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Ausdauernde Äcker

Über Jahrtausende hat sich die Pflanzenzucht auf einjährige Sorten konzentriert. Sie dominieren heute unsere Ernährung. In der Natur aber sind ausdauernde Arten viel häufiger. Für eine nachhaltige Landwirtschaft bieten sie große Chancen – doch sprengen sie alle Routinen der Agrarindustrie.

Im Frühjahr wird gesät, im Herbst wird geerntet. So war es, solange wir zurück denken können. Vor fast 11.000 Jahren gaben die ersten Bauern in Südwestasien diesen Rhythmus vor, der unser Leben bestimmt. Zunächst bauten sie Gräser an, die kaum von ihren wilden Verwandten zu unterscheiden waren. In Jahrhunderten der Auslese und der Kreuzung wurden die Körner immer größer, die Ähren immer praller, das Stroh immer kürzer. Vom Fruchtbaren Halbmond aus trugen die Menschen ihre Getreide in die Welt hinaus. Auch der aus China stammende Reis oder der mittelamerikanische Mais finden sich heute auf Äckern rund um die Welt, in unzähligen Sorten und Varianten. Eines aber haben sie gemeinsam, in allen Ländern und Klimazonen: den Rhythmus. Im Frühjahr wird gesät, im Herbst wird geerntet.

Es ist Zeit, Variation zu bringen in diesen ewigen, monotonen Takt.

Denn obwohl das Prinzip der einjährigen Getreide ein eisernes Gesetz des Ackerbaus zu sein scheint, ist es keines, das die Natur vorgab. Die Mehrzahl der wilden Pflanzen setzt auf eine andere Strategie. Anstatt jedes Jahr neu heranzuwachsen, bilden sie robuste Strukturen aus, um den widrigen Jahreszeiten zu trotzen. Die meisten Ökosysteme werden dominiert und geformt von diesen ausdauernden Arten. Ihr Wurzelwerk, ihre Stämme und Stängel sorgen für Stabilität und Diversität im und über dem Boden.

Ergänzt wird diese sogenannte perennierende Flora von den annuellen, den einjährigen Pflanzen. Mit ihrer Strategie besetzen sie andere ökologische Nischen, sind flexibler und schneller. Besonders in häufig gestörten Systemen spielen sie ihre Vorteile aus. Aber auch Trocken- oder Kältezeiten überstehen sie gut geschützt als Samen. Schon Jäger und Sammler dürften sich an den vergleichsweise großen Körnern gefreut haben. Und die frühen Bauern domestizierten annuelle Arten, weil sie ein einfach umzusetzendes Verfahren ermöglichten.

In der Ökologie ist es immer die bunte Mischung, die ein gesundes System ausmacht. Unsere Landwirtschaft aber bietet ein eintöniges Bild. Nicht nur, dass die meisten Nahrungspflanzen in Monokultur angepflanzt werden. Auf einem Großteil der Flächen wachsen zudem ausschließlich einjährige Pflanzen: Weizen, Mais, Reis, Gerste, Hafer – auf rund 70 Prozent der weltweiten Ackerflächen stehen Getreide, die rund 70 Prozent des Kalorienbedarfs der Menschheit decken. Auch die meisten Gemüse wachsen einjährig: Tomaten, Gurken, Zucchini, Kürbisse, Bohnen und viele mehr. Insgesamt stammen gut 85 Prozent unserer Nahrungskalorien von Annuellen.

Der schnelle Takt der modernen Landwirtschaft macht den Böden zu schaffen. Schätzungsweise 24 Milliarden Tonnen wertvoller Boden gehen jedes Jahr weltweit verloren. Jährliches Pflügen fördert die Erosion, genau wie die in Reih und Glied stehenden Mais- und andere Getreidepflanzen. Auch reichern die Böden im Vergleich zu durchgängig bewachsenen Flächen kaum organisches Material an. So gehen große Mengen an Kohlenstoff verloren und landen als CO2 in der Atmosphäre. Pestizide und Dünger, mineralische wie organische, belasten das Grundwasser. Und intensive Bewässerung lässt die Böden versalzen.

Ausdauernde Äcker hätten einen entscheidenden Vorteil: Wurzeln. Die Pflanzen hätten nicht nur wenige Monate, sondern mehrere Jahre Zeit, um ihr Wurzelwerk auszubilden – jenes Geflecht also, das Erosion aufhalten, Symbiosen eingehen, Nährstoffe effizient nutzen, Wasser zugänglich machen und Kohlenstoff im Boden anreichern kann. Während annuelle Getreide wie Mais oder Weizen 15 bis 30 Prozent ihres organischen Materials unter die Erde verlagern, sind es bei ausdauernden Wildgräsern rund 60 Prozent. Zudem könnten die Bauern eine Menge Arbeitszeit und Diesel sparen, wenn sie nicht jedes Jahr säen oder pflanzen müssen. Und sie müssten seltener pflügen, da perennierende Nutzpflanzen mehr Durchsetzungsvermögen hätten gegen ihre unkrautige Konkurrenz.

Ist es also möglich, den über Jahrtausende eingeübten Rhythmus aufzumischen? Könnten ausdauernde Nahrungspflanzen die Lösung sein für eine nachhaltigere Landwirtschaft – oder zumindest ein Teil davon?

Genau in der Mitte der USA liegt der Bundesstaat Kansas. Vor dreihundert Jahren noch streiften dort die Völker der Pawnee und Wichita büffeljagend durch die Hochgrassteppe, trotzten heißen Sommern, kalten Wintern und Wirbelstürmen. Heute fegen die Tornados über Maisplantagen, Weizenfelder und Rinderweiden hinweg. Fast in der Mitte von Kansas wiederum liegt das Städtchen Salina. Klickt man sich rund um den Ort durch eine Online-Straßenkarte, gerät man in ein Netz an Straßen, die sich akkurat zu Quadraten von genau einer Meile Seitenlänge kreuzen – das Gerüst einer gigantischen Agrarindustrie. Und inmitten dieser rechtwinkligen Landschaft liegt das Land Institute – ein gemeinnütziges Forschungsinstitut, das sich wehrt gegen diese mechanisch wirkende Landwirtschaft und gegen ihren Taktgeber, den jährlichen Erntezyklus. Seit über vierzig Jahren arbeiten Pflanzenzüchter hier mit kleinem Budget an einer großen Idee: an der Neuerfindung des Ackerbaus.

„Die Wildnis muss für uns zum Richtwert werden“, erklärt Wes Jackson, der Gründer des Instituts, auf dessen Homepage. Nach einem Uni-Abschluss in Botanik und mit einem Doktortitel der Genetik kam er 1976 zurück in seine Heimatstadt Salina, um Ackerbau natürlicher zu gestalten – was den meisten Menschen damals fremd gewirkt haben muss. „Im Grunde sind alle natürlichen Ökosysteme perennierende Polykulturen“, sagt Jackson – eine von ausdauernden Pflanzen dominierte Artenvielfalt also. „Die Landwirtschaft hat das auf den Kopf gestellt.“

Heute forschen Wissenschaftler in Salina an ausdauernden Ölsaaten: Silphium integrifolium beispielsweise könnte einst Sonnenblumen oder Raps ersetzen. Verwandt ist die gelb blühende Pflanze mit der Durchwachsenen Silphie, die auch auf deutschen Äckern als Treibstoff für Biogasanlagen angebaut wird – und zwar bereits über mehrere Jahre hinweg. Auch Stickstoff bindende Hülsenfrüchte wie Lupinen, Esparsetten oder Luzernen erproben die Wissenschaftler in beständigen Varianten.

Den größten Aufwand betreibt das Land Institute im Bereich der Getreide. Hier hat es auch seinen größten Erfolg: Kernza. Unter diesem Namen vermarktet das Institut einen ausdauernd wachsenden Weizenverwandten. Nach jahrzehntelanger Züchtung ist Kernza das erste Produkt des Instituts, das kommerziell verwertet wird: Öko-Bäckereien backen Kernza-Brot und Kernza-Pizza, hippe Restaurants kochen Kernza-Pasta. Und die Firma Patagonia, eigentlich bekannt für Outdoor-Klamotten, lässt aus dem neuen Getreide Bier brauen: das „Long Root Pale Ale“ – das Bier der langen Wurzel.

Über drei Meter weit graben sich Kernza-Wurzeln in den Boden. Fotos von ausgebuddelten Pflanzen zeigen den Unterschied zu modernem Weizen: Wo an der einen Pflanze ein riesiger, verfilzter Wuschel wuchert, baumelt an der anderen ein dünnes Wurzelzöpflein.

Niemand behauptet, dass Kernza heute schon eine echte Alternative zu etablierten Getreidesorten darstellt. Vier Mal mehr Ertrag pro Fläche bringt Weizen, seine Körner sind fünf Mal so groß. Aber Kernza ist ein Anfang, ein ausdauernder Prototyp.

Bei einem anderen Getreide sind die Erfolge deutlicher: dem Reis. Chinesische Wissenschaftler kreuzten den einjährigen asiatischen Reis, Oryza sativa, mit einem ausdauernden afrikanischen Verwandten, Oryza longistaminata. Über fünf Jahre hinweg soll die entstandene Sorte PR23 nun durchhalten, zwei Ernten fahren die Reisbauern pro Jahr ein. Zwar wurde Reis auch früher teils schon ausdauernd angebaut. Die Erträge von PR23 jedoch, schreibt der Hauptverantwortliche Fengyi Hu im Fachjournal Sustainability, seien vergleichbar mit einjährigen Reissorten. Und der Arbeitsaufwand – beim Nassreisanbau ist das Pflanzen der Setzlinge eine schlimme Plagerei – reduziert sich beträchtlich.

„Ausdauernder Reis hat riesiges Potential in Asien“, sagt Hans Dreyer, Leiter der Abteilung Plant Production and Protection der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO). Nicht nur in China, sondern auch in Indien. Voraussetzung ist allerdings ein ganzjährig günstiges Klima, ohne Überschwemmungen oder Trockenzeiten.

Der Ökologe Hanno Schäfer von der Technischen Universität München hofft vor allem bei Gemüse und Obst auf weitere ausdauernde Sorten. Schäfer selbst hat mit Kollegen zwei wilde Verwandte der Honigmelone aufgespürt, einen in Australien, den anderen in Indien – wertvolles Genmaterial für die Züchtung beharrlicher Melonensorten. „Gerade in tropisch-subtropischen Gebieten sind ausdauernde Gemüse absolut die Zukunft“, ist Schäfer überzeugt. „In weiten Teilen Indiens oder Afrikas, wo die heimischen Verwandten alle überdauern, da ist es völlig absurd, einjährige Sorten anzupflanzen.“

Was aber entscheidet, ob die Ausdauer-Sorten ihr Potential auch in der Praxis entfalten werden? „Springender Punkt sind natürlich die Erträge“, sagt Hanno Schäfer. „Denn für die Umwelt wäre es fatal, wenn wir wegen sinkender Erträge zusätzliche Flächen für Ackerland bräuchten.“ Speziell bei Getreide seien die Gewinnmargen extrem schmal – ob sich PR23, Kernza und Konsorten bewähren, ist für Schäfer noch ungewiss.

Maria von Korff ist optimistischer. Sie leitet das Institut für Pflanzengenetik der Heinrich Heine Universität Düsseldorf, unter anderem untersucht sie Gerste und deren wilden Verwandten auf ihr züchterisches Potential als ausdauernde Getreide. „Natürlich kann eine einjährige Pflanze am Ende der Saison ihre gesamte Energie in die Körner stecken“, sagt von Korff. „Ausdauernde dagegen müssen Ressourcen binden für Überlebensstrategien.“ Allerdings müssen sie sich im nächsten Jahr eben nicht neu etablieren. Und Krankheiten und Schädlingen bieten sie zwar größere Angriffsfläche – aber auch mehr Abwehrkräfte.

Welche Strategie die bessere ist, da sei die Fachwelt unentschieden, erzählt von Korff. Einige Kollegen gingen davon aus, dass Annuelle im Ertrag immer überlegen bleiben. Andere sähen großes Potential in beständigen Nahrungspflanzen. Denn im Vergleich zu einjährigen Sorten, die im Grunde schon Tausende von Jahre lang erprobt und verbessert werden, stecken ausdauernde Züchtungen noch in den Kinderschuhen.

Geeignete Sorten zu züchten ist das Eine. Bleibt eine noch größere Herausforderung: das System umzukrempeln. Denn von Saatgut über Dünger und Spritzmittel bis zu den Landmaschinen ist die ganze Branche auf den bewährten Rhythmus eingefahren. „Ausdauernde Pflanzen würden die Agrarindustrie ganz schön aushebeln“, erklärt Maria von Korff. „Sie müsste ihre ganzen Produktionslinien ändern.“ Und die Lobby ist stark. „Ich fürchte, die werden das Feld nicht kampflos räumen.“

Langfristig hält von Korff Ausdauernde für eine echte Alternative, für ein zweites Standbein der Landwirtschaft. Gerade für einen nachhaltigen Ackerbau, der Dünger und Herbizide stark reduzieren will. Allerdings sind sie keine Universalwaffe. Sie brauchen die richtigen Bedingungen, um ihre Vorteile zu nutzen: In trockenen Gebieten etwa – durch den Klimawandel werden sie zunehmen – können tiefere, ausdauernde Wurzeln ein entscheidender Vorteil sein. Bei extremen Sommern oder Wintern wiederum ist eine Überdauerung als Same die bessere Strategie für eine Pflanze.

Auch FAO-Abteilungsleiter Hans Dreyer ist zuversichtlich. „Kürzlich wurde Kernza kommerzialisiert“, schreibt er in einer E-Mail, „in China ist die ausdauernde Reissorte PR23 bereits erhältlich, mehrere andere sind in der Pipeline. Perennierender Buchweizen wird im Feldversuch getestet. Und in Australien laufen vielversprechende Tests mit Weizensorten.“

In den nächsten zehn Jahren, ist Dreyer überzeugt, wird die Welt einige perennierende Nahrungspflanzen kennenlernen. Im Frühjahr wird gesät, heißt es dann. Und im Herbst wird geerntet, im Herbst wird geerntet, im Herbst wird geerntet.



Erschienen in Natur 4/2020 und gekürzt in der Südeutschen Zeitung