Zusammenfassung des Vortrags von Prof. Dr. Achim Dobermann, International Fertilizer Association (IFA), Leipzig

Seit dem Ende des Zweiten Weltkriegs hat die Landwirtschaft einen rasanten Anstieg des Düngemitteleinsatzes als eine der wichtigsten Triebkräfte für das Erreichen von Ernährungssicherheit durch gesteigerte Pflanzenproduktivität verfolgt. Rechnerisch ernähren Düngemittel mindestens die Hälfte der Weltbevölkerung und haben vielleicht auch Millionen Hektar Naturland vor der Umwandlung in Ackerflächen bewahrt.

Die IFA rechnet mit erheblich wachsender Nachfrage nach Stickstoffdüngern. Afrikas Bedarf allein wird sich demnach bis 2030 verdoppeln und bis 2040 sogar verdreifachen. Global ist mit jährlichen Steigerungen zu rechnen von

N = +0,7-1,1%
P = +1,0-1,3%
K = +1,1-1,8%

Wie eine Welt ohne Agrochemie und Düngemittel aussähe, verdeutlicht das Beispiel Sri Lankas. Nachdem dort am 6. Mai 2021 deren Import verboten wurde, sanken die Erträge schlagartig und drastisch:

Reis -42%
Mais -40%
Tee -19%

Die Freisetzung von Treibhausgasen und Umweltauswirkungen durch Nährstoffverluste verlangen jedoch nach einem neuen Paradigma für eine verantwortungsvolle Pflanzenernährung. Es muss einem Ernährungssystem- und Kreislaufwirtschaftsansatz folgen, bei dem mehrere sozioökonomische, ökologische und gesundheitliche Ziele erreicht werden müssen.

Die kommenden 10-20 Jahre werden entscheidend sein, für den Übergang zu einer globalen Nährstoffwirtschaft, als integralem Bestandteil einer kohlenstoffarmen, umweltfreundlichen Kreislaufwirtschaft, die den Ernährungsbedarf einer wachsenden Weltbevölkerung deckt.

Zu den wichtigsten Prioritäten zählen: 1) nachhaltigkeitsorientierte Nährstoff-Roadmaps und -Strategien, 2) klimaintelligente Düngemittel, 3) digitale Pflanzenernährungslösungen, 4) Nährstoffrückgewinnung und -recycling und 5) mit Nährstoffen angereicherte Pflanzen.

Die Anforderungen an neuartige Düngemittel lauten:

+ maßgeschneidert mit Mikronährstoffen
+ bioaktiv: langsam zugänglich für Mikroben u/o Nährstofffreisetzung durch die Pflanze
+ biobasiert, vollständig abbaubar
+ wirtschaftlich in Herstellung und Leistung
+ sicher

Eine neue Definition von Pflanzennährstoffen betont die Rolle des Managements zahlreicher mineralischer Elemente für die Pflanzenentwicklung, den Ertrag und die Qualität der Pflanzenprodukte. Die Bodenfruchtbarkeit steht immer noch im Mittelpunkt der Bodengesundheit und sollte nicht vernachlässigt werden, aber die alten Bewertungsmethoden unterliegen zahlreichen Einschränkungen.

Auf Grundlage der tatsächlich erzielten Ergebnisse müssen zukünftig datengesteuerte, selbstlernende Düngemittelempfehlungen für mehrere Nährstoffe entwickelt werden. Die Düngemittel der Zukunft werden einen viel geringeren CO2-Fußabdruck haben, aber sie müssen auch in Bezug auf die durch das Pflanzenwachstum ausgelöste Nährstoff-Freisetzung intelligenter sein. Die Rückgewinnung von Nährstoffen aus zahlreichen Abfallströmen bietet die Chance, Nährstoffkreisläufe zu schließen und die Düngemittelproduktion zu dezentralisieren.

Die Düngemittelindustrie habe sich bereits 2019 dieser neuen Vision verschrieben und befände sich in einem raschen Wandel hin zu einem nachhaltigkeitsorientierten Wirtschaftssektor, sagte Prof. Dobermann.

Am 13. Oktober tagte der „Dachverband wissenschaftlicher Gesellschaften der Agrar-, Forst-, Ernährungs-, Veterinär- und Umweltforschung“ – kurz DAF – zum Thema Zukunft der Welternährung. Der Einführungsvortrag von Frau Prof. Dr. Regina Birner (Universität Hohenheim) ist im Folgenden zusammengefasst.

Bereits seit 2015 steigt der Anteil unterernährter Menschen auf der Welt prozentual und in absoluten Zahlen. 2021 hungerten etwa 828 Mio. oder 10,5% der Menschen, vor allem im globalen Süden. Asien steht an der Spitze der traurigen Statistik mit 425 Mio., gefolgt von Afrika mit 278 Mio. Nur 35% der Weltbevölkerung sind ausgewogen ernährt, 26% leiden unter Mikronähstoffmangel, 25% haben Übergewicht durch Fehlernährung und 11% der Kinder sind unterernährt.

In den letzten 60 Jahren stieg der Getreideertrag um ca. 200 %, dank Pflanzenzüchtung und Pflanzenschutz, Düngung und Mechanisierung. Doch die FAO schätzt, dass die Nahrungsmittelproduktion bis zum Jahr 2050 nochmals um 60-70% gesteigert werden muss, um Ernährungssicherung für dann 9,7 Mrd. Menschen zu erreichen. Vor allem in Afrika und Asien wären hier gewaltige Zuwächse von Nöten.

Zwar stehen vor allem in Latein Amerika und in Afrika südlich der Sahara noch hunderte von Millionen Hektar potentiellen Ackerlandes zur Verfügung, doch wäre dessen Nutzung ökologisch problematisch. In Süd-Asien dagegen gibt es kaum entsprechendes Potential, in Ost-Asien wäre eine Ausweitung um etwa 50% möglich.

Welche Wege aus dem Dilemma führen, ist allerdings umstritten. Sind es Innovationen in der Züchtung à la Borlaug oder ist es allgemeiner Verzicht, vor allem in den entwickelten Ländern und vor allem beim Fleischkonsum? Sind die Positionen der „industriellen“ oder modernen und der ökologischen Landwirtschaft vereinbar oder nicht? Der Weltagrarbericht von 2008 macht hier keine Hoffnung, die „Zukunftskommission Landwirtschaft“ dagegen hat einen Konsens bei Innovation und Konsumverzicht erreicht.

Prinzipiell sind Produktionszuwächse in der Landwirtschaft möglich durch: Ausweitung der Fläche oder der Bewässerung, der Steigerung des Betriebsmitteleinsatzes oder der Effizienz. Hoffnungsvoll stimmt hier, dass der Anteil der Produktivitätssteigerung am Produktionswachstum seit den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts drastisch zugenommen hat. Zwischen 2,0 % und 2,7 % stieg die Produktivität pro Dekade insgesamt, der Anteil der gestiegenen Produktivität lag dabei zwischen 0,5 % und 2,0 %.

Vergleicht man die Produktivität der Ackerflächen weltweit, so ist sie in Westeuropa und Teilen der USA, Japans und Chinas praktisch „ausgereizt“. In Afrika südlich der Sahara wird das Bodenpotential dagegen nur zu 30-40% genutzt.

Statt „nachhaltige Intensivierung“ und „Agrarökologie“ als Gegensätze zu begreifen, sollten zur Sicherung der Welternährung beide Ansätze verbunden werden: nachhaltige Steigerung der Produktivität und ein Umsteuern im Konsum.

Zwei Punktmutationen im Erbgut von Rindern führen wahrscheinlich dazu, dass manche Tiere deutlich anfälliger für die Krankheit Dermatitis Digitalis (auch Mortellaro genannt) sind. Sie ist bei Rindern in Stallhaltung weitverbreitet und äußerst schmerzhaft. Die beiden „Kandidatengene“ hat nun ein internationales Forschungsteam der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), der Universität Göttingen und der University of Wisconsin-Madison in den USA gefunden. Dafür analysierten die Forscherinnen und Forscher die Daten von mehr als 5.000 Milchkühen. Die Erkenntnis könnte dabei helfen, die Züchtung von resistenten Tieren zu verbessern.

Dermatitis Digitalis ist eine von Bakterien der Gattung Treponema ausgelöste Erkrankung bei Rindern. Betroffen ist der Übergang zwischen Klauenhorn und behaartem Teil des Beins an der Rückseite der Füße. „Obwohl die Krankheit erst 1974 in Italien erstmalig beschrieben wurde, hat sie sich derart verbreitet, dass sie heute weltweit in nahezu jedem Rinderstall in unterschiedlichem Ausmaß anzutreffen ist“, sagt Prof. Dr. Hermann Swalve vom Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften der MLU. Er leitete die Arbeit gemeinsam mit Prof. Dr. Bertram Brenig von der Universität Göttingen. Unterstützung erhielten sie von Prof. Dr. Dörte Döpfer aus den USA.

Da nie alle Tiere einer Herde an der Krankheit leiden, geht man davon aus, dass es genetisch resistente Tiere geben muss. Die genetischen Grundlagen dafür untersuchte das Team aus Deutschland und den USA nun anhand von DNA-Daten und Untersuchungsbefunden von rund 5.000 Milchkühen aus 13 ostdeutschen Großbetrieben. Mit Hilfe umfangreicher statistischer Analysen war es so möglich, für die Erkrankung wichtige Bereiche im Erbgut der Kühe zu identifizieren. Als potenzielle Kandidatengene blieben demnach CMPK2 und ASB16. Beide spielen eine wichtige Rolle in Signalwegen immunologischer zellulärer Prozesse, also zum Beispiel bei bakteriellen Infektionen wie Dermatitis Digitalis. Durch weitere Sequenzanalysen der Kandidatengenregionen fand das Team an zwei Stellen Punktmutationen, sogenannte SNP, die beide einen signifikanten Einfluss auf die Erkrankungsanfälligkeit und die Ausbildung eines chronischen Krankheitsverlaufs zeigten.

„Die Ergebnisse waren durchaus überraschend“, so Brenig, „da CMPK2 und ASB16 zwar in vielen Geweben mehr oder weniger stark hergestellt werden, aber gerade in der Haut eher in sehr geringen Konzentrationen anzutreffen sind“. Das Team plant, seine Arbeit mit Untersuchungen mit Zellkulturen fortzusetzen, um die bisherigen Ergebnisse zu untermauern und womöglich auch den Mechanismus zu klären, den die gefundenen Punktmutationen beeinflussen. Bereits heute könnten die Ergebnisse dabei helfen, die Züchtung zu verbessern und durch umfangreiche Tests eine mögliche Anfälligkeit für Dermatitis Digitalis bereits im Vorfeld zu reduzieren.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Frontiers in Genetics veröffentlicht.

Die Arbeit wurde teilweise durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie den Förderverein Bioökonomieforschung e.V. gefördert.

Quelle: Georg-August-Universität Göttingen

Zuerst erschienen im E-Magazin „Der Hoftierarzt 4/2022. Hier geht’s zum kostemfreien Abo.

Sachgebiet 12: Technik für Fest- und Flüssigmist sowie Geflügelkot

Die Emissionsminderung in der Tierhaltung ist eines der zentralen Themen der Zukunft. Wenn dies bereits durch die Entfernung der Emissionsquellen geschieht und damit auch gleichzeitig dem Tierwohl dient, da die Tiere eine saubere Haltungsumgebung bekommen, ist dies eine Win-win-Situation für das Tier, die Umwelt und den Tierhalter zugleich.

Der Active-Cleaner-Reinigungsroboter der Wasserbauer GmbH ist ein vollautomatisches, auf KI-Technologie basiertes, revolutionäres System für Pferdeställe, das genau diese Eigenschaften erfüllt. Die kamerageführte KI-Technik analysiert in Echtzeit die gesammelten Daten und erkennt das zu entsorgende Mistmaterial (Pferdeäpfel). Hat das Gerät mehrere Mistansammlungen identifiziert, errechnet es automatisch die optimale Streckenführung, sammelt vollautomatisiert das Material, wertet die Größe und Menge aus und entlädt den Mist an einer entsprechenden Stelle wieder.

So werden die Mistansammlungen und damit Emissionsquellen vollautomatisch aus dem Bereich des Pferdestalles entfernt und damit gleichzeitig die Haltungsumgebung gesäubert. Auf diese Weise wird nicht nur die Luftqualität im Tierbereich verbessert, sondern auch die Sauberkeit der Einstreu und damit des Pferdes erhöht. Dies führt zudem zu erheblichen Arbeitszeiteinsparungen bei einer eher unbeliebten Tätigkeit in der Pferdehaltung.

Quelle: EuroTier

Sachgebiet 10: Melk- und Kühltechnik

Technische Lösungen im Stall sind immer ein Kompromiss, der möglichst alle tierindividuellen Eigenschaften umfassen sollte. Dies gilt auch für unterschiedliche Zitzengrößen, mit dem Problem, dass die Zitzengummis bei großen Zitzen oft zu dicht abschließen und das Gewebe belasten, während es bei kleinen Zitzen zu Lufteinbrüchen und Abfallen des Melkzeugs kommt.

Die völlig andere, wellenförmige Konstruktion des Stimulor StressLess unterscheidet diesen Zitzengummi deutlich von herkömmlichen Lösungen. Mit der integrierten adaptiven Lippe können unterschiedliche Zitzengrößen mit dem gleichen Zitzengummi gemolken werden. Die neue wellenartige Konzeption der Lippe reagiert auf die Druckdifferenz im Zitzengummi und lässt wenn nötig Außenluft zum Ausgleich einströmen. Dadurch wird ein überhöhtes Kopfvakuum verhindert, ein Klettern des Melkbechers hinausgezögert und Gewebebelastungen verringert. Auf die gleiche Weise kontrolliert bzw. schließt die wellenförmige Struktur zum richtigen Zeitpunkt wieder und stabilisiert das Kopfvakuum auf idealem Niveau, um den Becher am Euter zu halten. Ungewollte Lufteinbrüche oder ein Abfallen der Becher werden dadurch verhindert.

Aufgrund der wellenförmigen Ausformung seines Kopfes passt sich der Stimulor StressLess den unterschiedlichen Zitzengrößen einer Herde gut an und sichert auf diese Weise eine gleichmäßige Melkung der Kühe.

Quelle: EuroTier