Stickstoffeffizienz von Winterweizensorten

Weizendüngung Claas

Wenn über Stickstoffeffizienz diskutiert wird, ist in der Regel die Verwertungseffizienz gemeint – also der Anteil des Stickstoffangebots, der sich im Ernteprodukt wiederfindet. Bei Getreide ist dies fast ausschließlich der Kornstickstoffgehalt, berechnet aus Korntrockenmasse, Rohproteingehalt und einem Umrechnungsfaktor¹. Davon zu unterscheiden ist die „Aufnahmeeffizienz“ im Hinblick auf die Stickstoffaneignung der gesamten Pflanze im Verlauf der Vegetation.

Die Einflussgrößen auf die N-Aufnahme- und Verwertungseffizienz sind vielfältig und korrespondieren mit fast allen pflanzenbaulichen Maßnahmen. Sind diese optimiert, wird die Aufnahmeeffizienz vom Gesamt-Biomasseertrag der Sorte bestimmt, deren physiologischer Aktivität und insbesondere auch von der Wurzelleistung. Die Verwertungseffizienz wird maßgeblich von der Sinkkapazität², dem Harvestindex und dem N-Metabolismus der Sorte beeinflusst. Großen Einfluss auf die N-Effizienz hat auch die Gesundheit und Langlebigkeit einer Pflanze: je später die Entwicklung, umso besser nutzbar der bodenbürtige Stickstoff.

Und je länger und ungestörter die Vegetation, umso größer ist – bei ausreichendem Wasser- und Nährstoffangebot – das Produkt aus N-Aufnahmerate und Zeit.

 Wie groß sind die Sortenunterschiede?

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Zurückzuführen ist diese Angleichung im N-Entzug auf die negative Beziehung zwischen Kornertrag und RP-Gehalt, von Praktikern treffend als „Proteinverdünnung“ bezeichnet. Diese ist vor allem auf den unterschiedlichen Energiebedarf der Biosynthese zurückzuführen: Rein rechnerisch kann aus 1 g Glucose 0,83 g Stärke gebildet werden, jedoch nur 0,43 g Protein (oder 0,33 g Fett). Über alle zugelassenen Sorten gesehen, sinkt die Einstufung für den Kornertrag im Mittel um 0,7 mit jeder Note mehr im Rohprotein. Übertragen auf die Praxis – ausgehend von 80 dt/ha mit 12,5 % Rohprotein – verändert sich der Kornertrag je Prozent Rohprotein im Mittel der Sorten um ca. 7,5 dt/ha!

Kornertrag, Rohproteinertrag; Abbildung zum Vergrößern anklicken

Abb. 2 visualisiert die Korrelation von Ertrag und Protein am Beispiel neuer Weizensorten 2016.

Sechs neue Sorten – darunter die bereits stark in Vermehrung befindlichen Sorten Nordkap und Porthus – liegen über der Regressionslinie, bringen also vergleichsweise  höhere Kornproteinerträge. Mit Hyvento, Hyfi und LG Alpha sind gleich drei dieser N-effizienten Neuentwicklungen Hybridsorten. Dies ist sehr zu begrüßen, besitzen diese doch in der Regel eine höhere Stresstoleranz und Ertragsstabilität, die vor allem auf weniger günstigeren Standorten deutlich höhere Leistungen erwarten lassen.

Brotvolumen Rohprotein

Unterschiede in der Verwertungseffizienz und damit dem N-Entzug sind vor allem dann relevant für die Sortenwahl, wenn Protein als Nährstoff bewertet wird, vor allem bei Futtergetreide. Der Proteingehalt als zentrales Erfassungskriterium für Brotweizen hingegen wird immer kritischer gesehen. Die Diskussion dazu wurde bereits vor 26 Jahren in dieser Zeitschrift eröffnet – Auslöser waren proteinärmere Eliteweizen aus den neuen Bundesländern („Borenos“). Dabei sind die Zusammenhänge eindeutig: Zwar korreliert innerhalb einer Sorte der Proteingehalt i.d.R. positiv mit der Backqualität, vor allem bei den E- und A-Sorten mit hoher backtechnischer Proteinqualität, über die Sorten gesehen, ist dieser enge Zusammenhang jedoch nicht gegeben (Abb. 3). So kann ein mittlerer Proteingehalt (5) sowohl zu Brotvolumina der Ausprägungsstufe 4 als auch 8 führen (Abb. 3). Mit 12,8 % RP-Gehalt können 580 oder auch 680 ml Brotvolumen gebacken werden, B- oder E-Niveau, je nach Sorte! Die Grafik von links nach rechts gelesen bedeutet: Ein gefordertes Brotvolumen von 630 ml, entsprechend Note 6, kann bereits mit einem sehr geringen Proteingehalt (2) erreicht werden – oder aber erst mit einem hohen (6). Bei Tobak oder Faustus reichen dafür bereits knapp 12 % Rohprotein, Tommi benötigt 13,2 %!

Die Praxis braucht einen neuen Effizienzmaßstab

Dieser darf sich nicht länger am Kornstickstoffgehalt einer Sorte bemessen, sondern am tatsächlichen Nutzen, also Brot, Fleisch, Stärke oder Alkohol. Bei Brotweizen geht es dabei um höchste Ertragsleistung gekoppelt mit hoher Mehl-, Teig- und Volumenausbeute: also um möglichst viel Gebäck je Hektar. Sorten mit dieser Merkmalskombination haben eine sehr hohe Nutzungseffizienz (Abb. 1), gerade weil sie aufgrund ihrer knappen Rohproteingehalte höhere Ertragsleistungen realisieren.

Sie entziehen dem Standort, bezogen auf eine bestimmte Menge Brot, weniger Stickstoff, nutzen diesen also besonders effizient und umweltfreundlich.

Beispiel: Die Sorte Tobak macht mit 11,5 % Protein aus gleich viel Korn genauso viel Brot, wie mancher A-Weizen mit 13 %, die B-Einstufung resultiert allein aus dem geringeren Kornstickstoff-Gehalt (= RP).

Proteinärmere Qualitätsweizensorten, stellvertretend seien hier die Sorten Tobak, Porthus und Gustav genannt, stehen deshalb für einen zukunftsweisenden Qualitätsweizentyp. Mit diesen ist es möglich, bei limitierter N-Düngung weiter steigende Erträge zu erzielen. Es ist davon auszugehen, dass sich der Markt mit den zurückgehenden Proteingehalten in den kommenden Jahren auf diese neuen Sortentypen einstellen muss – das gilt für kostengünstige und ressourcenschonende Standardmehle.

Doch braucht der Markt neben den künftig proteinärmeren Standardqualitäten auch kleber- bzw. proteinreicheren Qualitätsweizen für anspruchsvollere Mehle. Für Tiefkühlteiglinge, Burger, Toastbrote oder Stollen etwa – sowie für bestimmte Exportmärkte. Qualitätssorten wie Genius oder Nordkap also, mit gleichzeitig hoher N-Verwertungs- und N-Nutzungseffizienz, die bei begrenztem N-Angebot möglichst viel Stickstoff zu qualitativ hochwertigem Kleber assimilieren.

Fazit

Der Markt und damit die Praxis braucht beides, N-effiziente Sorten mit mehr Ertrag und N-effiziente Sorten mit mehr Protein. Die Züchtung bietet beides, der Landwirt entscheidet: Ob der Genotyp die Sonnenenergie in erster Linie in die Kohlenhydratbildung lenkt oder aber in die energieaufwendigere Proteinsynthese.

Sven Böse

1 Nachdem der Rohproteingehalt aus dem Stickstoffgehalt abgeleitet wird, ist dies auch umgekehrt möglich. Der Umrechnungsfaktor dabei ist 5,7 bei Weizen, 6,25 beim übrigen Getreide.

2 Unter „Sink“ bezeichnet man die Verbrauchs- und Anziehungsorte für die gebildeten Assimilate, bei Getreide also die Kornanlagen.