Legume Futures

Legume Futures (Legume-supported cropping systems for Europe) war ein internationales Forschungsprojekt, das durch das 7. Rahmenprogramm der Europäischen Union finanziert wurde. Ziel war es, den Einsatz von Leguminosen in Anbausystemen zu etablieren, um die wirtschaftliche und ökologische Leistung der europäischen Landwirtschaft zu verbessern. 

Projektdauer: März 2010 bis Februar 2014

Projektkonsortium

Dieses Projekt wurde von Bob Rees, Scotland’s Rural College, koordiniert.

• Scotlands Rural College
• University of Helsinki
• The James Hutton Institute
• Trinity College Dublin
• Leibniz-Centre for Agricultural Landscape Research
• Donal Murphy-Bokern
• Aarhus University
• Agricultural University of Athens
• Institute of Soil Science and Plant Cultivation
• Agricultural Research Centre for International Development
• Agrifood Research Finland
• The Swedish University of Agricultural Sciences
• University of Cordoba
• von Thünen Institüt
• Università Mediterranea di Reggio Calabria
• Agricultural University of Romania
• Teagasc
• Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek
• The Institute of Field and Vegetable Crops
• University of Novi Sad

Projektkonsortium

Koordination: Bob Rees, Scotland’s Rural College

Projektdauer: März 2010 bis Februar 2014

Projektpartner:

• Scotlands Rural College
• University of Helsinki
• The James Hutton Institute
• Trinity College Dublin
• Leibniz-Centre for Agricultural Landscape Research
• Donal Murphy-Bokern
• Aarhus University
• Agricultural University of Athens
• Institute of Soil Science and Plant Cultivation
• Agricultural Research Centre for International Development
• Agrifood Research Finland
• The Swedish University of Agricultural Sciences
• University of Cordoba
• von Thünen Institüt
• Università Mediterranea di Reggio Calabria
• Agricultural University of Romania
• Teagasc
• Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek
• The Institute of Field and Vegetable Crops
• University of Novi Sad

Projektbeschreibung

Das Projekt Legume Futures hatte zum Ziel, Wissen und Technologie für die Optimierung des Einsatzes von Leguminosen in europäischen landwirtschaftlichen Systemen zu liefern und die dafür notwendigen Partnerschaften zu fördern. Das Konsortium nutzte eine Kombination aus Fallstudien, Modellierung und neuen Daten, um das Verständnis von Fruchtfolgen und Anbausystemen für eine verbesserte Leguminosenproduktion zu erhöhen. Das Konsortium bewertete die von Leguminosen erbrachten Ökosystemleistungen und die Wirtschaftlichkeit der Leguminosenproduktion in der gesamten EU. Von grundlegender Bedeutung für die breitere und längerfristige Wirkung des Projekts war auch die Auseinandersetzung mit dem politischen Hintergrund und den diesbezüglichen Optionen.

Unter Verwendung eines umfangreichen Netzwerks von 18 Fallstudien in 12 Ländern bewertete das Projekt Legume Futures den aktuellen Status von Leguminosen in europäischen landwirtschaftlichen Systemen und evaluierte die ökonomischen, ökologischen und ressourcenbezogenen Auswirkungen neuer und neuartiger Anbausysteme, in denen Leguminosen eine Komponente darstellen. Der Fallstudien-Ansatz entwickelte ein Verständnis für den aktuellen Stand des Leguminosenanbaus in verschiedenen agroklimatischen Zonen und für die Auswirkungen von Leguminosen in Anbausystemen sowie für wahrgenommene Hindernisse bei der Produktion. Dies wurde teilweise durch Diskussionen mit einem umfangreichen Netzwerk von Forschern, Beratern, Produzenten und der Zivilgesellschaft erreicht. In einem zweiten Ansatz wurden die Erkenntnisse aus dem Netzwerk von 18 langfristigen und gut dokumentierten Versuchen zusammengeführt. Die gesammelten Erkenntnisse aus diesen beiden Ansätzen wurden genutzt, um biophysikalische und ökonomische Modelle von Anbausystemen sowohl auf der Ebene des landwirtschaftlichen Betriebs als auch auf regionaler Ebene zu entwickeln. Unter Verwendung von fünf kontrastierenden Regionen in Europa (Ostschottland (UK), Kalabrien (IT), Sud-Muntena (RO), Västergötland (SE), und Brandenburg (DE)) wurde eine rigorose Analyse bestehender und neuer Fruchtfolgekonzepte durchgeführt, um die wirtschaftlichen und agronomischen Auswirkungen neuer Systemkonzepte zu untersuchen. In der Mehrzahl der Fälle waren Fruchtfolgen mit Leguminosen profitabler als solche ohne Leguminosen. In Schweden und Deutschland waren die leguminosenbasierten Fruchtfolgen jedoch weniger profitabel und wurden von den Landwirten als risikoreicher angesehen als konventionelle, nicht leguminosenbasierte Fruchtfolgen. Bei den derzeitigen Schätzungen der Erntewerte und der Inputkosten ist es also unter vielen europäischen Bedingungen bereits wirtschaftlich, Leguminosen in Fruchtfolgen einzubeziehen. Die Leguminose wurde manchmal in Form einer zusätzlichen Kultur in der Fruchtfolge und manchmal als direkter Ersatz für eine andere Kultur eingesetzt. Die erstellten Fruchtfolgen spiegeln die Beobachtungen aus verschiedenen Regionen über den “Vorfrucht”- oder “Zwischenfrucht”-Effekt von Leguminosen auf den Ertrag, die N-Aufnahme, die Qualität und die Pflanzengesundheit der Folgekulturen wider.

Getreide, das auf eine Leguminose folgt, kann bis zu 25 % mehr Ertrag bringen als wiederholte Male angebautes Getreide, und diese Forschung deutet darauf hin, dass dies größtenteils auf Prozesse zurückzuführen ist, die die Nährstoffaufnahme und die Kontrolle von Schädlingen und Krankheiten beeinflussen. Das Ausmaß dieses Effekts variiert je nach Art, z. B. haben Kulturen mit hoher Biomasse wie die Ackerbohne im Allgemeinen einen größeren Effekt als Kulturen mit geringer Biomasse wie die Kichererbse. Auch der Standort beeinflusst diesen Vorfruchteffekt. Die größten Effekte der Einführung von Leguminosen werden in Gebieten mit überwiegend getreidebasierten Fruchtfolgen gesehen, z. B. in Polen und Norditalien.

Politische Maßnahmen, die 2014 im Rahmen der Gemeinsamen Agrarpolitik möglich waren, zeigten einen begrenzten Spielraum für die Erhöhung des Anbaus von Leguminosen im Ackerbau. Die Modellierung der Auswirkungen möglicher europäisch-politischer Maßnahmen bis 2020 zeigte, dass eine “Leguminosen-Prämienzahlung” die beste Möglichkeit bieten würde, den Rückgang des Anbaus von Körnerleguminosen aufzuhalten.

Die Argumente für eine Ausweitung des Leguminosenanbaus in Europa basieren in der Regel auf vermeintlichen Vorteilen für die Ressourcennutzung und die Umwelt (Ersatz von Stickstoffdünger, reduzierte Treibhausgasemissionen, verbesserte Biodiversität usw.). Das Projekt Legume Futures hat diese Auswirkungen direkt bewertet. Biologische Stickstofffixierung (BNF) tritt in Leguminosen als Ergebnis einer symbiotischen Beziehung zwischen der Pflanze und Mikroorganismen auf. In der Literatur gibt es eine Reihe von Schätzungen über die Bedeutung der Stickstofffixierung als Beitrag zum europäischen Stickstoffkreislauf. Die meisten veröffentlichten Schätzungen haben einfach die Anbaufläche mit der BNF pro Flächeneinheit multipliziert. Die im Rahmen des Projekts durchgeführte Re-Analyse der vorhandenen Literatur zur zusätzlichen Berücksichtigung der Unterschiede bei den Ernteerträgen in Europa ergab, dass im Jahr 2009 in der EU27 811 Gg N (0,811 Millionen Tonnen) durch landwirtschaftliche Leguminosen fixiert wurden. Die Gesamtmenge an N, die durch Futterleguminosen fixiert wurde, betrug 586 Gg, davon 414 Gg von Dauergrünland und 172 Gg von Wechselgrünland. Bei den Körnerleguminosen wurde die Gesamtfixierung von 225 Gg von Erbse, Ackerbohne und Sojabohne dominiert, die für etwa drei Viertel des fixierten N verantwortlich waren.

Die Lachgasverluste aus leguminosen- und nicht-Leguminosen-basierten Systemen wurden sowohl bei Futter- als auch bei Körnerleguminosen untersucht, um eine bekannte Wissenslücke in diesem Bereich zu schließen. Wir haben die Lachgasemissionen an einer Reihe von Standorten, Leguminosen und Folgekulturen unter Verwendung eines vereinbarten Protokolls gemessen und uns auf die Quantifizierung des Anteils an Lachgas, der aus dem Stickstofffixierungsprozess freigesetzt wird, und die Emissionsintensität (die Menge an Lachgas, die pro Einheit der produzierten Ernte freigesetzt wird) konzentriert. Durch diese Forschung haben wir festgestellt, dass der Einsatz von sowohl Körner- als auch Futterleguminosen, in landwirtschaftlichen Systemen die Lachgasemissionen und die Emissionsintensität deutlich reduzieren kann. Der durchschnittliche Gesamtemissionsfaktor für den durch Leguminosen fixierten Stickstoff betrug 0,14 % (im Vergleich zu 1 % für Dünger-N), was zu einem jährlichen N₂O-Fluss von 0,41 kg N₂O-N/ha für Ackerbohne und 0,54 kg N₂O-N/ha für Erbsen führt. Dies entspricht etwa 40 bis 50 % des Standard-Hintergrundflusses von N₂O, der vom IPCC verwendet wird, um die Mineralisierung von Pflanzenrückständen und die atmosphärische Deposition zu berücksichtigen. Eine im Rahmen von Legume Futures durchgeführte Analyse auf kontinentaler Ebene unter Verwendung von Ökobilanzierungstechniken verglich die Treibhausgasemissionen für in Europa angebaute Leguminosen mit denen in anderen Ländern. Die Gesamtauswirkung der Produktion von mehr Körnerleguminosen in Europa beinhaltet einen kleinen Klimavorteil im Vergleich zum Import von Sojabohnen nach Europa. Für jeden Hektar, auf dem in Europa Erbsen statt Weizen angebaut werden, werden ca. 280 kg CO2eq vermieden. Ähnlich werden 175 kg CO₂eq für jeden Hektar Ackerbohne vermieden, der anstelle von Weizen in Europa produziert wird.

Um die Auswirkungen von Leguminosen auf die Biodiversität zu quantifizieren, wurden die Auswirkungen auf die nicht-produktive Vegetation, Regenwürmer, bodenaktive Wirbellose und Carabidae-Gemeinschaften sowie die Fraßaktivität der Bodenfauna im gesamten Netzwerk untersucht. Obwohl es Unterschiede zwischen den Standorten und Kulturen gab, zeigte sich kein einheitlicher Effekt der Einbeziehung von Leguminosen in ein System auf die Biodiversität.

Leguminosen haben auch viele biochemische Mechanismen entwickelt, die sie vor Pflanzenfressern schützen, und die Bioaktivität dieser Verbindungen macht sie für viele neuartige und Non-Food-Zwecke geeignet, einschließlich der Bereitstellung neuartiger Viehfuttermittel, Phytoremediation. Eine Überprüfung der neuartigen und Non-Food-Verwendungen von Leguminosen zeigte ihren Wert für eine Reihe von Verwendungen als neue Tierfuttermittel und Non-Food-Zwecke. In der freien Natur ist die biologische Stickstoff-Fixierung ein Merkmal von Pionier-Pflanzengemeinschaften, und dieses Merkmal wird von den Leguminosenarten bereitgestellt. Damit verbunden können Leguminosen eine besondere Rolle bei der Verbesserung der agronomischen Qualität von Böden spielen.

Danksagung

Legume Futures wurde von der Europäischen Union im 7. Forschungsrahmenprogramm unter dem Fördervertrag No. 245216 gefördert.