Der Kartoffelanbau in Rheinland-Pfalz

Herkunft und optimale Anbaubedingungen

Die Kartoffel (Solanum tuberosum) stammt ursprünglich aus Südamerika. In der Mitte des 16. Jahrhunderts kam sie zunächst als Zier- und Gartenpflanze nach Europa. Als Nahrungsmittel wurde sie jedoch erst etwa 200 Jahre später verwendet. (1)
Die Kartoffelpflanze ist hinsichtlich der Standortwahl recht anspruchslos. Die höchsten Erträge werden auf mittelschweren, humosen und lehmigen Sanden oder auch Lehmböden mit PH-Werten zwischen vier und sieben erzielt. Aber auch auf leichten Böden mit guter Durchwurzelbarkeit und Durchlüftung hat sie eine hohe Konkurrenzkraft. Nachteilig sind jedoch steinreiche Böden, da diese bei der Ernte schnell zu Verletzungen der Knollen führen. (2)
Die Keimtemperatur der Kartoffelpflanze liegt bei etwa 10 °C. Im Allgemeinen verträgt sie kühle bis gemäßigte Temperaturbedingungen besser als sehr hohe Temperaturen. Der Transpirationskoeffizient der Art liegt im mittleren Bereich bei etwa 216 bis 218 Litern pro Kilogramm Trockenmasse. (3)

Veränderungen und Risiken durch den Klimawandel

Erhöhung der CO2-Konzentration

Die Kartoffel zählt zu den C3-Pflanzen. Diese benötigen zur Optimierung ihrer Photosyntheseraten höhere Kohlenstoffdioxidkonzentrationen als momentan in der Atmosphäre vorzufinden sind. Dementsprechend kann sich die CO2-Konzentrationserhöhung im Zuge des Klimawandels positiv auf das Pflanzenwachstum und damit den Ertrag auswirken. Über die Anzucht von Kartoffelpflanzen in OTCs (open-top chambers) bei unterschiedlichen CO2-Konzentrationen (380, 550 und 680 ppm ) konnte festgestellt werden, dass der kommerzielle Ertrag der Pflanze mit der Kohlenstoffdioxidkonzentration steigt. Allerdings findet ab Konzentrationen über 600 ppm kein weiterer Anstieg der Photosynthese- und damit der Wachstumsrate statt.
Hinsichtlich möglicher Qualitätsveränderungen konnte festgestellt werden, dass die Deformation der Knollen mit steigenden Kohlenstoffdioxidkonzentrationen jedoch zunimmt und dementsprechend negative Auswirkungen auf die Qualität verzeichnet werden können. Gleichzeitig nimmt jedoch die Anzahl grüner Knollen ab. (4)

Phänologische Phasen

Als Folge des Klimawandels kommt es zu Veränderungen der phänologischen Phasen. Der Vegetationsbeginn verfrüht sich und die Vegetationsperiode vieler Arten wird insgesamt länger. Nach Kalkulationen auf Basis von Klimaprojektionen soll sich in der nahen Zukunft (2021-2050) die Reife der Frühkartoffel auf Breitengraden kleiner als 55 Grad nördliche Breite (deutsch-dänische Grenze) auf Mitte Juni verschieben. Für die ferne Zukunft (2071-2100) wird erwartet, dass die Reife bereits Anfang Juni erreicht wird. Auf Ackerflächen nördlicherer Breitengrade zeigt das Modell mit einer Verschiebung um fünf Breitengrade nach Norden eine Verlängerung des Wachstums um eine Woche. (5)

Bewässerungsbedarf

Der Transpirationskoeffizient der Kartoffel ist mit etwa 216 bis 218 Litern pro Kilogramm Trockenmasse relativ gering (3). Da die Kartoffel jedoch zu etwa 78 % aus Wasser besteht, hat sie speziell in der Hauptwachstumsphase einen recht hohen Wasserbedarf und es ergeben sich deutliche Ertragseinbußen bei Wassermangel.
Speziell bei überdurchschnittlicher Wasserversorgung im Frühjahr wird das Wurzelwerk der Pflanzen nur gering ausgebildet, wodurch die Gefahr von Trockenstress im Sommer steigt. Demnach ist eine regelmäßige Zusatzberegnung unter diesen Bedingungen von Bedeutung, speziell bei Berücksichtigung der Temperatur- und Niederschlagsentwicklung durch den Klimawandel. Wenn die Niederschläge im Winterhalbjahr und den Übergangsjahreszeiten sowie die  Temperatur ganzjährig weiter zunehmen, wird die oben beschriebene Situation häufiger eintreten und den Anbau gefährden.  (6)
Durch Feldversuche mit verschiedenen Feldfrüchten, darunter auch der Kartoffel, konnte nachgewiesen werden, dass der Ertrag durch die Bewässerung zu einer nutzbaren Feldkapazität von 50 % um 35 % gegenüber der Situation ohne Bewässerung steigen kann. Diese Angabe ist jedoch abhängig von den jeweiligen klimatischen Bedingungen im Jahr und auch dem Standort und der Wasserspeicherkapazität des Bodens. (7)
Eine Möglichkeit zur Reduktion des Bewässerungsbedarfs besteht in der Auswahl besonders trockentoleranter Sorten.

Früh- und Spätfrost

Untersuchungen an der Kartoffel Solanum tuberosum zeigen Frostschäden bei Expositionstemperaturen von -2,4 bis -0,6 °C über eine Dauer von drei bis vier Stunden (8). Andere Arten der Gattung Solanum, beispielsweise die Wildkartoffel Solanum acaule, weisen im Vergleich eine um 3 bis 4 °C höhere Frosttoleranz auf (9).
Die direkt sichtbaren Folgen von Frostschäden an jungen Kartoffelpflanzen (40 Tage nach der Pflanzung) können sich von leichten Beeinträchtigungen an Stiel und Blatt bis hin zu deutlichen Schäden der oberirdischen Pflanzenteile erstrecken. Je stärker ausgeprägt die Frostschäden sind, desto langsamer geht die Regeneration der Pflanze vonstatten. Erst etwa 35 Tage nach dem Frostereignis war die prozentuale Bodenbedeckung durch die Pflanzen unabhängig von der vorherigen Schädigung gleich. Veränderungen der Photosynthese und stomatären Leitfähigkeit durch den Frost können nicht festgestellt werden, auch wenn der Chlorophyllgehalt der Blätter mit zunehmender Schädigung signi-fikant ansteigt. (8)
Zudem führen starke Frostschäden zu einer um etwa zwei Wochen verzögerten Knollenbildung und zu einer verringerten Anzahl dieser mit einem höheren Anteil deformierter Knollen (8). Dadurch wird der Ertrag signifikant reduziert. Bei geringem und mittlerem Schädigungsgrad im frühen Entwicklungsstadium können dagegen keine Ertragseinbußen verzeichnet werden. Kommt es jedoch zu Frostschäden in der Knollenbildungs- oder Blühphase, so sind die Ertragsauswirkungen deutlich größer (10).
Da die Kartoffel grundsätzlich eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Spätfrost zeigt, ist durch die steigenden Frühjahrstemperaturen keine höhere Gefährdung zu erwarten. Durch die gute Regenerationsfähigkeit im frühem Stadium sind zukünftig keine kompletten Ertragsausfälle zu erwarten.

Starkregen und Hagel

Die Auswirkungen von Starkregen auf die Kartoffelpflanze sind abhängig vom Entwicklungsstadium und damit der Regenerationsfähigkeit der Pflanze. Im frühen Stadium führen Starkniederschläge zum Niederdrücken der Pflanzen und zum Abspülen der Dämme. Dadurch können die Knollen freigelegt und geschädigt werden.
Hagel führt meist zu Schlagstellen an Stängeln und Blättern. Dadurch wird der Wiederaustrieb der Haupttriebe initiiert, was zu Ertragsminderungen führt. Krautverlust um 30 bis 50 % bewirkt eine Ertragsminderung um 10 bis 20 %, bei höherem Krautverlust kann der Ertrag durch Hagel um bis zu 50 % vermindert werden. (11)
Ein Anstieg der Häufigkeit von Extremwetterereignissen wie Starkregen und Hagel kann bereits festgestellt werden. Für Starkregen ist eine weitere Zunahme wahrscheinlich. Daher kann das Risiko von Ertragseinbußen beim Kartoffelanbau zukünftig steigen.

Erosion

Die Erosionsanfälligkeit einer Fläche wird von vielen Faktoren bestimmt. Neben der Bodenart, dem Humusgehalt des Oberbodens, der Bearbeitungsform und Bearbeitungsrichtung sind das Gefälle, die Hanglänge und der Bewuchs entscheidend (12). Beim Kartoffelanbau stellt die Bodenerosion ein großes Problem dar. Aufgrund des Dammbaus zum Anbau wird die natürliche Fließrichtung des oberflächlich abfließenden Wassers verändert und konzentriert, aber auch die Bodenstruktur wird verändert. Speziell im Zeitraum nach der Saat ist die Ackerfläche zu großen Teilen unbedeckt und dadurch besonders anfällig. Das Anlegen der Dämme quer zum Hang stellt eine Möglichkeit dar, die Infiltration zu erhöhen und den Oberflächenabfluss zu vermindern. Solche Maßnahmen sind jedoch nur auf Ackerflächen mit maximaler Neigung von 10 % möglich, ansonsten besteht die Gefahr des Dammbruchs. (13)
Des Weiteren ist die Reduktion der Bodenbearbeitung zu empfehlen. Durch Direkt- oder Mulchsaat ist die Bodenoberfläche gefestigt und mit organischem Material gestärkt. Speziell in Anbetracht der zunehmenden Starkregenereignisse sind erosionsmindernde Maßnahmen von großer Bedeutung zur nachhaltigen Sicherung der Fruchtbarkeit der Ackerböden.

Hitzestress

Die optimale Bodentemperatur für die Knollenbildung liegt zwischen 15 und 20 °C (14). Um eine hohe Ertragsleistung zu erzielen bedarf es zusätzlich auch einer möglichst gleichmäßigen Wasserversorgung mit einer nutzbaren Feldkapazität von 50 bis 80 %. Temperaturen über 30 °C in Kombination mit fehlendem Regen werden von den Pflanzen nur schlecht ausgehalten. Es kommt zu reduziertem Knollen- und Stärkeertrag. (15)
Auf Trockenheit reagiert die Kartoffel mit dem Einrollen der Blätter. Dadurch wird das den Boden von Sonneneinstrahlung schützende Blätterdach vermindert und die Bodentemperaturen steigen deutlich an. Bei Temperaturen über 35 °C kommt das Ertragswachstum der Kartoffelpflanze komplett zum Erliegen. (16)
Durch steigende Sommertemperaturen durch den Klimawandel nimmt die Belastung des Kartoffel-anbaus durch Hitzestress zu. Die zusätzliche Bewässerung ist eine wichtige Maßnahme zur Reduktion der Bodentemperatur und damit zur Minderung von Schäden und Sicherung ausreichender Erträge.

Schädlingsanfälligkeit und Krankheiten

Kraut- und Knollenfäule:

Die Kraut- und Knollenfäule wird durch den Pilz Phytophthora infestans verursacht. Dieser befällt zunächst die Blätter der Pflanze, wodurch dunkelgrüne, später braune Flecken mit weißem Schimmelrasen auf der Blattunterseite entstehen. Sind die Knollen befallen, so sind an diesen bleigraue, leicht eingesunkene Flecken zu erkennen. (2)
Der Erreger überdauert im Winter in infizierten Knollen und wächst im Frühjahr mit den Kartoffelstängeln mit. Bei hoher Bodenfeuchte bilden sich Sporen auf den Knollen, die mit dem Bodenwasser verteilt werden. Des Weiteren ist die Übertragung durch den Wind von Bedeutung.
Verschiedene Wildkartoffelarten sind resistent gegenüber der Kraut- und Knollenfäule, weswegen diese häufig in die Kultursorten eingekreuzt werden. Allerdings passt sich der Pilz flexibel durch Mutationen an, weswegen die Resistenz meist nur wenige Jahre anhält (17).
Einige chemische Pflanzenschutzmittel eignen sich zur Bekämpfung der Krankheit. In Deutschland werden in jeder Anbausaison bis zu 16 Spritzungen vollzogen. Dabei ist der Anwendungszeitpunkt von großer Bedeutung. Etwa eine Woche vor dem sichtbaren Befall sollte das erste Mal gespritzt werden, Hilfe leisten hierbei verschiedene Krautfäule-Warndienste. Ebenso ist eine ausreichende Bewässerung zur Entfaltung der gesamten Wirkung bei Anwendung des Fungizids notwendig, empfohlen werden 400 Liter pro Hektar Fläche. (18)
In Abhängigkeit von der Entwicklung der Niederschläge im Frühjahr wird die Krankheit für den Kartof-felanbau an Bedeutung zu- oder abnehmen. Bei trockenerer Frühjahrswitterung sinkt das Risiko des Primärbefalls, da die Sporenbildung auf den Knollen verhindert wird. Da die Niederschläge im Frühjahr jedoch tendenziell zunehmen, ist mit einer Infektionszunahme zu rechnen.

Kartoffelkrebs:

Der Kartoffelkrebs zählt zu den Quarantänekrankheiten der Kartoffel und unterliegt somit einer ge-sonderten gesetzlichen Regelung. Er wird über den parasitisch lebenden Pilz Synchytrium endobioticum verursacht. Dieser befällt ausschließlich Kartoffeln und führt zu stecknadelkopf- bis faustgroßen Wucherungen im merismatischen Gewebe der Knollen. (19)
Der Pilz überdauert mit Dauersporen im Boden, wobei diese sogenannten Dauersori bis zu 40 Jahre im Boden keimfähig bleiben können und eine große Hitze- beziehungsweise Kältetoleranz aufweisen. Die Primärinfektion erfolgt über bewegliche Zoosporen bei ausreichender Feuchtigkeit und Temperaturen über 10 °C. Diese regen die Knollen zur Ausbildung von Wucherungen an, in denen die Sommersporen gebildet werden, die die Infektion fortsetzen. (20)
Im Allgemeinen bevorzugt der Pilz kühl-feuchte Witterung. Gemäßigte Durchschnittstemperaturen im Sommer mit etwa 18 °C und Durchschnittsniederschlägen von mehr als 700 Millimeter pro Jahr fördern das Wachstum und die Ausbreitung des Kartoffelkrebses. (20)
Da mit der Krankheit erhebliche Ertragseinbußen einhergehen, sind verschiedene vorsorgende Maßnahmen notwendig. Hierzu zählen der Anbau resistenter Sorten, eine aufgelockerte Fruchtfolge mit ausreichend langen Pausen zwischen dem Kartoffelanbau sowie die konsequente Beseitigung von Durchwuchskartoffeln, die mit den zunehmend wärmer werdenden Wintern das Risiko des Befalls erhöhen. Besteht der Verdacht oder ist eine Fläche eindeutig befallen, so muss dies unverzüglich gemeldet und die Ernte vom Feld beseitigt werden. (21)
Die steigenden Temperaturen im Sommer dämmen die Entwicklung des Pilzes ein. Gleichzeitig steigt jedoch durch die fehlende Kälte im Winter die Gefahr der genannten infizierten Durchwuchskartoffeln.

Kartoffelkäfer:

Der Kartoffelkäfer (Leptinotarsa decemlineata) ist ein Schädling, der sich auf die Blätter von Kartoffelpflanzen spezialisiert hat. Zur Zeit des Auflaufens der Pflanze kriecht der Käfer aus den Knollen des Vorjahres. Hierfür benötigt er Bodentemperaturen von etwa 15 °C. Nach etwa zwei Wochen legt das Weibchen bis zu 400 Eier, aus welchen etwa 14 Tage später, in Abhängigkeit von der Temperatur, Larven schlüpfen. Während des Wachstums ernähren sich die Käfer von den Kartoffelblättern und fressen bis zu 40 cm² an Blattfläche, davon etwa die Hälfte gegen Ende ihrer Entwicklung. (22)
Der Befall äußert sich demnach zunächst an den typisch orangefarbenen Eiern an der Blattunterseite, im späteren Entwicklungszyklus durch Schaden am Blattwerk.
Zur Bekämpfung des Schädlings eignen sich der „Bio-Collector“ als mechanisches Verfahren, aber auch die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln. (2)
Trockenwarme Bedingungen im Frühjahr fördern grundsätzlich die Entwicklung des Kartoffelkäfers. Unter solchen Umständen sind zwei bis drei Generationen pro Jahr möglich. Unter der Annahme, dass in Rheinland-Pfalz jedoch die Niederschläge im Frühjahr tendenziell zunehmen, ist eine Zunahme der Bedeutung des Kartoffelkäfers zukünftig eher unwahrscheinlich. (23)

Fazit und Zusammenfassung

Die Auswirkungen des Klimawandels auf den Kartoffelanbau in Rheinland-Pfalz sind zweigeteilt. Die Empfindlichkeit der Pflanze gegenüber Starkniederschlägen und Hagel kann den zukünftigen Anbau gefährden. Ebenso kann der Ertrag der Pflanzen durch hohe Temperaturen im Sommer (speziell über 35 °C) deutlich beeinträchtigt werden, weswegen die Anpassungsmaßnahme der Zusatzbewässerung an Bedeutung zunehmen wird. Hierdurch, aber auch durch die Wahl trockentoleranter Sorten, kann das Risiko bedeutender Ertragseinbußen gemindert werden.
Bei Ertragsschädigungen aufgrund von Spätfrösten ist anzunehmen, dass sich diese durch die veränderten phänologischen Phasen und die verhältnismäßig gute Regenerationsfähigkeit der Pflanze nach leichten bis mittelschweren Frösten im frühen Stadium verringern. Im Bereich der Krankheiten und Schädlinge stehen sich meist die veränderten Niederschläge im Frühjahr und Sommer und die steigenden Temperaturen im Winter und Sommer gegenüber. Es kann erwartet werden, dass der Kartoffelkäfer als Schädling der Kartoffelpflanze zukünftig an Bedeutung abnehmen wird. Ebenso kann die Ausbreitung des Kartoffelkrebses durch die hohen Temperaturen mit geringen Niederschlägen im Sommerhalbjahr eingedämmt werden und zukünftig eine geringere Belastung darstellen.

Literaturverzeichnis

[1] Duwe, K. Kartoffel (Solanum tuberosum). Pflanzenlexikon - Die Pflanzen der Welt von A bis Z. [Online] 08. August 2017. [Zitat vom: 13. September 2017.] www.pflanzen-lexikon.com/Box/Solanum_tuberosum.html.

[2] Drangmeister, H. Kartoffelanbau D2 Spezieller Pflanzenanbau. Bonn : Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung, 2011.

[3] Roth, D., et al., et al. Wasserhaushaltsgrößen von Kulturpflanzen unter Feldbedingungen - Ergebnisse der TLL-Lysimeterstation. Jena : Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, 2005.

[4] Högy, P. und Fangmeier, A. Klimawandel und CO2-Anstieg - Folgen für Kartoffelertrag und -qualität. Zusammenfassungen 31. Kartoffel-Tagung . 2009.

[5] Pulatov, B., et al., et al. Modelling climate change impact on potato crop phenology, and risk of frost damage and heat stress in northern Europe. Agricultural and Forest Meteorology. 25. August 2015, S. 281-292.

[6] Deter, A. Hitze und Trockenheit bereiten Kartoffeln Probleme - Die Expertentipps. top agrar. [Online] 23. Juli 2013. [Zitat vom: 13. September 2017.] www.topagrar.com/news/Acker-Agrarwetter-Ackernews-Hitze-und-Trockenheit-bereiten-Kartoffeln-Probleme-Die-Expertentipps-1205971.html.

[7] Fricke, E. und Riedel, A. Maiserträge durch Beregnung absichern! Deutsches Maiskomitee e.V. April 2012, S. 182-185.

[8] Chang, D. C., et al., et al. Freezing and Frost Damage of Potato Plants: a Case Study on Growth Recovery, Yield Response, and Quality Changes. European Association for Potato Research. 2014.

[9] Li, P.H., et al., et al. Potato freezing injury and survival, and their relationships to other stress. American Potato Journal. 1981.

[10] Ignacio, I., Domeno, I. und Muro, J. Effect of defoliation by simulated hail damage on yield of potato cultivars with different maturity performed in Spain. American Journal Potato Research. 2011.

[11] VSD. Dethlingen Newslettter - Ernteträume verhagelt? Dethlingen : Versuchsstation Dethlingen, 2007.

[12] Umweltbundesamt. Erosion. Umweltbundesamt. [Online] 15. März 2016. [Zitat vom: 06. September 2017.] www.umweltbundesamt.de/themen/boden-landwirtschaft/bodenbelastungen/erosion.

[13] Molnar, J. und Weißhaidinger, R. Bodenerosion im Bio-Kartoffelbau: Erosionsschutzmaßnahmen und Wahrnehmung von Erosion. bionet. o.J., S. 26-29.

[14]YARA. Agronomische Grundsätze im Kartoffelanbau. YARA Knowlegde grows. [Online] o. J. [Zitat vom: 18. Oktober 2017.] www.yara.de/pflanzenernaehrung/kulturen/kartoffeln/allgemeines/agronomische-grundsaetze/.

[15] Strotmann, K. Kartoffelanbau: Tipps bei Trockenstress. agrarheute. [Online] 28. Juni 2017. [Zitat vom: 13. September 2017 .] www.agrarheute.com/pflanze/kartoffeln/kartoffelanbau-tipps-trockenstress-535902.

[16] VSD. Dethlingen Newsletter - Kein Hitzefrei für Ihre Kartoffeln . Dethlingen : Versuchsstation Dethlingen, 2015.

[17] transparenz. Kraut- und Knollenfäule bei Kartoffeln: Neue Sorten gegen einen trickreichen Erreger. transparenz GENTECHNIK. [Online] 08. August 2017. [Zitat vom: 13. September 2017.] www.transgen.de/forschung/843.kraut-knollenfaeule-kartoffeln-cisgen.html.

[18] LfL. Richtige Strategie gegen Krautfäule in Kartoffeln. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft. [Online] o.J., A. [Zitat vom: 13. September 2017.] www.lfl.bayern.de/ips/blattfruechte/026212/index.php.

[19] LfL. Kartoffelkrebs: Biologie, Maßnahmen, Quarantäne. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft. [Online] o.J., C. [Zitat vom: 14. September 2017.] www.lfl.bayern.de/ips/pflanzengesundheit/025321/.

[20] Burh, K., et al., et al. Kartoffelkrebs - Quarantänekrankheit der Kartoffel. Berlin : Union der Deutschen Kartoffelwirtschaft e. V. (UNIKA), 2016.

[21] Osmers, K. Kartoffelkrebs fordert neue Strategien! top agrar. Oktober 2006, S. 68-70.

[22] Meßmer, H.-J. Bekämpfung des Kartoffelkäfers im ökologischen Anbau. Landpost. 2007, S. 14-15.

[23] LfL. Strategie gegen Kartoffelkäfer. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft. [Online] o.J., B. [Zitat vom: 13. September 2017.] www.lfl.bayern.de/ips/blattfruechte/072515/index.php.