••Die geplante Diversität umfasst die genetische Diversität innerhalb der angebauten Pflanzenarten und gehaltenen Tierarten (Vandermeer et al. 1998). Diese pflanzen- und tiergenetischen Ressourcen bilden die Grundlage für die landwirtschaftliche Produktion und werden durch die Landwirte bewusst gesteuert. ••Die assoziierte Diversität umfasst die Diversität innerhalb und zwischen Pflanzen- und Tierarten die zwar in landwirtschaftlichen Ökosystemen vorkommen, aber nicht gezielt angebaut oder gehalten werden (Biala et al. 2005). Mehrjährige Wiesen und Weiden, wie sie in der Landwirtschaft Zentraleuropas häufig anzutreffen sind, nehmen bezüglich dieser Definition eine Mittelstellung ein. Zwar werden sie landwirtschaftlich genutzt, aber die vorhandene genetische Diversität wird höchstens am 

Zusammenfassung

Genetische Diversität in der Landwirtschaft | Pflanzenbau

Genetische Diversität, die Vielfalt der Gene und Allele innerhalb einer Art, ist die grundlegendste Ebene der Biodiversität. Sie bildet eine wichtige Voraussetzung für die Produktivität und Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Produktionssysteme. Wir haben verschiedene Methoden entwickelt und angewendet, um die genetische Diversität auf landwirtschaftlichen Betrieben in Europa, der Ukraine und Uganda zu ermitteln. Eine auf Fragebogen basierende Umfrage auf insgesamt 203 Betrieben hat gezeigt, dass die genetische Diversität von angebauten Kulturpflanzen und gehaltenen Tieren sehr stark zwischen verschiedenen Regionen variiert und von den vorherrschenden Produktionssystemen abhängt. Um einen genaueren Einblick in die genetische Diversität von Grasland zu erhalten, haben wir 60 Populationen von Knaulgras aus Bulgarien, Norwegen und der Schweiz mit molekulargenetischen Markern untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass diese Art eine sehr grosse Variabilität innerhalb der Populationen aufweist, die Unterschiede zwischen den Populationen aber eher gering sind.

ÖkosystemDiversität

ArtenDiversität

Genetische Diversität

Abb. 2 | Die drei Ebenen der Biodiversität in der Landwirtschaft. (Fotos: Luisa Last, Agroscope [oben links], S alah Garchi, INRGREF [oben rechts], Markus Zuber [Mitte rechts], Gabriela Brändle, Agroscope [übrige])

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Pflanzenbau | Genetische Diversität in der Landwirtschaft

Anfang gezielt durch die Landwirte beeinflusst. Danach unterliegen sie mehrheitlich dem Einfluss von Umwelt und Bewirtschaftung. Vor allem eine hohe Bewirtschaftungsintensität kann sich negativ auf die genetische Diversität auswirken (Peter-Schmid et al. 2008). Bestimmung der genetischen Diversität Eine generelle Intensivierung der Landwirtschaft hat in den letzten Jahrzehnten die geplante Diversität innerhalb von Pflanzen- und Tierarten stark reduziert. So sind zum Beispiel in Deutschland oder Finnland fast alle der früher angebauten Getreide-Landsorten verschwunden (Hammer und Diederichsen 2009) und in Holland hat sich die Zahl der lokalen Rinderrassen in den letzten 30 Jahren um 95 % verringert (Buiteveld et al. 2009). Obwohl einzelne Studien diesen Verlust dokumentieren, fehlen einfache, zuverlässige Methoden, um Veränderungen der genetischen Diversität in der Landwirtschaft genau verfolgen zu können. In dieser Studie haben wir einen Fragebogen entwickelt und angewendet, um eine grobe Schätzung der genetischen Diversität von Pflanzensorten und Tierrassen zu ermöglichen. Zudem haben wir den Einfluss von Bewirtschaftung und Umweltfaktoren auf die genetische Diversität von Knaulgras (Dactylis glomerata), einer häufigen Art in Wiesen und Weiden, mit Hilfe von molekulargenetischen Markern bestimmt.

Material und Methoden Umfrage auf 203 Betrieben Basierend auf Literaturangaben und einer Umfrage bei Experten und Interessengruppen des BioBio-Projektes wurde ein Fragebogen für die Erhebung der genetischen Diversität auf 203 Betrieben entwickelt. Dieser Fragebogen wurde im persönlichen Gespräch mit den Landwirten ausgefüllt und enthielt neben Angaben zu den jeweiligen Landwirtschaftssystemen detaillierte Fragen zu Name, Herkunft und Menge der angebauten Pflanzensorten und gehaltenen Tierrassen. Die Erhebungen wurden in 13 BioBio-Fallstudiengebieten (elf in Europa, eine in Uganda und eine in der Ukraine; Abb. 3) durchgeführt. Mit den erhobenen Daten wurden Diversitäts-Indikatoren wie Artendiversität, Sortendiversität, Anteil von Landsorten und die Anzahl von Schaf- und Rinderrassen pro Betrieb berechnet. Zusätzlich wurde der Anteil von seltenen Sorten und Rassen analysiert. Genetische Diversität von Knaulgras Für die detaillierte Analyse der genetischen Diversität in Grasland-Ökosystemen wurde mit Knaulgras eine Art gewählt, welche in drei Grasland-Fallstudiengebieten (Rhodopen/Bulgarien, Hedmark/Norwegen und Obwal-

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 12–19, 2014

den/Schweiz) vorkommt. In jedem Fallstudiengebiet wurden auf jeweils zehn Betrieben zwei Flächen beprobt. Pro Fläche wurde Blattmaterial von 32 Einzelpflanzen gesammelt und für die molekulargenetische Analyse verwendet. In der Schweiz wurden die Betriebe so gewählt, dass fünf biologisch (nach den Richtlinien von BioSuisse) und fünf konventionell bewirtschaftet wurden. Pro Betrieb wurde jeweils eine intensiv und eine extensiv bewirtschaftete Fläche ausgewählt. Zusätzlich zu den Blattproben wurden in der Schweiz pro Fläche 60 blühende Triebe geerntet und im Gewächshaus in Isolation abgeblüht. Das Saatgut wurde geerntet und die F1-Populationen wurden im Gewächshaus angezogen. Die genetische Diversität der 60 Populationen aus den drei Fallstudiengebieten wurde mit 29 SSR (simple sequence repeat)-Markern bestimmt (Last et al. 2013). Die SSR-Markerprofile aller Einzelpflanzen wurden miteinander verglichen, und die genetische Diversität innerhalb und zwischen den verschiedenen Populationen und Fallstudiengebieten wurde ermittelt. Als Mass für die genetische Diversität innerhalb der Populationen wurde die durchschnittlich zu erwartende Heterozygosität (HE) und die Genotypendiversität nach Shannon (HG) verwendet. Der Einfluss der Bewirtschaftung wurde mit Hilfe von Korrelationsanalysen und multivariater Statistik untersucht. Für die Bestimmung der phänotypischen Diversität von Knaulgras wurde in Zürich-Reckenholz ein Feldversuch durchgeführt. Jeweils 60 Pflanzen der 20 F1-Populationen und von den zwei Referenzsorten «Reda» und «Beluga» wurden in Reihen zu zehn Pflanzen komplett

●

● ●

CH IT

●

● ●

ES1 ● ES2

FR ●

●

UG Abb. 3 | Die 13 BioBio-Fallstudiengebiete, in denen mittels Fragebogen die angebauten Pflanzensorten und die gehaltenen Tierrassen erhoben wurden (www.biobio-indicator.org).

Genetische Diversität in der Landwirtschaft | Pflanzenbau

Mittlere Sortendiversität

2 Ackerbau und Spezialkulturen Grasland und Tierproduktion Ackerbau und Tierproduktion Dauerkulturen UG

ES2

ES1

0 Fallstudiengebiete

Abb. 4 | Mittlere Sortendiversität pro Fallstudiengebiet.

randomisiert angebaut. Zehn phänotypische Merkmale wie Wachstumstyp, Blühzeitpunkt oder Rostresistenz wurden erhoben, und die Populationen wurden bezüglich der Mittelwerte und der Variationskoeffizienten miteinander verglichen.

Resultate Sorten- und Rassendiversität variieren stark Die Umfrage zur genetischen Diversität dauerte im Durchschnitt etwa 50 Minuten pro Betrieb. Von den 203 befragten Betrieben bauten 174 Acker- und Spezialkulturen oder Kunstwiesen an. Diese Betriebe wurden für die Berechnung der Pflanzen-Diversitäts-Indikatoren berücksichtigt. Insgesamt wurden 91 verschiedene Pflanzenarten aufgenommen. Die mittlere Anzahl Arten pro Fallstudienregion variierte von eins (IT) bis elf (DE). In Italien waren die Betriebe geprägt vom Weinanbau, und andere Arten wie Oliven oder Hartweizen wurden nur auf einzelnen Betrieben angebaut. In Deutschland hingegen herrschten gemischtwirtschaftliche Betriebe mit Acker- und Futterbau vor, was zu einer signifikant grösseren Anzahl Pflanzenarten pro Betrieb führte. Die mittlere Sortendiversität, also die Anzahl Sorten dividiert durch die Anzahl an Kulturpflanzenarten, lag pro Fallstudiengebiet zwischen eins (ES, HU, UA) und 6,5 (IT; Abb. 4). Während fast die Hälfte der

Betriebe nur eine Sorte pro Art anbauten, lag die Sortendiversität auf einem Weinbaubetrieb in Italien bei 15. Um bedrohte Sorten besser zu berücksichtigen, wurde in der Schweizer Fallstudie auch die Anzahl seltener Apfelsorten erhoben. Basierend auf der Liste der bedrohten Sorten (www.prospecierara.ch) wurden elf seltene Apfelsorten wie Klarapfel, Blauacher oder Bohnapfel (Abb. 5) aufgenommen. Mehr als 50 % aller angebauten Apfelsorten wurden als selten klassiert. In den elf europäischen Fallstudiengebieten wurden nur sechs Landsorten angebaut. In Uganda hingegen wurden 31 % aller angebauten Sorten als Landsorten bezeichnet während von 21 % die Herkunft als unbekannt ange geben wurde. Die durchschnittliche Anzahl der Rinder- und Schafrassen war mit fünf Rassen in der Schweiz und 4,5 Rassen in Wales (UK) signifikant höher als in allen übrigen Fallstudiengebieten. den meisten Betrieben war die Produktion auf eine Rasse pro Art ausgerichtet. Grosse Diversität von Knaulgras in Europa Mit den 29 SSR-Markern konnten über alle analysierten Knaulgras-Pflanzen 257 unterschiedliche Allele detektiert werden. Die genetische Diversität (durchschnittlich zu erwartende Heterozygosität, HE) innerhalb der einzelnen Populationen war in allen drei Fallstudiengebieten sehr hoch und variierte von 0,44 bis 0,59. Die HE war 

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 12–19, 2014

Pflanzenbau | Genetische Diversität in der Landwirtschaft

Abb. 5 | Seltene Apfelsorten: Klarapfel, Blauacher, Bohnapfel (von links nach rechts). (Fotos: Markus Zuber)

in Norwegen mit 0,54 signifikant höher als in Bulgarien (0,52), während die HE in der Schweiz mit 0,53 dazwischen lag. Trotz der grossen Diversität innerhalb der Populationen konnten zwischen 62 % (Bulgarien) und 91 % (Schweiz) der einzelnen Pflanzen den entsprechenden Fallstudiengebieten zugeordnet werden. Eine Clusteranalyse basierend auf den Markerhäufigkeiten pro Fallstudiengebiet gruppierte die Schweizer Knaulgraspopulationen zusammen mit jenen aus Norwegen, während die Populationen aus Bulgarien eine eigene Gruppe bildeten (Abb. 6A). Diese Gruppierung stimmte nicht überein mit der Gruppierung der Standorte basierend auf der geographischen Distanz (Abb. 6B). Bewirtschaftung und genetische Diversität Wie schon für den Vergleich der Fallstudiengebiete beobachtet, war die genetische Diversität innerhalb der Populationen auch in der Schweiz sehr gross. Nur gerade 4 % der beobachteten Diversität wurde verursacht durch Unterschiede zwischen den Populationen, während die

restliche Diversität innerhalb der Populationen beobachtet wurde. Dies führte dazu, dass die einzelnen Populationen nicht aufgetrennt werden konnten und dass auch kein Einfluss der Bewirtschaftung auf die Populationsdifferenzierung beobachtet werden konnte (Abb. 7). Hingegen hatte das Bewirtschaftungssystem (biologisch vs. konventionell) einen Einfluss auf die genetische Diversität (HE), und die intensive Bewirtschaftung führte zu einer signifikant verringerten Genotpyen-Häufigkeit (HG; Tab. 1). Alle anderen untersuchten Standortparameter (Artenzusammensetzung, Lage und Exposition der Probenflächen) zeigten keinen Einfluss auf die genetische Diversität der Populationen. Die phänotypische Charakterisierung der F1-Populationen zeigte, dass sich die Populationen bezüglich ihrer agronomischen Merkmale deutlich unterscheiden und dass die Bewirtschaftungsintensität einen starken Einfluss auf die mittlere Merkmalsausprägung der Populationen hatte (Abb. 8). Rund 21 % der phänotypischen Unterschiede zwischen den Populationen wur-

(A) SSR Marker

(B) Geographische Lage

2250 Distanz (km)

1,5 1,0 0,5

750

Abb. 6 | Clusteranalyse der drei Fallstudiengebiete in Bulgarien, Norwegen und der Schweiz basierend auf den SSR-Analysen der gesammelten Knaulgraspopulationen (A) und den geographischen Distanzen der Sammelregion (B).

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 12–19, 2014

Bulgarien

Schweiz

Norwegen

Bulgarien

0 Schweiz

0,0

1500

Norwegen

Euklidische Distanz

2,0

−2

−10

−5

2. Hauptkomponente

0 −1

2. Hauptkomponente

Genetische Diversität in der Landwirtschaft | Pflanzenbau

−2

−1

0 1. Hauptkomponente

−10

−5

0 1. Hauptkomponente

Abb. 7 | Hauptkomponenten-Analyse von 640 Knaulgraspflanzen aus der Schweiz basierend auf 29 SSR-Markerprofilen: Die Bewirtschaftung hat keinen Einfluss auf die Populationsdifferenzierung (blau: intensive Bewirtschaftung, rot: extensive Bewirtschaftung).

Abb. 8 | Hauptkomponenten-Analyse von 20 Knaulgraspopula tionen basierend auf zehn phänotypischen Merkmalen: Die Bewirtschaftung hat einen starken Einfluss auf die mittlere Merkmalsausprägung der Populationen (blau: intensive Bewirtschaftung, rot: extensive Bewirtschaftung).

den durch die unterschiedliche Bewirtschaftungsintensität erklärt. Pflanzen von extensiv bewirtschafteten Flächen waren kürzer, hatten kürzere Blütenstände und der Blühzeitpunkt war signifikant früher im Vergleich zu Populationen von intensiven Standorten (Tab. 2). Auch die Variabilität der einzelnen Merkmale, berechnet als Variationskoeffizienten, wurde signifikant von der Bewirtschaftungsintensität beeinflusst. Allerdings waren die Unterschiede nur für den Blühzeitpunkt signifikant (Tab. 2).

die Diversität von Pflanzenarten, Pflanzensorten und Tierrassen auf Landwirtschaftsbetrieben zu erfassen und so die Veränderung der genetischen Diversität zu überwachen. Die Messung und Interpretation der Indikatoren ist in Factsheets detailliert beschrieben (http://www. biobio-indicator.org/genetic-indicators.php?). Um die Qualität der Daten zu erhöhen, sollte der Fragebogen an die jeweilige Fragestellung angepasst werden und die lokalen Gegebenheiten (vorherrschende Landwirtschaftssysteme) berücksichtigen. Die relativ geringe Anzahl von Pflanzensorten auf den Betrieben und das fast vollständige Fehlen von Landsorten wurde auch weltweit für die wichtigsten Ackerkulturen beobachtet (Jarvis et al. 2008; Veteläinen et al. 2009). Die einheitlicheren Zuchtsorten erlauben zwar eine höhere Rentabilität durch vereinfachte Produktionsmethoden, der Verlust der Landsorten kann aber zu einer erheblichen 

Diskussion und Schlussfolgerungen Geeignete Indikatoren Die auf Umfragen basierenden Indikatoren für genetische Diversität, die in dieser Studie erarbeitet wurden, stellen eine zuverlässige und einfache Möglichkeit dar,

Tab. 1 | Einfluss von Bewirtschaftungssystem und Bewirtschaftungsintensität auf die durchschnittlich zu erwartende Heterozygosität (HE) und die Genotypendiversität (HG) von 20 Knaulgraspopulationen. Signifikante Unterschiede sind mit * (p < 0,05) und ** (p < 0,01) gekennzeichnet. System

Intensität

konventionell

biologisch

intensiv

0,530**

0,521**

0,531

extensiv 0,527

3,367

3,395

3,347*

3,416*

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 12–19, 2014

Pflanzenbau | Genetische Diversität in der Landwirtschaft

Tab. 2 | Einfluss der Bewirtschaftungsintensität auf Mittelwert und Variabilität (Variationskoeffizient) phänotypischer Merkmale von 20 Knaulgras F1-Populationen. Signifikante Unterschiede (p < 0,05) sind mit * gekennzeichnet Mittelwert

Variationskoeffizient Bewirtschaftungsintensität

Merkmal

intensiv

extensiv

intensiv

extensiv

5,93

6,06

12,79

12,15

Blühzeitpunkt (Tage nach 15. April)

24,12*

21,09*

22,96*

32,27*

Wachstumstyp zur Blüte (Note 1–9)

5,71

5,89

19,14

18,32

90,24*

83,54*

16,72

16,99

Wachstumstyp (Note 1–9)

Stengellänge (cm) Internodienlänge (cm)

35,73*

33,83*

21,1

21,77

Fahnenblattlänge (cm)

21,90*

19,62*

28,28

31,35 31,33

Fahnenblattbreite (cm)

1,04*

0,97*

30,88

Blütenstandlänge (cm)

18,98*

17,82*

21,38

21,83

Wüchsigkeit (Note 1–9)

6,32

5,76

14,47

12,39

Rostresistenz (Note 1–9)

2,35

2,40

52,91

51,79

genetischen Erosion führen. Um den Verlust vor allem seltener Sorten und Rassen zu verhindern, wäre eine internationale Datenbank von grossem Vorteil. Bis jetzt existieren nur verschiedene lokale Datenbanken in einzelnen Ländern, was einen regionalen oder globalen Vergleich erschwert. Einfluss der Bewirtschaftung auf die Vielfalt Unsere Untersuchungen an Knaulgras haben eine sehr grosse Diversität innerhalb der einzelnen Populationen gezeigt, während die Unterschiede zwischen den Fallstudiengebieten klein und zwischen den einzelnen Populationen vernachlässigbar sind. Dies ist typisch für fremdbefruchtende Grasarten und wurde auch für Raigras, Wiesenrispe und Wiesenschwingel gezeigt (PeterSchmid et al. 2008; Rudmann-Maurer et al. 2007). Die hohe Diversität innerhalb der Populationen könnte auch ein Grund dafür sein, dass das Bewirtschaftungssystem und die Bewirtschaftungsintensität nur einen sehr kleinen Einfluss auf die Populationsdifferenzierung hatte, da diverse Populationen oft auch eine bessere Anpassungsfähigkeit aufweisen (Frankham et al. 2002).

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 12–19, 2014

Einfache Bestimmung der genetischen Diversität Während Umfragen einen einfachen, aber nur sehr oberflächlichen Zugang zur genetischen Diversität erlauben, bieten molekulargenetische Analysen sehr genaue Resultate, sind aber mit beträchtlichem Aufwand verbunden. Während für Wiesenschwingel ein Zusammenhang zwischen Artenvielfalt und Graslandtyp nachgewiesen werden konnte (Peter-Schmid et al. 2010), war dies in dieser Studie für Knaulgras nicht der Fall. Einfache, indirekte Indikatoren für genetische Diversität werden daher wohl nicht für alle Arten bereitgestellt werden können. Hingegen deuten Entwicklungen im Bereich der Gen- und Genomsequenzierung darauf hin, dass solche Methoden in Zukunft für ein gross angelegtes Screening genetischer Diversität verwendet werden können (Glenn 2011). n

Diversità genetica nell'agricoltura La diversità genetica, ossia la varietà dei geni o degli alleli in una specie, è alla base della biodiversità e costituisce un importante presupposto per la produttività e la sostenibilità dei sistemi produttivi agricoli. Abbiamo sviluppato e applicato diversi metodi per determinare la diversità genetica presente nelle aziende agricole in Europa, Ucraina e Uganda. Un sondaggio basato su di un questionario, effettuato su un totale di 203 aziende, ha mostrato che la diversità genetica di piante coltivate e animali allevati varia notevolmente tra le diverse regioni ed è strettamente correlata al sistema di produzione predominante. Per avere una visione più precisa della diversità genetica della superficie erbosa, abbiamo analizzato 60 popolazioni di dattile provenienti dalla Bulgaria, dalla Norvegia e dalla Svizzera con marcatori genetico-molecolari. Quest’analisi ha mostrato che questa specie presenta una grande variabilità all’interno delle popolazioni, tuttavia le differenze tra le varie popolazioni si sono dimostrate piuttosto esigue.

Literatur ▪▪ Biala K., Peeters A., Muys B., Hermy M., Brouckaert V. et al., 2005. Bio diversitiy indicators as a tool to assess sustainability levels of agro-ecosystems, with a special consideration of grassland areas. Options Méditerranéennes. Série A: Séminaires Méditerranéens 67, 439–443. ▪▪ Buiteveld J., van Veller M.G.P., Hiemstra S.J., ten Brink B. & Tekelenburg T., 2009. An exploration of monitoring and modelling agrobiodiversity: From indicator development towards modelling biodiversity in agricultural systems on the sub-specific level. CGN/DLO Foundation, Wageningen, The Netherlands, Zugang: http://edepot.wur.nl/51240 [22.10.2013] ▪▪ Frankham R., Ballou J.D. & Briscoe D.A., 2002. Introduction to conservation genetics. Cambridge University Press, Cambridge, UK. 617 S. ▪▪ Glenn T.C., 2011. Field guide to next-generation DNA sequencers. M olecular Ecology Resources 11 (5), 759–769. ▪▪ Hammer K. & Diederichsen A., 2009. Evolution, status and perspectives for landraces in Europe. In: European landraces: On-farm conservation managment and use (Eds. M. Veteläinen, V. Negri & N. Maxted). Bio diversity International, Italy, Rome, 23–44. ▪▪ Herzog F., Balázs K., Dennis P., Friedel J., Geijzendorffer I. et al., 2012. Biodiversity indicators for European farming systems. A guidebook. ART-Schriftenreihe 17, 1–99. ▪▪ Jarvis D.I., Brown A.H.D., Cuong P.H., Collado-Panduro L., LatournerieMoreno L. et al., 2008. A global perspective of the richness and evenness of traditional crop-variety diversity maintained by farming communities. Proceedings of the National Academy of Sciences 105 (14), 5326–5331.

Summary

Riassunto

Genetische Diversität in der Landwirtschaft | Pflanzenbau

Genetic diversity in agriculture Genetic diversity – the variety of genes and alleles within a species – constitutes the most basic level of biodiversity, and is an important prerequisite for productivity and sustainability in agricultural production systems. We have developed and applied various methods to determine genetic diversity on farms in Europe, Ukraine and Uganda. A questionnairebased survey conducted on a total of 203 farms has shown that the genetic diversity of crops and livestock varies greatly between different regions, and depends upon the prevailing production systems. In order to obtain a more accurate insight into the genetic diversity of grassland, we studied 60 populations of orchard grass from Bulgaria, Norway and Switzerland with molecular genetic markers. In doing so, we learned that although this species exhibits a very large variability within the populations, the differences between the populations tend to be minor. Key words: genetic diversity, indicators, grassland.

▪▪ Last L., Widmer F., Fjellstad W., Stoyanova S. & Kölliker R., 2013. Genetic diversity of natural orchardgrass ( Dactylis glomerata L.) populations in three regions in Europe. BMC Genetics 14, 102. ▪▪ Peter-Schmid M., Boller B. & Kölliker R., 2008. Habitat and management affect genetic structure of Festuca pratensis but not Lolium multiflorum ecotype populations. Plant Breeding 127 (5), 510–517. ▪▪ Peter-Schmid M., Kölliker R. & Boller B., 2010. Genetic diversity of Festuca pratensis Huds. and Lolium multiflorum Lam. ecotype populations in relation to species diversity and grassland type. In: Grassland Biodiversity: Habitat Types, Ecological Processes and Environmental Impacts (Eds. J. Runas & T. Dahlgren). Nova Science Publishers, New York.377 S. ▪▪ Rudmann-Maurer K., Weyand A., Fischer M. & Stocklin J., 2007. Micro satellite diversity of the agriculturally important alpine grass Poa alpina in relation to land use and natural environment. Annals of Botany 100 (6), 1249–1258. ▪▪ Vandermeer J., van Noordwijk M., Anderson J., Ong C. & Perfecto I., 1998. Global change and multi-species agroecosystems: Concepts and issues. Agriculture, Ecosystems and Environment 67 (1), 1–22. ▪▪ Vellend M. & Geber M.A., 2005. Connection between species diversity and genetic diversity. Ecology Letters 8, 767–781. ▪▪ Veteläinen M., Negri V. & Maxted N., 2009. European landraces: On-farm conservation managment and use. Bioversity International, Rome, Italy, 358 S.

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 12–19, 2014

U m w e l t

Genetische Vielfalt in Wildpflanzen- Samenmischungen Tsipe Aavik1,2, Daniel Bosshard2, Peter Edwards2, Rolf Holderegger2,3 und Regula Billeter2,4 Institut für Ökologie und Erdwissenschaften, Universität Tartu, 51005 Tartu, Estland 2 Institut für Integrative Biologie, ETH Zürich, 8092 Zürich, Schweiz 3 WSL Eidgenössische Forschungsanstalt, 8903 Birmensdorf, Schweiz 4 ZHAW, Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, 8820 Wädenswil, Schweiz Auskünfte: Regula Billeter, E-Mail: regula.billeterschelske@zhaw.ch

Abb. 1 | Verschiedene Aufwertungen wurden im Oberaargau ausgeführt, z.B. die Renaturierung extensiv bewirtschafteter Wiesen. Der im Bild dargestellte Streifen einer ökologischen Ausgleichsfläche wurde mit einer Wildpflanzen-Samenmischung eingesät, die auch Samen der Kuckuckslichtnelke ( Lychnis flos-cuculi ) enthielt.

Einleitung Der grossflächige Verlust von natürlichen Habitaten und die intensive Landnutzung haben zu einer signifikanten Abnahme der Biodiversität in Agrarlandschaften geführt (Billeter et al. 2008). Um diesen Verlust aufzuhalten und die Vernetzung verbliebener Habitatflächen zu fördern, wurden verschiedene Massnahmen ergriffen. Ein Beispiel sind Ausgleichsflächen, die in der Agrarlandschaft angelegt werden. Häufig werden diese mit einer Samen-

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 20–27, 2014

mischung angesät, da eine natürliche Wiederansiedlung typischer Arten aus der Umgebung nicht gegeben ist, weil das lokale Reservoir an Arten zu stark verarmt ist. Die Ansaat mit Samenmischungen birgt jedoch einige Probleme (Vander Mijnsbrugge et al. 2010). Einerseits kann die Herkunft der Samen in den ausgebrachten Mischungen ein Problem sein, wenn diese nicht aus derselben Region stammen, in der die angesäte Fläche liegt. Dies kann dazu führen, dass Samen schlecht oder gar nicht an die Umweltbedingungen der renaturierten Flächen angepasst sind (Bischoff et al. 2006). Um dies zu verhindern, hat InfoFlora vorgeschlagen, dass Samenproduzenten nur Samen aus derselben biogeographi schen Region für Samenmischungen verwenden sollen (http://www.infoflora.ch/de/flora/wildpflanzensaatgut/). Aber auch wenn die Samen aus der gleichen Region stammen, kann die Vermehrung im Garten des Produzenten dazu führen, dass Anpassungen an die natürlichen Bedingungen verloren gehen (Schoen und Brown 2001). Hinzu kommt, dass meist keine Information zur genetischen Qualität der Samen in den Mischungen vorhanden ist. Die genetische Vielfalt kann jedoch einen signifikanten Einfluss auf die kurzfristige Fitness von Pflanzen haben und damit den Erfolg von Ansaaten massgeblich beeinflussen. Zudem hilft eine hohe genetische Vielfalt die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen zu erhalten. Um mögliche negative Konsequenzen durch schlecht angepasstes und/oder genetisch verarmtes Saatgut zu verhindern, ist es wichtig, das Wissen über die genetische Zusammensetzung und die Fitness in Samenmischungen zu haben. In der vorliegenden Studie wurde die genetische Vielfalt und die Fitness von natürlichen und angesäten Populationen von Lychnis flos-cuculi in der Agrarlandschaft des Oberaargaus untersucht. Zusätzlich führten wir Experimente im Feld und im Versuchsgarten durch, um die Anpassungen der Pflanzen von natürlichen und angesäten Populationen sowie von Pflanzen, die aus Samen der Samenproduzenten direkt gezogen wurden

an die lokalen Umweltbedingungen zu untersuchen. In einem Klimakammer-Experiment wurde schliesslich unter kontrollierten Bedingungen die Reaktion von Pflanzen aus natürlichen und angesäten Populationen untersucht, sowie von Pflanzen aus Samen die direkt bei den Samenproduzenten bezogen wurden, auf verschiedene Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit.

Material und Methoden Untersuchte Populationen, Felderhebungen und genetische Analysen Wir führten unsere Untersuchungen im Smaragdgebiet Oberaargau durch, das zu den Kantonen Bern und Aargau gehört. Das Oberaargau ist eine typische Agrarlandschaft mit Ackerbau und Weideland. Im Zuge des Baus der Bahn 2000 wurden von 2001 bis 2003 zahlreiche Ausgleichsflächen entlang von kleinen Bächen und Gräben neu angelegt. Diese Streifen wurden mit einer Wildpflanzen- Samenmischung angesät (Abb. 1), die auch die untersuchte Kuckuckslichtnelke (Lychnis flos-cuculi; Abb. 2) enthält. In den Jahren 2005 und 2006 wurden erneut Aufwertungsmassnahmen durchgeführt und weitere Flächen mit derselben Mischung angesät. 2009 und 2010 kartierten wir alle Populationen von L. floscuculi im Untersuchungsgebiet. An acht Orten wurde L. flos-cuculi angesät und wir fanden 15 natürliche Popu- 

Zusammenfassung

Genetische Vielfalt in Wildpflanzen-S amenmischungen | Umwelt

Wildpflanzen-Samenmischungen werden häufig für die Ansaat von renaturierten Flächen genutzt, insbesondere um auf artenarmen Flächen die Artenvielfalt zu erhöhen. Allerdings sind die Konsequenzen solcher Samenmischungen für die genetische Vielfalt und die Fitness häufig nicht klar. Wir untersuchten die genetische Vielfalt von natürlich vorkommenden und angesäten Populationen der Kuckuckslichtnelke (Lychnis flos-cuculi) im Oberaargau im Schweizer Mittelland. In Experimenten im Feld, im Versuchsgarten und in der Klimakammer massen wir zudem die Effekte der genetischen Vielfalt, der Herkunft und der Umweltbedingungen auf das Wachstum und die Lebensfähigkeit der Pflanzen. Die genetische Vielfalt von natürlichen und angesäten Populationen unterschied sich kaum, aber die angesäten Populationen waren durch signifikant höhere Inzucht gekennzeichnet. Auch unterschieden sich die gesäten von den natürlichen Populationen deutlich in ihrer genetischen Zusammensetzung. Unsere Experimente zeigten, dass die angesäten Pflanzen sowie Pflanzen, die aus direkt bei den Samenproduzenten bezogenen Samen gezogen wurden, weniger häufig und tendenziell auch später blühten als Pflanzen der natürlichen Populationen. Ansonsten hatte die Herkunft oder die genetische Vielfalt kaum einen Einfluss auf die Fitness der Pflanzen. Daraus schliessen wir, dass die Ansaat mit Samenmischungen vor allem dann eine sinnvolle Massnahme darstellt, wenn die Produktion der Samen auf einer genügend breiten genetischen Basis erfolgt. Negative Fitness-Effekte sind dann kaum zu erwarten. Wenn immer möglich sollte aber natürliche Besiedlung aus der Umgebung bevorzugt werden.

Abb. 2 | Die Kuckuckslichtnelke ( Lychnis flos-cuculi ) ist eine Art der kalkhaltigen, feuchten Wiesen. In intensiv bewirtschafteten Landwirtschaftsräumen ist sie selten und meistens auf Wuchsorte wie die Borte von Gräben und Bächen oder Waldränder beschränkt.

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Umwelt | Genetische Vielfalt in Wildpflanzen-S amenmischungen

lationen der Art. An drei weiteren Orten wurde die Samenmischung in bereits bestehende Feuchtwiesen ausgebracht, so dass wir nicht mit Bestimmtheit sagen konnten, ob die hier vorkommenden Populationen natürlich oder angesät waren. Wir bestimmten die Populationsgrösse im Feld und sammelten Blätter von jeweils 30 Individuen. Die Blätter wurden getrocknet und für die DNA Analyse benutzt. Für die genetische Analyse verwendeten wir sechs Mikrosatelliten-Marker (Galeuchet et al. 2002; Moccia et al. 2009). Die durchgeführten genetischen Analysen sind in Aavik et al. (2012) genau beschrieben. In 20 Populationen wurden für jeweils 30 zufällig ausgewählte Individuen die Fitness-Merkmale: Anzahl Blüten, Anzahl Stängel pro Pflanze und Höhe der Pflanze bestimmt. Zusätzlich sammelten wir Samen. Jeweils 100 Samen pro Pflanze wurden gewogen und von 15 Individuen pro Population wurden jeweils 50 Samen in Petri-Schalen ausgesät, um die Keimungsrate zu bestimmen. Nach 30 Tagen zählten wir die Anzahl gekeimter Samen. Zusätzlich nahmen wir in jeder Population Bodenproben, um den Nitrat- und Phosphor-Gehalt zu bestimmen und massen die Bodenfeuchtigkeit (für genaue Methoden siehe Aavik et al. im Druck). Experimente Um die Fitness von Pflanzen aus natürlichen und angesäten Populationen sowie von Pflanzen, die direkt aus Samen der Samenproduzenten gezogen wurden zu vergleichen, wurden diese im Feld und im Versuchsgarten an

der ETH Hönggerberg in Zürich ausgesät. Dafür benutzen wir die Samen von zwei natürlichen und zwei angesäten Populationen aus dem Oberaargau, sowie Samen von zwei verschiedenen Samenproduzenten. Wir starteten das Experiment im September 2010 an zwei Standorten im Oberaargau und im Versuchsgarten. An den Standorten im Feld wurden jeweils vier Beete angelegt, mit jeweils sechs Plots pro Beet. Im Versuchsgarten wurden 24 Töpfe mit einem Gemisch von Erde und Sand und einer feinen Humusschicht gefüllt. In jeden Plot im Feld und jeden Topf im Garten wurden 200 Samen eingesät. In jedem Beet wurden die Samen jeder Herkunft einmal angesät, pro Plot eine Herkunft (zwei natürliche Populationen, zwei angesäte Population und die Samen der zwei Samenproduzenten). Im Garten wurde jede Herkunft in jeweils vier verschiedenen Töpfen angesät. Im Mai 2011 wurden alle Keimlinge bis auf zehn Individuen entfernt. Die letzteren liessen wir weiter wachsen. Im September 2011 bestimmten wir die Überlebensrate und massen verschiedene Fitness-Merkmale der Pflanzen (Durchmesser der Rosette, längstes Blatt, Pflanzenhöhe, Anzahl Triebe, Anzahl Blüten und Biomasse der getrockneten Individuen). In einem zweiten Experiment untersuchten wir den Effekt von Nährstoffen und Bodenfeuchtigkeit auf die Fitness der Pflanzen. Dieses Experiment wurde mit den gleichen Populationen, die wir im obigen Klimakammerexperiment verwendeten, durchgeführt. 36 Keimlinge von jeder Population wurden zufällig ausgewählt und in Töpfe gepflanzt. Die gesamthaft 216 Töpfe wurden zufällig auf drei Klimakammern verteilt. Vier verschie-

(a)

(b) 0,16

0,69

0,66 Inzucht

Genetische Vielfalt

0,12

0,08

0,63 0,04

0,60

0,00 Angesät

Natürlich

Angesät

Natürlich

Abb. 3 | (a) Genetische Vielfalt (Mittelwert ± Standardfehler) und (b) Inzucht-Koeffizienten von angesäten und natürlichen Populationen der Kuckuckslichtnelke ( Lychnis flos-cuculi ) im Oberaargau (Aavik et al . 2012). Angesäte Populationen weisen signifikant höhere Inzucht als natürliche Populationen auf (pseudo-F1,20=11,634, P=0,003).

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Gruppe 1

Gruppe 2

Gruppe 3

Gruppe 4

1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00

ANGESÄTE POPULATIONEN

NATÜRLICHE POPULATIONEN

Langenthal

Abb. 4 | Genetische Gruppen innerhalb der 26 untersuchten Populationen der Kuckuckslichtnelke ( Lychnis flos-cuculi ) im Oberaargau (Aavik et al . 2012). Jede Säule innerhalb der oberen Graphik gibt die Zugehörigkeit eines untersuchten Individuums zu vier genetischen Gruppen an. Die Kuchendiagramme in der unteren Graphik geben die Fundorte der Populationen an und die verschiedenen Farben zeigen die Gruppenzugehörigkeit pro Population. Die blauen Linien stellen Gräben und Bäche dar.

dene Behandlungen wurden durchgeführt. Diese bestanden aus den Kombinationen von wenig und viel Wasser beziehungsweise ohne und mit Düngung. Während des Experimentes wurde der Blühstart jeder Pflanze notiert. Nach 70 Tagen massen wir die Höhe der blühenden Pflanzen, den Durchmesser der Rosette, die Anzahl Triebe und Blüten pro Pflanze sowie die Biomasse der getrockneten Pflanzen (Aavik et al. im Druck). Statistische Auswertungen Wir benutzten das Programm FSTAT 2.9.3.2 (Goudet 1995) um die genetische Vielfalt und den Inzucht-Koeffizienten der untersuchten Populationen zu bestimmen. Wir testeten Unterschiede zwischen natürlichen und angesäten Populationen mit nicht-parametrischen Permutations-Tests in R (R Development Core Team 2011). Die Populationsgrösse wurde log-transformiert und als Kovariable in die Analysen miteinbezogen. Die genetische Zusammensetzung der untersuchten Populationen wurde mit dem Programm STRUCTURE 2.3.3 (Pritchard

et al. 2000) untersucht. Mit Hilfe linearer Modelle analysierten wir die Effekte der genetischen Vielfalt, Populationsgrösse und Herkunft auf die Fitness (Pflanzenhöhe, Anzahl Triebe und Blüten, Samengewicht) der Populationen. Der Effekt dieser erklärenden Variabeln auf die Keimrate der Samen wurde mit einem «generalized linear model» (GLM) analysiert und das Samengewicht als Kovariable in die Analysen mit einbezogen. Im Feldund Versuchsgartenexperiment wurde der Effekt der Herkunft (natürlich, angesät oder Samenproduzent) und des Untersuchungsortes (Feld oder Versuchsgarten) auf die Biomasse und den Rosettendurchmesser mit einem «linear mixed effects model» (LME) analysiert. Der Effekt der Herkunft und des Untersuchungsortes auf die Wahrscheinlichkeit, dass eine Pflanze blühte, wurde mit einem «generalized linear mixed model» (GLMM) evaluiert. Im Klimakammer Experiment analysierten wir den Effekt der Herkunft, der Düngung und der Bewässerung auf die Biomasse, den Durchmesser, die Pflanzenhöhe, den Blühstart und die Anzahl Blüten wiederum mit LMEs. 

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100

Anteil der Pflanzen (%)

0 Natürlich I

Natürlich II

Angesät I

Angesät II

Samenproduzent I

Samenproduzent II

Abb. 5 | Anteil blühender (blau) und vegetativer (oder nicht blühender) (weiss) Pflanzen der Kuckuckslichtnelke ( Lychnis flos-cuculi ) im Klimakammer-E xperiment (GLMM, x2=38,87, P < 0,001; Aavik et al . im Druck). Die Pflanzen stammten von Samen aus natürlichen und angesäten Populationen oder von Samen, die direkt bei den Samenproduzenten bezogen wurden.

Die Effekte der Behandlungen und der Herkunft der Samen auf die Blüh-Wahrscheinlichkeit wurde mit GLMMs evaluiert. Die Signifikanz von fixierten Faktoren in GLMMs analysierten wir mit «likelihood ratio tests».

Resultate und Diskussion Genetische Eigenschaften von natürlichen und angesäten Populationen Die Analyse der genetischen Daten zeigte keine signi fikanten Unterschiede zwischen der genetischen Vielfalt von natürlichen und angesäten Populationen von L. floscuculi (Abb. 3a). Angesäte Populationen hatten jedoch einen deutlich höheren Inzucht-Koeffizienten als natürliche Populationen (Abb. 3b). Mehrere Faktoren können dafür verantwortlich sein. Einerseits ist es möglich, dass die Populationen, aus denen die Samenproduzenten ursprünglich ihre Samen gesammelt haben, klein waren und darum an Inzucht litten. Andererseits kann es sein, dass die Samenproduzenten Samen nur von wenigen Individuen gesammelt haben. Die Folge davon wäre ein genetischer Flaschenhals. Ein solcher könnte aber auch das Resultat einer wiederholten Vermehrung des gleichen Samenvorrats durch die Samenproduzenten sein (Schoen und Brown 2001). Um Inzucht in Samenmischungen zu vermeiden, ist es deshalb unabdingbar, dass die Samen für die Vermehrung von grossen Populationen und von vielen Individuen gesammelt werden. Ausserdem muss der Samenvorrat regelmässig nach nur wenigen Vermehrungszyklen erneuert werden.

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Angesäte Populationen unterschieden sich in ihrer genetischen Zusammensetzung deutlich von den natürlichen Populationen; dies obwohl die Samen für die Ansaat aus der gleichen floristischen Zone stammten wie die natürlichen Populationen (Abb. 4; Aavik et al. 2012). Es ist interessant, dass wir auch innerhalb der angesäten Populationen zwei verschiedene genetische Gruppen unterscheiden konnten (Abb. 4). Da Samenproduzenten in der Regel Samen von verschiedenen Populationen getrennt halten, ist es wahrscheinlich, dass diese zwei genetischen Gruppen zwei verschiedene Populationen, die für die ursprünglichen Aufsammlungen benutzt wurden, darstellen. Ausserdem können genetische Unterschiede zwischen zwei Gruppen wegen der wieder holten Vermehrung durch die Samenproduzenten verstärkt werden. Fitness der Pflanzen unterschiedlicher Herkunft Aufgrund der deutlichen genetischen Unterschiede zwischen natürlichen und angesäten Populationen von L. flos-cuculi, erwarteten wir deutliche Unterschiede in der Fitness der Pflanzen. Das Gegenteil war jedoch der Fall. Weder die Inzucht noch die unterschiedliche genetische Zusammensetzung hatte einen signifikanten Einfluss auf die Fitness der Pflanzen im Experiment, sowohl im Feld und im Versuchsgarten als auch in den Klimakammern. Nichtsdestotrotz ergaben sich einige interessante Resultate. Pflanzen, die aus Samen von angesäten Populationen oder aus Samen der Samenproduzenten gezogen wurden, blühten weniger häufig als Pflanzen

Genetische Vielfalt in Wildpflanzen-S amenmischungen | Umwelt

c bc abc abc

ab Start der Blüte

a 60

Natürlich I

Natürlich II

Angesät I

Angesät II

Samenproduzent I

Samenproduzent II

Abb. 6 | Start der Blüte (Mittelwert ± Standardfehler) der Kuckuckslichtnelke ( Lychnis-flos-cuculi ) im Klimakammer-Experiment (LME, F5,79=6,31, P < 0,001; Aavik et al . im Druck). Buchstaben bezeichnen Gruppen, die statistisch nicht verschieden voneinander sind (Tukey HSD Tests). Die Pflanzen stammten von Samen aus natürlichen und angesäten Populationen oder von Samen, die direkt bei den Samenproduzenten bezogen wurden.

von natürlichen Populationen (Abb. 5; Aavik et al. im Druck). Dafür gibt es mehrere mögliche Erklärungen. Einerseits wuchsen die natürlichen Populationen eher an feuchten und nährstoffreichen Orten, während sich die angesäten Populationen eher an trockenen und nährstoffärmeren Orten befanden. In früheren Studien konnte gezeigt werden, dass feuchte, nährstoffreiche Orte eher Vermehrung durch Samen fördern, während auf trockenen, nährstoffarmen Böden Pflanzen sich eher vegetativ vermehren (Jacquemyn et al. 2005). Dazu hatten Pflanzen von angesäten Populationen und von Samenproduzenten weniger Konkurrenz, als Pflanzen von natürlichen, produktiveren und damit dichter bewachsenen Standorten. Lychnis flos-cuculi wächst bei schwacher Konkurrenz eher klonal, währenddem sich die Art bei starker Konkurrenz vermehrt sexuell fortpflanzt (Chaloupecká und Lepš 2004). Das verstärkte klonale Wachstum der Pflanzen von angesäten Standorten

und aus Samen der Samenproduzenten könnte also die Umweltbedingungen beziehungsweise Konkurrenzsituation der renaturierten Orte widerspiegeln. Vermehrtes vegetatives Wachstum kann Konsequenzen für die Fitness haben. Populationen mit einer geringen Blütendichte sind generell weniger attraktiv für Bestäuber (Sandring und Agren 2009). Lychnis flos-cuculi kann sich zwar selbst bestäuben, aber die dadurch geförderte Inzucht kann die Fitness verringern (Hauser und Loeschcke 1995). Langfristig kann die verminderte sexuelle Fortpflanzung zu einer Abnahme der genetischen Vielfalt und zu vermindertem genetischen Austausch zwischen den Populationen führen (Jacquemyn et al. 2005). In unserer Studie blühten Pflanzen aus natürlichen Populationen früher als Pflanzen der angesäten Populationen oder der Samenproduzenten (Abb. 6; Aavik et al. im Druck). Unterschiede in der Blühzeit sind wahrschein- 

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lich das Resultat von Anpassung an verschiedene Bewirtschaftungs-Regime. Regelmässig gemähte Pflanzen populationen blühen generell früher (Reisch und Poschlod 2011). Alle in dieser Studie untersuchten natürlichen Populationen wurden einmal pro Jahr gemäht. Die Selektion solcher Populationen wird also Pflanzen bevorzugen, die früher blühen und reife Samen produzieren. In den Gärten der Samenproduzenten gibt es diese Selektion in der Regel nicht. Das spätere Blühen der angesäten Populationen kann jedoch den Erfolg von Aufwertungen beeinflussen. Die extensiven Wiesen der Ausgleichflächen dürfen ab dem 15. Juni gemäht werden. Dieser Zeitpunkt stimmt nicht mit jenem der höchsten Samenproduktion von L. flos-cuculi überein (Leng et al. 2011). Im Oberaargau werden viele Wiesenborde von Gräben noch früher gemäht, um geeignete Bedingungen für eine gefährdete Libellen-Art zu schaffen. Dies kann die Vermehrung von angesäten Pflanzen behindern, da diese später Samen produzieren als natürliche Populationen. Unterschiedliche Blütenzeiten erschweren auch den genetischen Austausch zwischen angesäten und natürlichen Populationen über Pollen. Eine Analyse des genetischen Austausches zeigte auch tatsächlich geringe Austauschraten zwischen angesäten und natürlichen Populationen von L. flos-cuculi im Oberaargau (Aavik et al. 2013).

Schlussfolgerungen Die Resultate unserer Studie zeigen, dass Populationen, die mit kommerziellen Samenmischungen angesät wurden, sich genetisch von natürlichen Populationen unterscheiden. Dies könnte verhindert werden, wenn für die Produktion dieser Samenmischungen Ursprungssamen von grossen Populationen und von vielen Individuen aus der gleichen Region gesammelt würden. Auch muss der Samenvorrat für die Vermehrung regelmässig erneuert werden. Zum Beispiel weisen die gefundenen Unterschiede in den Blühzeiten zwischen angesäten und natürlichen Populationen darauf hin, dass das Material der Samenproduzenten ursprünglich von Populationen stammen, die andere Umwelt- und Konkurrenzbedingungen sowie ein anderes Bewirtschaftungsregime aufwiesen. Allerdings hatten diese Unterschiede bisher keine Auswirkungen auf die Fitness der Pflanzen. Dies zeigt, dass die Ansaat mit Samenmischungen vor allem dann eine sinnvolle Methode darstellt, wenn die Produktion des Saatguts auf einer genügend grossen genetischen Basis beruht. Negative FitnessEffekte sind dann kaum zu erwarten. Wenn immer möglich sollte aber natürliche Besiedlung aus der Umgebung bevorzugt werden. n Dank

Diese Arbeit wurde durch das Competence Centre Environment and Sustainability (CCES; Projekte ENHANCE und GENEREACH) und Europäische Union (T.A. Mobilitas Subvention MJD113) finanziell unterstützt. Literatur ▪▪ Aavik T., Edwards P., Holderegger R., Graf R. & Billeter R., 2012. Genetic ▪▪ consequences of using seed mixtures in restoration: a case study of a wetland plant Lychnis flos-cuculi. Biological Conservation 145, 195–204. ▪▪ Aavik T., Holderegger R., Edwards P.J. & Billeter R., 2013. Patterns of contemporary gene flow suggest low functional connectivity of grasslands in a fragmented agricultural landscape. Journal of Applied Ecology 50, 395–403. ▪▪ Aavik T., Bosshard D., Edwards P., Holderegger R. & Billeter R., im Druck. ▪▪ Fitness in naturally occurring and restored populations of a grassland plant Lychnis flos-cuculi in a Swiss agricultural landscape. Restoration Ecology. ▪▪ Billeter R., Liira J., Bailey D., Bugter R. et al., 2008. Indicators for biodiversity in agricultural landscapes: a pan-European study. Journal of A pplied Ecology 45, 141–150. ▪▪ Bischoff A., Vonlanthen B., Steinger T. & Müller-Schärer H., 2006. Seed provenance matters – effects on germination of four plant species used for ecological restoration. Basic and Applied Ecology 7, 347–359. ▪▪ Chaloupecká E. & Lepš J., 2004. Equivalence of competitor effects and tradeoff between vegetative multiplication and generative reproduction: case study with Lychnis flos-cuculi and Myosotis nemorosa . Flora 199, 157–167. ▪▪ Goudet J., 1995. FSTAT (version 1.2): a computer program to calculate F-statistics. Journal of Heredity 86, 485–486. ▪▪ Hauser T.P. & Loeschcke V., 1995. Inbreeding depression in Lychnis floscuculi (Caryophyllaceae): effects of different levels of inbreeding. Journal of Evolutionary Biology 8, 589–600.

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Diversità genetica nelle miscele di semente di piante selvatiche Miscele di semente di piante selvatiche sono spesso usate per la rinaturalizzazione di superfici, in particolare allo scopo di aumentare la biodiversità in aree povere di specie. Tuttavia, le conseguenze di simili miscele per la diversità genetica e la «fitness» sono spesso poco chiare. Attraverso questo studio abbiamo analizzato la diversità genetica delle popolazioni naturali e di quelle seminate del fior di cuculo (Lychnis flos-cuculi) nella regione dell’Argovia superiore nell’Altipiano svizzero. Mediante prove in campo, vivaio e in camere climatiche abbiamo misurato gli effetti che diversità genetica, provenienza e condizioni climatiche esercitano sulla crescita e la capacità di sopravvivenza delle piante. La diversità genetica delle popolazioni naturali e seminate era molto simile, ma le popolazioni seminate presentavano una consanguineità significativamente più elevata. Inoltre, anche nella loro composizione genetica, le popolazioni naturali si differenziavano notevolmente da quelle seminate. Le nostre prove hanno mostrato che piante seminate, così come piante ottenute da semente acquistata presso produttori, fioriscono meno frequentemente e, tendono a fiorire più tardi rispetto alle piante di popolazioni naturali. La provenienza e la diversità genetica non hanno, percontro, praticamente nessun influsso sulla «fitness» delle piante. Ne deduciamo che la semina con miscele di sememente rappresenta una misura sensata soprattutto quando la produzione dei semi avviene su una base genetica sufficientemente ampia. In quel caso non ci si deve aspettare effetti negativi sulla «fitness». Quando possibile dovrebbe essere favorito l’insediamento naturale proveniente dalle zone limitrofe.

Summary

Riassunto

Genetische Vielfalt in Wildpflanzen-S amenmischungen | Umwelt

Genetic and fitness consequences of using wildflower seed mixtures in ecological restoration Wildflower seed mixtures are widely used for restoration in areas with impoverished species pools. However, the genetic and fitness consequences of using seed mixtures are often not considered in practical restoration. We studied the genetic characteristics of sown and naturally occurring populations of the grassland plant Lychnis flos-cuculi in an agricultural landscape in the Oberaargau region in Switzerland. Furthermore, we examined various fitness parameters of these populations, and carried out experiments in the study area, in an experimental garden and in climate chambers, in order to study the effect of genetic diversity, origin and environmental conditions on the viability of plants. Sown and natural populations were characterized by similar genetic diversity. Inbreeding coefficients, by contrast, were significantly higher in sown populations. Sown populations were genetically different from natural populations. Experiments revealed that plants originating from sown populations and from seed companies were less likely to produce flowers and tended to flower later than plants from natural populations. We conclude that there was no substantial influence of origin and genetic diversity on plant fitness. However, seed mixtures used for restoration should originate from genetically diverse sources to avoid potential negative consequences for fitness. Wherever possible, natural recolonization should be favoured. Key words: ecological compensation areas, genetic diversity, grasslands, inbreeding, seed mixtures.

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K u r z b e r i c h t

Mastpouletfutter: die Partikelgrösse beeinflusst die Gewichtszunahme Danielle Albiker und Ruedi Zweifel Aviforum, 3052 Zollikofen, Schweiz Auskünfte: Danielle Albiker, E-Mail: danielle.albiker@aviforum.ch

jeweils Futter mit feinen oder groben RK. Die beiden Futterstrukturgruppen wurden ohne Wiederholungen im normalen Schlacht- und Zerlegungsprozess der Bell AG in Zell verarbeitet. Am 28. und 36. Versuchstag wurde die Einstreuqualität anhand des prozentualen Verkrustungsanteils und dem Feuchtigkeitsgrad visuell beurteilt. Von je zehn Tieren pro Abteil wurde am 28. und 35. Tag die Fussballen- und Fersengesundheit nach der Methode von Ekstrand et al. (1997) evaluiert. Am Tag vor der Schlachtung wurden am Aviforum von 20 Tieren pro Futterverfahren der Muskelmagen und der Darm abschnittsweise gewogen.

Abb. 1 | Versuchsanlage im Maststall mit 20 Abteilen mit je 280 Tieren. (Foto: Aviforum)

Die Partikelgrösse im Futterpellet hat einen Einfluss auf die Mastleistung und muss so gewählt werden, dass eine gute Pelletqualität entsteht, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Am Aviforum wurde die Auswirkung der Grösse der Rohkomponenten (RK) Mais, Weizen und Sojaextraktionsschrot eines Futters in Form von 3,5 mm Pellets auf die Mastleistung schnellwachsender Mastpoulets untersucht.

Siebanalyse Zur Analyse der Partikelgrössen im Futter wurde ein elektromagnetisch angetriebenes Siebanalysengerät von Haver & Boecker mit dreidimensionaler Siebbe wegung und Sieblochgrössen von 2 mm, 1 mm und 0,5 mm verwendet (Abb. 2). Die Einstellung der optimalen Siebzeit (eine Minute) und der Schwingweite (0,7) wurde gemäss Retsch® (2004) ermittelt. Aufgrund der Anteile des Futters pro Sieblochgrösse wurde der geometrische mittlere Durchmesser (GMD) der Partikel der beiden Futter berechnet (n-te Wurzel aus dem Produkt von n Messwerten), um die Resultate der Versuche mit der Literatur vergleichen zu können (Abb. 3).

Material und Methoden Je 5600 Ross PM3-Küken und Ross 308-Küken wurden in zwei Versuchen gemischtgeschlechtlich (as hatched) zufällig auf 20 Abteile verteilt eingestallt (Abb. 1). Als Einstreu dienten 1,2 kg Strohmehlwürfel pro m2. Die Haltung erfolgte nach in der Schweiz praxisüblichen Vorgaben. Die Mastdauer betrug 36 Tage. Die im Starter- und Mastfutter der Firma UFA AG (Sursee) eingesetzten RK Mais, Weizen und Sojaextraktionsschrot wurden entweder mit einer Hammermühle (fein) oder einem Walzenstuhl (grob) gemahlen. Je die Hälfte der Tiere erhielt

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Abb. 2 | Siebanalysegerät von Haver & Boecker. (Foto: Aviforum)

Mastpouletfutter: die Partikelgrösse beeinflusst die Gewichtszunahme | Kurzbericht

Tab. 1 | Lebendgewicht LG (g), kumulierter Futterverbrauch FV (g) und Futterverwertungsindex FVI (kg Futter pro kg Gewichtszuwachs) Verfahren

Gruppen

fein

grob

fein

grob

fein

grob

5600

Anzahl

FVI

10. Tag

259

249

257

252

21. Tag

892a*

853b*

1205a*

28. Tag

1446

1380

36. Tag

2157a*

2078b*

Anz. Tiere Kriterien

1,227

1,284b+

1175b*

1,402a*

1,445b*

2158

2072

1,542

1,541

3454a*

3302b*

1,613

1,612

*=p< 0,05, +=p<0,1 ; unterschiedliche Buchstaben bezeichnen signifikante Unterschiede.

Lebendgewicht, Futterverwertung und Schlacht gewicht Die Tiere erreichten nach 36 Masttagen ein durchschnittliches Lebendgewicht von 2118 g, welches den Vorgaben der Zuchtorganisation (Aviagen 2012) entspricht. Fein gemahlene RK im Futter führten im Gegensatz zu groben Strukturen während der gesamten Mastdauer zu einer signifikant höheren Futteraufnahme und Tagesgewichtszunahme, sowie zu einem höheren Schlachtgewicht. Der Futterverwertungsindex unterschied sich zwischen den Futterverfahren bis am 21. Tag und war bei der Fütterung mit feinen RK signifikant tiefer als bei groben RK. Bis zum Mastende war er bei beiden Verfahren gleich hoch (Tab. 1). Zang et al. (2009) führen diese Resultate auf die Vergrösserung der Oberfläche des Getreides durch Reduzierung der Partikelgrösse zurück, wodurch aufgrund der grösseren Enzyminteraktion die Verdaulichkeit erhöht wird. Nach Amerah et al. (2007) führt grob vermahlenes Futter hingegen zu besserer Leistung, da es länger im

Verdauungstrakt bleibt, der pH sich abgesenkt und damit die Enzyme besser arbeiten können. Es scheint, als ob die Futteraufnahme im vorliegenden Versuch bei groben RK gebremst wurde und somit auch der Zuwachs. In der letzten Mastwoche nahm der Futterkonsum der Gruppe mit feinen RK stärker zu als mit groben RK. Am 36. Tag war deshalb der FVI bei der Fütterung mit groben RK gleich hoch wie mit feinen RK. Einstreuqualität, Fussballen- und Fersenläsionen Mit feinen RK im Futter war die Einstreu am 28. Tag signifikant feuchter und tendenziell verkrusteter. Die so gefütterten Tiere wiesen deshalb einen höheren Anteil mit Fussballen- und Fersenläsionen auf als diejenigen der Vergleichsgruppe (Tab. 2 und 3). Auch die Ausprägung ihrer Fussballenveränderungen war am 28. Tag signifikant stärker. Am Ende der Mast zeigten sich mit feinen RK vor allem mehr Fersenläsionen mit signifikant stärkeren Veränderungen als bei mit groben RK gefütterten Tieren. Der  Anteil mit Fussballenläsionen war fast gleich hoch.

1500 1400 1300 1200 1100 1000 µm

900 800 700 600 500 400 300 200

Fein

100 0

grob Mais

Weizen

Sojaschrot

Abb. 3 | Mittlere Partikelgrössen von Mais, Weizen und Sojaextraktionsschrot in GMD.

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Kurzbericht | Mastpouletfutter: die Partikelgrösse beeinflusst die Gewichtszunahme

Magen vs. Futter

Magen vs. Geschlecht

1, 40

1,25

1,10

Magen

1, 40

0,95

0,80

0,65

0,50

weiblich

männlich

grob

fein

Geschlecht

Futter

Abb. 4 | Boxplots der Magengrösse in % des Lebendgewichtes bei feinen und groben RK im Futter (links) sowie bei Hennen und Hähnen (rechts).

Organgrössen Wie bei Zang et al. (2009) unterschieden sich die Darmabschnittsgewichte zwischen den Futterverfahren nicht signifikant. Zwischen den Geschlechtern konnten für den Dünndarm sowie den Gesamtdarm signifikante Unterschiede aufgezeigt werden, wobei Hennen höhere Darmgewichte in Bezug auf das Lebendgewicht hatten (Tab. 3).

Das relative Magengewicht nahm mit gröberen Partikeln im Futter bis zum Mastende signifikant zu (+23.6 %), was in der Literatur bestätigt wird. Jacobs et al. (2010) fanden eine Vergrösserung des Magens von 19 % am 21. Tag. Dahlke et al. (2003) konnten beobachten, dass das Gewicht des Muskelmagens linear mit der Partikelgrösse zunimmt. Bei den Hennen war der Magen im Verhältnis zum Lebendgewicht signifikant grösser als bei den Hähnen (Abb. 4).

Tab. 2 | Einstreu-, Fussballen- und Fersenbeurteilung Einstreu

fein

grob

Sign.1

SEM2

28. Tag

32,5a

27,5b

1,97

36. Tag

62,3

58,8

n.s.

3,16

28. Tag

0,48a

0,08b

0,088

36. Tag

0,20

0,25

n.s.

0,096

0,026

n.s.

0,026

n.s.

0,017

0,042

Verkrustung (%)

Feuchtigkeit3

Fussballen und Fersen Fussballenläsionen 28. Tag, Anteil

15,50 %

7,00 %

28. Tag, Score4

0,161a

0,069b

36. Tag, Anteil

8,00 %

9,0 %

36. Tag, Score4

0,174

0,165

28. Tag, Anteil

6,25 %

5,00 %

28. Tag, Score4

0,063

0,050

36. Tag, Anteil

39,00 %

26,25 %

36. Tag, Score4

0,403a

0,263b

Fersenläsionen

=p< 0,05, +=p<0,1, n.s. = nicht signifikant; unterschiedliche Buchstaben bezeichnen signifikante Unterschiede; 2 SEM standard error of means; 3 Skala: 0 nicht feucht bis 3 sehr feucht und pappig 1*

Skala: 0 keine Veränderung bis 3 starke Veränderung

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 28–31, 2014

Mastpouletfutter: die Partikelgrösse beeinflusst die Gewichtszunahme | Kurzbericht

Tab. 3 | Darmgewicht in % des Lebendgewichtes nach Futterverfahren und Geschlecht Organe

Fein

Grob

Sign.1

Zwölffingerdarm

0,60

0,63

n.s.

Dünndarm

1,35

1,40

n.s.

Dick-, Blind- und Enddarm

1,20

1,23

n.s.

Darm gesamt

3,14

3,27

n.s.

Hennen

Hähne

Sign.1

0,63

0,61

n.s.

1,47a

1,29b

1,22

1,20

n.s.

3,33a

3,10b

=p< 0.05, +=p<0.1, n.s. = nicht signifikant; unterschiedliche Buchstaben bezeichnen signifikante Unterschiede; SEM standard error of means;

1* 2

Ideale Partikelgrösse Die Wirkung des Zerkleinerungsgrades ist von der Getreideart abhängig. Die beste Partikelgrösse liegt bei Mais zwischen 600 und 900 µm GMD (geometric mean diameter). Bei der Weizenfütterung konnte der Partikelgrösseneffekt wiederholt nicht festgestellt werden (Amerah et al. 2007 und 2008). Im vorliegenden Versuch war der Unterschied in der Partikelgrösse relativ klein und lag für Mais im oberen, für Weizen im mittleren Bereich. Über Sojaschrot ist in der Literatur nichts beschrieben. Nir et al. (1994) führten einen Versuch mit grober (2050 µm GMD), mittlerer (1180 µm GMD) und feiner (620 µm GMD) Vermahlung von Mais, Weizen und Sorghum durch. Die besten Ergebnisse wurden mit der mittleren Vermahlung erzielt, die schlechtesten mit der feinen. Im vorliegenden Versuch lagen die feinen Partikel der Futtermischung im Bereich einer mittleren Vermahlung nach Nir et al. (1994), die groben Partikel leicht darüber. Die Ergebnisse mit besserer Gewichtszunahme für feine Partikel im Pellet korrelieren mit Nir et al. (1994).

Literatur ▪▪ Amerah A.M., Ravindran V., Lentle R.G. & Thomas D.G., 2007. Feed particle size: Implications on the digestion and performance of poultry. World’s Poultry Science Journal 63, 439–455. ▪▪ Amerah A.M., Ravindran V., Lentle R.G. & Thomas D.G., 2008. Influence of feed particle size on the performance, energy utilization, digestive tract development, and digesta parameters of broiler starters fed wheatand corn-based diets. Poultry Science 87, 2320–2328. ▪▪ Aviagen, 2012. Broiler performance objectives Ross 308. Zugang: http://en.aviagen.com/assets/Tech_Center/Ross_Broiler/Ross308BroilerPerfObj2012R1.pdf [19.02.2013] ▪▪ Aviagen, 2012. Broiler performance objectives Ross PM3. Zugang: http://en.aviagen.com/assets/Tech_Center/Ross_Broiler/RossPM3BroilerPerfObj2012R1.pdf [19.02.2013] ▪▪ Dahlke F., Ribeiro A.M.I., Kessler A.M., Lima A.R. & Maiorka A., 2003. Effects of corn particle size and physical form of the diet on the gastrointestinal structures of broiler chickens. Brazilian Journal of Poultry Science 5 (1), 61–67.

Schlussfolgerungen In zwei Versuchen am Aviforum wurden einfache und praxisnahe Vermahlungen angewendet, welche keine Mehrkosten verursachten. Das Futter wurde den Tieren in Form von identischen Pellets in guter Qualität vorgesetzt. Eine feine Vermahlung der Rohkomponenten im Pelletfutter führte unter den gegebenen Voraussetzungen zu signifikant besseren Lebendgewichtzunahmen bei schlechterer Einstreu und stärkeren Fussballen- und Fersenläsionen als eine grobe Vermahlung. Bei einer Mastdauer von 36 Tagen scheint die Wirksamkeit der Verdaulichkeit feiner Partikel noch grösser zu sein als die der groben Partikel. Der Einfluss des Vermahlungsgrades des Weizens wird in der Literatur kontrovers diskutiert, die Wirkung der Sojaschrotpartikelgrösse ist nicht beschrieben. Die Maispartikelgrösse war für eine optimale Wirkung an der oberen Grenze. Offen bleibt die Frage, ob mit groben Partikeln bei einer längeren Mast bessere Leistungen erzielt werden könnten. n

▪▪ Ekstrand C., Algers B. & Svedberg J., 1997. Rearing conditions and footpad dermatitis in Swedish broiler chickens. Preventive Veterinary Medicine 31, 167–174. ▪▪ Jacobs M.C., Utterback P.L. & Parsons C.M., 2010. Effects of corn particle size on growth performance and nutrient utilization in young chicks. Poultry Science 89, 539–544. ▪▪ Nir I. & Hillel R., 1994. Effect of grain particle size on performance. 2. Grain texture interactions. Poultry Science 73 (6), 781–791. ▪▪ Retsch ®, 2004. Fachbericht Siebanalyse. Zugang: http://www.retsch.de/ dltmp/www/5929-d8f9b0018900/af_sieving%20basics_2004_de.pdf [19.02.13] ▪▪ Zang J.J., Piao X.S., Huang D.S., Wang J.J., Ma X. & Ma Y.X., 2009. Effects of feed particle size and feed form on growth performance, nutrient metabolizability and intestinal morphology in broiler chickens. AsianAustralian Journal of Animal Science 22 (1), 107–112.

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 28–31, 2014

K u r z b e r i c h t

Netzwerk agri benchmark – Vergleich der Agrarproduktion im internationalen Kontext Hildegard Garming1 und Esther Bravin2 1 Thünen-Institut für Betriebswirtschaft, 38116 Braunschweig, Deutschland 2 Agroscope, Institut für Pflanzenbauwissenschaften IPB, 8020 Wädenswil, Schweiz Auskünfte: Hildegard Garming, E-Mail: hildegard.garming@ti.bund.de

Apfelproduktion im Kanton Thurgau. (Foto: Adeline Kilchenmann, Agroscope)

Das Netzwerk agri benchmark vergleicht die landwirtschaftliche Produktion in ausgewählten Ländern aus ökonomischer Perspektive. Analysiert werden wirtschaftliche Aspekte wie die Kostenstrukturen, die Erträge oder die Rentabilität von Produktionssystemen. Das Netzwerk

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 32–35, 2014

wurde 1997 gegründet und schließt die Fleisch- (Rind, Schaf und Schwein), Ackerbau- und Milchproduktion, sowie seit 2012 auch den Obst- und Weinbau ein. Im Jahr 2013 hat Agroscope (Gruppe Extension Obst) erstmals am Netzwerk mit Daten zur Apfelproduktion teilgenommen.

Netzwerk agri benchmark – Vergleich der Agrarproduktion im internationalen Kontext | Kurzbericht

Schweizer Apfelproduktion Die Schweiz produziert auf 3900 ha rund 120 000 bis 165 000 Tonnen Äpfel pro Jahr (BLW 2013). Die Apfelimporte sind in den letzten zwanzig Jahren auf einem konstanten Niveau von 10 000 Tonnen geblieben (EZV 2011). Die Gründe für diese relativ niedrige Importmenge (weniger als 8 % der heimischen Produktion) liegen sehr wahrscheinlich mehr im Zollsystem als in der Qualität der hier produzierten Äpfel oder dem Kostenvorteil für die Schweizer Apfelproduktion. 1995 wurde das Zweiphasensystem für die Importe von Frischobst eingeführt; Tafeläpfel werden während der bewirtschafteten Phase vom 15. Juli bis 14. Juni mit einem Aussenkontingentszollansatz von CHF 153.–/100kg geschützt (Bitzer et al. 2012). Während der übrigen Zeit vom 15. Juni bis 14. Juli beträgt der Kontingentszollansatz CHF 2.– /100kg. Während dieser Periode sind vermehrt ausländische Äpfel in den Läden zu finden. Vergleiche mit Daten der FAO haben gezeigt, dass die Produzentenpreise in der Schweiz mindestens 25 % höher liegen als Produzentenpreise in wichtigen Obst produzierenden Ländern wie Deutschland, Italien, Frankreich und Polen (Bravin et al. 2010). Die Apfelproduktion in der Welt hat in den letzten fünf Jahren eine wichtige Entwicklung durchgemacht. Länder wie China und Polen werden immer wichtigere «Player» im Apfelmarkt und konkurrieren mit traditionellen europäischen Apfelländern wie Italien oder Frankreich (O’Rourke, 2012). Benachbarte Länder wie Italien (Südtirol) oder Deutschland müssen ihre Wettbewerbsfähigkeit verbessern, um weiterhin die eigene Produktion im In- und Ausland absetzen zu können. Die Trends für den Apfelkonsum sind negativ. Die Konsumenten in Europa haben längst Südfrüchte oder andere Formen entdeckt, Früchte zu konsumieren (O’Rourke 2012). Im Fall einer Liberalisierung des Apfelmarktes würden diese Entwicklungen des globalen Apfelmarktes die Apfelproduzenten in der Schweiz vor zusätzliche Schwierigkeiten stellen. Warum agri benchmark? Die Frage, wie die einheimische landwirtschaftliche Produktion der Landwirtschaft im internationalen Vergleich dasteht, ist sowohl für die Produzenten als auch für die Politik von Interesse. Die Untersuchung der Wettbewerbsfähigkeit anhand von Produktionskosten, aber auch von Betriebsstrukturen und zugrunde liegenden Produktionssystemen liefert wichtige Informationen, um Verbesserungspotenziale zu erkennen. Allerdings sind in den Agrarstatistiken oft nur wenige Daten zu Anbaustrukturen und Produktionssystemen verfügbar. Studien zu Produktionskosten aus verschiedenen Ländern sind selten miteinander vergleichbar, beispielweise

aufgrund methodischer Unterschiede. Außerdem bieten Studien oft nur Momentaufnahmen und selten eine längerfristige Betrachtung mit Einbezug von Trends. Agri benchmark hat zum Ziel, mit einer standardisierten Methodik weltweite Vergleiche von landwirtschaftlichen Produktionssystemen, ihrer Wirtschaftlichkeit, den treibenden Kräften bei Systemanpassungen und den Perspektiven der Produktionssysteme durchzuführen. Koordiniert vom deutschen Thünen-Institut für Betriebswirtschaft haben sich wissenschaftliche Einrichtungen, Beratungsorganisationen und Industriepartner aus verschiedenen Ländern zu branchenspezifischen Netzwerken zusammengeschlossen. Jedes Netzwerk befasst sich mit einem Zweig der landwirtschaftlichen Produktion. Bisher etabliert sind z.B. agri benchmark Cash Crop (seit 2003, 26 Länder), agri benchmark Beef and Sheep (2001, 25 Länder) und agri benchmark Horticulture (seit 2012, 8 Länder). Typische Betriebe als Datenquelle Die Grundlage der Analysen sind typische Betriebe – Betriebsmodelle, die sowohl technisch-physische als auch ökonomische Parameter umfassen, und die für eine bestimmte Anbauregion innerhalb eines Landes die typischen Produktionssysteme repräsentieren. Diese typischen Betriebe werden nach einer standardisierten Methodik entwickelt: Zunächst werden in einem Land anhand von statistischen Daten die wichtigsten Anbauregionen, sowie die in diesen Regionen vorherrschenden Betriebsgrößenstrukturen ermittelt. Experten aus der Beratung konkretisieren dann den Betrieb mit Angaben zu Flächen, Arbeitskräften, technischer Ausstattung, Arbeitsschritten und Produktionssystem, der dann in Gruppendiskussionen mit Betriebsleitern angepasst und validiert wird. Da die Daten jährlich aktualisiert werden, entstehen Zeitreihen, die eine umfassende Analyse der wirtschaftlichen Situation der Betriebe erlauben. Auch können neue Entwicklungen in der Produktionstechnologie oder in den Absatzmärkten schneller als in den Offizialstatistiken erkannt werden. Aktuellste Ergebnisse von agri benchmark Beef & Sheep und Cash Crop Beispiel: Beef Ein Beispiel für einen wichtigen globalen Trend, der so nicht aus Offizialstatistiken erkennbar ist, kommt aus der Rindfleischproduktion. Dort geht die derzeitige Entwicklung hin zu «feed lots», Großmastanlagen, in denen Rinder ohne Weidegang mit energiereichem Futter, vorwiegend Getreide gemästet werden. Selbst in Ländern wie Argentinien oder Brasilien, die traditionell für die Weiderinderproduktion bekannt waren und trotz deut- 

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 32–35, 2014

Kurzbericht | Netzwerk agri benchmark – Vergleich der Agrarproduktion im internationalen Kontext

Tab. 1 | Typische Apfelbetriebe im Netzwerk agri benchmark Horticulture Land Deutschland (2010–2012) Italien (2010–2012) Schweiz (2012) Südafrika (2010–2012) Chile (2010–2011)

Region

ha 2012

t/ha 2012

Wichtigste Sorten

Altes Land Altes Land

Elstar, Jonagold, Braeburn

Bodensee

Jonagold, Elstar, Gala

Emilia Romagna

Fuji, Pink Lady, Modi, Gala

Trentino

2,5

Gold. Delicious, Gala, Renetta

Thurgau

Gold. Delicious, Gala, Jonagold

EGVV

Gold. Delicious, Granny Smith, Gala

Ceres

120

Red & Gold. Delicious, Pink Lady

El Maule

Gala, Fuji, Granny Smith

O‘Higgins

Granny Smith, Gala, Pink Lady

lich gestiegener Getreidepreise, ist der Anteil der «feed lots» an der Rindfleischproduktion in den letzten Jahren stark angestiegen (Deblitz 2012).

position. Diese stellt einen wichtigen Teil der Unternehmenserträge dar und begünstigt hohe Investitionen in die Modernisierung der Produktionstechnologie (Zimmer 2013).

Beispiel: Cash Crop Die Ergebnisse zum Ackerbau aus dem Netzwerk agri benchmark Cash Crop liefern wichtige Informationen, um die Situation auf den Weltgetreidemärkten besser zu verstehen. So zeigen neue Analysen typischer Weizenbetriebe in Russland und der Ukraine, dass dortige Produzenten Kostenvorteile insbesondere durch niedrige Land- und Pachtpreise haben. Auch das hohe Niveau an Subventionen für die Getreideproduzenten, konzipiert als Zinssubvention, beeinflusst die Wettbewerbs

35 000

Internationaler Vergleich der Apfelproduktion: agri benchmark Horticulture Bisher sind fünf Länder am Vergleich der Apfelproduktion beteiligt. Je nach räumlicher Konzentration und Unterschieden zwischen Anbauregionen wurden ein bis drei Betriebe je Land definiert (Tab.1). Um einen möglichst großen Teil der Apfelproduktion des jeweiligen Landes abzubilden, entsprechen typische Betriebe nicht unbedingt dem statistischen

Quelle: agri benchmark Horticulture.

kalkulatorische Kosten

30 000

Abschreibungen Löhne

25 000

Gemeinkosten Direktkosten

20 000

Bruttoerlös

15 000 10 000 5000

DE_Bodensee_15

DE_Altes_Land_41

CH_ IT_Emilia_ Thurgau_ Romagna_5 6

IT_Trentino_2,5

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 32–35, 2014

ZA_EGVV_80

2012

2011

2010

2012

2011

2010

2011

2010

CL_El_Maule_ CL_O'Higgins_ 25 80

Abb. 1 | Kosten und Erlöse in der Apfelproduktion im internationalen Vergleich (€/ha).

2011

2010

2012

2011

2010

2011

2010

2012

2011

2010

2012

2011

2010

ZA_Ceres_120

Netzwerk agri benchmark – Vergleich der Agrarproduktion im internationalen Kontext | Kurzbericht

Durchschnitt. Vielmehr werden Vollerwerbsbetriebe mit einer typischen Größe und technischen Ausstattung in Betracht gezogen. Erste Ergebnisse Die Auswertung der typischen Betriebe zeigt einen deutlichen Unterschied in den Produktionskosten zwischen den europäischen Ländern und den Produzenten in Chile und Südafrika. Allerdings stehen den niedrigen Produktionskosten in diesen Ländern auch relativ niedrige Bruttoerlöse gegenüber, so dass die Vollkosten in Südafrika nur knapp durch die Erlöse gedeckt werden. Von allen Ländern im Vergleich erreicht Chile die höchste Rentabilität. Von den europäischen Ländern hat Deutschland die niedrigsten Produktionskosten (Abb. 1). Dies liegt vor allem an den Betriebsgrößen im Vergleich zu Italien oder der Schweiz. Die Kosten für Maschinen (Abschreibungen) und die eingesetzte Familienarbeitskraft (in den kalkulatorischen Kosten enthalten), werden auf eine größere Fläche umgelegt. Allerdings sind die Bruttoerlöse sehr variabel, so dass nicht in jedem Jahr die Kosten gedeckt werden. In Italien und der Schweiz werden in den bisher ausgewerteten Jahren die höchsten Erlöse je ha erzielt, da die Erträge insgesamt höher liegen als in Deutschland. Allerdings sind insbesondere die kalkulatorischen Kosten sehr hoch. Diese beinhalten die Nutzungskosten für eigenes Land und Kapital sowie den Lohnansatz für die Familienarbeitskräfte. Im Vergleich dazu ist der Aufwand je ha für Direktkosten (Düngung, Pflanzenschutz, Bewässerung, Jungbäume), wie in den meisten Ländern, eher gering.

Schlußfolgerungen Das agri benchmark Netzwerk ist für die Schweizer Obstbranche eine grosse Chance, um die eigene Position objektiv zu analysieren und zeitnah Handlungsbedarf zu erkennen. Auch für andere landwirtschaftliche Produkte könnte der Wettbewerbsfähigkeitsvergleich in Zukunft interessant werden, insbesondere vor dem Hintergrund möglicher Veränderungen der agrarpolitischen Rahmenbedingungen. Weitere Informationen zu den verschiedenen agri benchmark Netzwerken sind zu finden auf: n www.agribenchmark.org.

Literatur ▪▪ Bitzer A., Bregy G., Schuler R, 2012. Perspektiven für den Schweizer A pfel, Hochschule Luzern HSLU, Luzern. ▪▪ Bundesamt für Landwirtschaft (BLW) 2013. Statistiken Obst. Zugang: http://www.blw.admin.ch/ [7.11.13]. ▪▪ Bravin E., Kilchenmann A., 2010. Ländervergleich der Apfelproduktion. Agrarforschung Schweiz 1 (2), 52–59. ▪▪ Deblitz C., 2012. Feed lots: a new tendency in global beef production? Working Paper 2/2011, updated July 2012, agri benchmark Beef and Sheep, Braunschweig. ▪▪ Eidgenössische Zollverwaltung (EZV), 2011. Schweizerische Aussenhandelsstatistik, Bern. ▪▪ O’Rourke D., 2012. The apple in the World. Vortrag an der Interpoma 2012, Bozen. ▪▪ Zimmer Y., 2013. Economics of Russian Grain Production – driven by low competition for land and strong political support. Pressemitteilung 28.07.2013, agri benchmark Cash Crop, Braunschweig.

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 32–35, 2014

P o r t r ä t

«Kompetenz bei Agroscope ist überwältigend» Für Michael Gysi, Chef Agroscope, liegt die grösste Herausforderung des Forschungsunternehmens darin, die Forschungsqualität zu steigern und den Praxisbezug auszubauen. Vier Forschungsinstitute unter einem Dach ergibt Agroscope: Seit Anfang Jahr arbeiten die ehemaligen drei landwirtschaftlichen Forschungsanstalten noch enger zusammen. «Die Anerkennung bei den Anspruchsgruppen und Kunden zu steigern», das wünscht sich Michael Gysi, Chef Agroscope. Und wo sieht er die grössten Herausforderungen für sein Forschungsunternehmen? – Mit der neuen organisatorischen Struktur der vier Agroscope-Institute gemeinsame thematische Schwerpunkte gemäss Leistungsauftrag zu bearbeiten, den Praxisbezug hochzuhalten und gleichzeitig die wissenschaftliche Qualität zu steigern. «Wir müssen den Spagat zwischen Praxis und Wissenschaft weiterführen und ausbauen», konkretisiert er. Eine weitere grosse Herausforderung liege darin, eine Unternehmenskultur für Agroscope zu entwickeln. Gysi: «Das Ziel ist, dass alle Beschäftigten in Zukunft mit noch mehr Stolz und Freude für Agroscope arbeiten.» Seit seiner Kindheit mit der Agrarforschung verbunden Michael Gysi, Jahrgang 1968, ist mit der landwirtschaftlichen Forschung seit seiner Kindheit verbunden; seine Wahrnehmung hat sich ständig erweitert: Als Bub hat er seinen Vater an dessen Arbeitsplatz, der Forschungsanstalt in Wädenswil ZH, besucht. Während seiner ETHDoktorarbeit lernte er die damalige FAT in Tänikon TG kennen, wo er später als Vizedirektor arbeitete. 2006 zog er mit seiner Familie nach Bern und begann seine Arbeit als Direktor von Agroscope Liebefeld-Posieux ALP. Durch die Integration 2008 des Nationalgestüts in Avenches ins Agroscope-Gefüge lernte er die Pferdebranche noch besser kennen. Reckenholz, Changins und die Forschungszentren in Conthey, Cadenazzo und Pully – 2013, als Chef Agroscope, kamen für ihn weitere Standorte hinzu. «Die Vielfalt und die Kompetenzen der AgroscopeMitarbeitenden sind gewaltig!», staunt Michael Gysi. Gleichzeitig sieht er auch noch Verbesserungspotenzial: «Von Agroscope erarbeitete Lösungsvorschläge zu aktuellen Problemen wie dem Feuerbrand, den Antibiotika, der landwirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit oder zum Bienensterben sollen in Zukunft noch wirkungsvoller kommuniziert werden.»

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 36, 2014

Michael Gysi, Chef Agroscope. (Foto: Carole Parodi)

Chef Agroscope, Familienvater und Bergsteiger Als Chef Agroscope auf täglicher Mission für die landwirtschaftliche Forschung, Vater von drei Kindern und leidenschaftlicher Bergsteiger – Michael Gysis Agenda ist randvoll. Privat wünscht er sich auch weiterhin eine ausgeglichene Work-Life-Balance. Gysi dazu: «Der Bund als Arbeitgeber sowie kompetente Vertretungen erlauben es mir – wie hoffentlich auch allen übrigen Mitarbeitenden −, die Familie und den anspruchsvollen Beruf zu vereinbaren.» Und, obwohl er nicht viel über Privates spricht, findet er es nämlich «eine grosse Herausforderung, meine Kinder bei ihren Schulaufgaben zu begleiten». Freut sich am «Heiligen Feuer» der Mitarbeitenden Vom Forscher zum Manager – bedauert Michael Gysi es, nicht mehr selber aktiv zu forschen? – Diese Frage beantwortet der Chef Agroscope mit einem Schmunzeln und zwei Antworten auf Französisch, mit «je ne regrette rien, ich bedaure nichts» und dem «Feu sacré» der Mitarbeitenden. Das Schönste in seinem Agroscope-Alltag seien die Feldtage, die Mitarbeitenden bei der Arbeit auf dem Feld, im Labor oder im Büro zu besuchen und das «Heilige Feuer» der Forschenden zu spüren. Da kommt dann bei ihm schon manchmal der Wunsch auf, wieder einmal selber im Labor zu hantieren und wie in der Dissertationszeit, Forschung zur Bodenverbesserung zu betreiben. Andrea Leuenberger-Minger, Agrarforschung Schweiz Christine Caron-Wickli, Agroscope

A k t u e l l

Neue Publikationen

Eingliedern und Separieren von Ziegen ART-Bericht 765

Eingliedern und Separieren von Ziegen Wie kann man die Belastung mindern?

Juli 2013

Autorinnen und Autoren Nina M. Keil und Antonia Patt, Bundesamt für Veterinärwesen BVET, Zentrum für tiergerechte Haltung: Wiederkäuer und Schweine, ART nina.keil@agroscope.admin.ch Impressum Herausgeber: Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Tänikon 1, CH-8356 Ettenhausen, Redaktion: Etel Keller, ART Die ART-Berichte/Rapports ART erscheinen in rund 20 Nummern pro Jahr. Jahresabonnement Fr. 60.–. Bestellung von Abonnements und Einzelnummern: ART, Bibliothek, 8356 Ettenhausen T +41 (0)52 368 31 31 F +41 (0)52 365 11 90 doku@art.admin.ch Downloads: www.agroscope.ch ISSN 1661-7568

Abb. 1: In einer stabilen Herde tolerieren sich die Ziegen untereinander und pflegen positive Kontakte. Fremde Ziegen werden nicht ohne weiteres in die Herde aufgenommen. In der Praxis der Laufstallhaltung von Ziegen ist es bei der Bestandsergänzung oder -erweiterung üblich, dass fremde Tiere in bestehende Gruppen eingegliedert werden. Solche Eingliederungen führen vermehrt zu aggressiven Auseinandersetzungen und sind für Ziegen belastend, was sich in gestörtem Liege- und Fressverhalten äussert. Weiter ist es für Ziegen als soziallebende Tiere mit Stress verbunden, wenn sie von der Herde getrennt werden. Zum Ablammen oder aufgrund von Verletzungen beispielsweise besteht jedoch immer wieder die Notwendigkeit, einzelne Tiere vorübergehend von der Herde zu separieren. Es stellt sich daher die Frage, wie das Eingliedern in eine fremde Herde und die Separation von der Herde für Ziegen möglichst belastungsarm vorgenommen werden kann. An der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART durchgeführte Versuche erforschten diese Managementmassnahmen an behornten und hornlosen

Ziegen. Da es in kleinen Gruppen vermehrt zu Auseinandersetzungen kommt und Ziegen in der Schweiz vorwiegend in Kleinbeständen gehalten werden, wurden die Untersuchungen an Kleingruppen vorgenommen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Eingliedern einer einzelnen Ziege in eine bestehende Herde für das eingegliederte Tier unabhängig von der Behornung über längere Zeit sehr stark belastend und wenn immer möglich zu vermeiden ist. Es ist daher vorteilhaft, mehrere einander bekannte Ziegen gleichzeitig in eine Herde einzugliedern und den Tieren, wie beispielsweise auf der Weide, hierbei genügend Platz zu bieten. Ziegen sollten nur in begründeten Fällen von ihrer Herde separiert werden. In solchen Fällen ist es empfehlenswert, den Ziegen möglichst viel Kontakt zur Herde zu ermöglichen. Können die Ziegen ihre Herde weiterhin sehen und durch die Buchtenabtrennung Kontakt aufnehmen, mindert dies die Belastung.

ART-Bericht 765 In der Praxis der Laufstallhaltung von Ziegen ist es bei der Bestandsergänzung oder -erweiterung üblich, dass fremde Tiere in bestehende Gruppen eingegliedert werden. Solche Eingliederungen führen vermehrt zu aggressiven Auseinandersetzungen und sind für Ziegen belastend, was sich in gestörtem Liege- und Fressverhalten äussert. Weiter ist es für Ziegen als soziallebende Tiere mit Stress verbunden, wenn sie von der Herde getrennt werden. Zum Ablammen oder aufgrund von Verletzungen beispielsweise besteht jedoch immer wieder die Notwendigkeit, einzelne Tiere vorübergehend von der Herde zu separieren. Es stellt sich daher die Frage, wie das Eingliedern in eine fremde Herde und die Separation von der Herde für Ziegen möglichst belastungsarm vorgenommen werden kann. An der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART durchgeführte Versuche erforschten diese Managementmassnahmen an behornten und hornlosen Ziegen. Da es in kleinen Gruppen vermehrt zu Auseinandersetzungen kommt und Ziegen in der Schweiz vorwiegend in Kleinbeständen gehalten werden, wurden die Untersuchungen an Kleingruppen vorgenommen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Eingliedern einer einzelnen Ziege in eine bestehende Herde für das eingegliederte Tier unabhängig von der Behornung über längere Zeit sehr stark belastend und wenn immer möglich zu vermeiden ist. Es ist daher vorteilhaft, mehrere einander bekannte Ziegen gleichzeitig in eine Herde einzugliedern und den Tieren, wie beispielsweise auf der Weide, hierbei genügend Platz zu bieten. Ziegen sollten nur in begründeten Fällen von ihrer Herde separiert werden. In solchen Fällen ist es empfehlenswert, den Ziegen möglichst viel Kontakt zur Herde zu ermöglichen. Können die Ziegen ihre Herde weiterhin sehen und durch die Buchtenabtrennung Kontakt aufnehmen, mindert dies die Belastung. Nina M. Keil und Antonia Patt, Bundesamt für Veterinärwesen BVET, Zentrum für tiergerechte Haltung: Wiederkäuer und Schweine, ART

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 37–39, 2014

Aktuell

Neue Publikationen

www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen «Zukunft der Schweizer Alpwirtschaft. Fakten, Analysen und Denkanstösse aus dem Forschungsprogramm AlpFUTUR» – Neuerscheinung am 1. Oktober Jahr für Jahr ziehen Tausende Älplerinnen und Älpler mit dem Vieh auf die Alp. Seit Jahrhunderten nutzen sie die hoch gelegenen Alpweiden, um 100 000 Milchkühe, 35 000 Mutterkühe, 180 000 Rinder und 90 000 Kälber sowie Schafe und Ziegen zu sömmern und hochwertige Produkte herzustellen. Dabei treffen Tradition und Moderne aufeinander, die Alpwirtschaft befindet sich in stetem Wandel. Im interdisziplinären Forschungsprogramm AlpFUTUR haben sich Forschende und Umset-

zungsfachleute in 22 Projekten mit der Zukunft der Schweizer Alpwirtschaft in all ihren Facetten auseinander gesetzt. AlpFUTUR wird von Agroscope und der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL koordiniert. Das Buch zum Forschungsprogramm zieht das Fazit aus AlpFUTUR. Es stellt den Stand des Wissens thematisch gegliedert und gut verständlich dar und gibt klar formulierte Empfehlungen ab. Es richtet sich an alle, die sich für die Alpwirtschaft und ihre Zukunft interessieren – sei es beruflich oder privat. Dem Buch sind die AlpFUTUR-Umsetzungsfilme «Von Älplern für Älpler» sowie der Dokumentarfilm «Sommerzeit» als DVD beigelegt. Die Veröffentlichung der französischen und italienischen Ausgabe ist für Frühsommer 2014 geplant. Das Buch kann bei der Eidg. Forschungsanstalt WSL für Fr. 30.– (zuzügl. Porto) bezogen werden: www.alpfutur.ch/buch

Medienmitteilungen

www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen

09.12.2013 Internationale Front gegen Apfelschorf

03.12.2013 Qualität von Ziegen- und Schafmilch

Apfelschorf ist die wichtigste Pilz-Krankheit bei Äpfeln. Sie kommt in allen Apfelanbaugebieten mit regnerischem Frühling vor und muss in der integrierten Produktion und im Bio-Anbau mit Pflanzenschutzmitteln bekämpft werden. Apfelsorten mit natürlichen Resistenzgenen kommen mit weniger Pflanzenschutz aus. Leider stossen sie immer öfter an ihre Grenzen: der krankmachende Pilz hat sich in vielen Regionen an schorfresistente Apfelsorten angepasst. Agroscope hat deshalb die internationale Initiative VINQUEST ins Leben gerufen. Experten identifizieren aktuell noch wirksame Resistenzgene. Dieses Wissen stellen sie der klassischen Sortenzüchtung zur Verfügung. Das Ziel sind neue Apfelsorten mit neuen Kombinationen von Schorf-Resistenzen, die dem Pilz sicherer und langfristig Einhalt gebieten.

Bisher gibt es international keine allgemein anerkannten Normen und Grenzwerte für die Kontrolle und Definition der Qualität von Ziegen- und Schafmilch. Damit ist es sehr schwierig eine Bezahlung der Produzenten nach Qualitätsmerkmalen zu definieren. Agroscope hat einen Leitfaden erstellt, der Fachleute in der Beurteilung der Qualität unterstützt.

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 37–39, 2014

18.11.2013 Sensorische Eigenschaften und Backqualität von Schweizer Weizensorten im Bio-Anbau Bei der Züchtung von Weichweizen legen Agroscope und Delley Samen und Pflanzen AG (DSP) den Fokus auf eine ausgezeichnete Backqualität. Seit rund zehn Jahren untersuchen Agroscope-Fachleute in Changins die Backqualität und darüber hinaus die sensorischen Eigenschaften der Sorten, die in Kleinparzellen-Versuchen im BioAnbau heranreifen. Diese Untersuchungen sollen zeigen, ob Sorten unter Bio-Bedingungen und ohne synthetische Stickstoffdünger ihre gute Backqualität beibehalten.

Aktuell

Internetlinks

Veranstaltungen

2014 – Internationales Jahr der bäuerlichen Familienbetriebe www.familyfarming.ch In der Schweiz haben sich verschiedene Organisationen, die sich in ihrer Arbeit um die Anliegen der bäuerlichen Familienbetriebe in der Schweiz oder im Ausland kümmern, zusammengefunden, um das Jahr 2014 vorzubereiten.

Januar 2014 18.01.2014 Infotag HAFL Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittel wissenschaften Zollikofen Informationen: www.hafl.bfh.ch 21. – 24.01.2014 Agroscope an der Agrovina Martigny 23.01.2014 Nachhaltigkeitstagung 2014 «Wasser in der Landwirtschaft – heute und in Zukunft» Agroscope Agroscope, 8046 Zürich 31.01.2014 Pflanzenschutztagung Feldbau 2014 Agroscope Agroscope, 8046 Zürich

Vor schau Februar 2014 / Heft 2 Die Bienengesundheit steht im Fokus der Forschenden des Zentrums für Bienenforschung (ZBF). Eine Gruppe von Experten, darunter Peter Gallmann, ehemaliger Leiter des ZBF, sind daran, einen Massnahmenkatalog zum Schutz der Bienengesundheit in der Schweiz zu erarbeiten. (Foto: BGD/SSA)

••Frauen und Männer in der Landwirtschaft, Esther Thalmann et al., Agridea, ••Auswirkungen langjähriger biologischer Landwirtschaft, Adrian Honegger et al., Agroscope ••Nährwertschätzung von Silagen aus Mischungen von Grüngetreide und Erbsen, Yves Arrigo, Agroscope

Februar 2014 06. 02.2014 1. nationale Ackerbautagung Agroscope, Forum Ackerbau, swissgranum, Agridea und PAG-CH Inforama Rütti, 3052 Zollikofen Mai 2014 06. – 07.05.2014 Landtechnik im Alpenraum Agroscope und BLT Wieselburg Feldkirch, Österreich 21.05.2014 AgriMontana – Zukünftige Perspektiven der Berglandwirtschaft AgriMontana / Agroscope Landquart

••Serie ProfiCrops: Urbane Landwirtschaft: Das FUI-Projekt, Katja Heitkämper et al., Agroscope und HAFL ••Listen der empfohlenen Sorten von Soja und Mais für die Ernte 2014

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

Agrarforschung Schweiz 5 (1): 37–39, 2014

Infotag, 18. Januar 2014 Bachelorstudium in: – Agronomie – Forstwirtschaft – Lebensmitteltechnologie Masterstudium in:

Informations tag

– angewandten Agrar- und Forstwissenschaften. Neu mit Major «Alpenmaster» Informationen und Anmeldung:

hafl.bfh.ch

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Ziel der Tagung Referate, Infomarkt (Poster) und der Runde Tisch bieten Gelegenheit für Diskussionen und den Austausch darüber, wie Ökonomie und Ökologie im Ackerbau heute und in Zukunft in Einklang gebracht werden können. Bernard Lehmann, Direkor des Bundesamtes für Landwirtschaft, lanciert die Debatte mit dem Einstiegseferat « Nachhaltige Intensivierung – Komplexität und Voraussetzungen ». Im Anschluss haben die Vertreter der unterschiedlichen Anspruchsgruppen das Wort.

Donnerstag 6 Februar 2014 (8h45 – 17h00) 1. nationale Ackerbautagung Gemeinsam organisierte Tagung von Agroscope (Institut für Pflanzenbauwissenschaften), Forum Ackerbau, swiss granum, AGRIDEA und PAG-CH

Ökonomie und Ökologie im Ackerbau in Einklang bringen Inforama Rütti, 3052 Zollikofen

Forum Ackerbau

Adressaten Diese Tagung richtet sich an ein breites Publikum: Beratungs- und Lehrpersonen, Forschende, Vertreter des Agrarhandels, Landwirte, Mitglieder der PAG-CH, Mitarbeitende landwirtschaftlicher Organisationen und kantonaler Faschstellen, Lohnunternehmer und weitere, am Ackerbau interessierte Personen. Die Präsentationen werden in Deutsch oder in Französisch abgehalten (zweisprachige ppt). Programm www.agridea-lausanne.ch oder www.agroscope.admin.ch/manifestations Anmeldung (bis 30 Januar 2014) per Email cours@agridea.ch oder über www.agridea-lausanne.ch