Der Silomaisanbau in Rheinland-Pfalz

Herkunft und optimale Anbaubedingungen

Die Maispflanze (Zea mays) stammt ursprünglich aus Südamerika. Im 16. Jahrhundert wurde sie durch Kolumbus nach Europa gebracht, wo sie sich zunächst im Mittelmeerraum verbreitete. Später folgte auch die Ausbreitung in warmen Regionen Deutschlands, in der Rheingegend und in Baden. Bereits im 19. Jahrhundert begann man mit der Züchtung neuer Maissorten, die an das kältere Klima in Norddeutschland angepasst sind (1). Hauptsächlich wird der Silomais als Futtermittel für die Viehhaltung und für die Biogasproduktion verwendet (2).
Der Mais wächst am besten auf tiefgründigem Boden mit einer gleichmäßigen Struktur. Speziell lehmige Böden mit Grundwassereinfluss eignen sich für den Anbau (2). Als wärmeliebende Pflanze benötigt der Mais über die Hauptvegetationsperiode von Mai bis September Mindestdurchschnittstemperaturen von über 13 °C und mindestens 900 Sonnenstunden (3). Die Aussaat ist meist ab Mitte April möglich, denn die Bodentemperaturen müssen über 8 °C liegen (4). Zum Keimen benötigt die Pflanze etwa 8 bis 10 °C, beim eigentlichen Wachstum 14 bis 15 °C. Um die maximale Photosyntheserate zu erreichen, bedarf es Temperaturen von über 25 °C. (3)

Veränderungen und Risiken durch den Klimawandel

Erhöhung der CO2-Konzentration

Der Mais zählt zu den C4-Pflanzen. Diese weisen bei momentanen Kohlenstoffdioxidkonzentrationen in der Atmosphäre bereits maximale Photosyntheseraten auf und auch die Wassernutzungseffizienz ist schon vergleichsweise hoch.  Dementsprechend ist durch einen weiteren Anstieg der Kohlenstoffdioxidkonzentration kein oder ein nur sehr gering ausgeprägter CO2-Düngeeffekt zu erwarten.
Mittels vergleichender Experimente können indirekte Verbesserungen durch steigende CO2-Konzentrationen festgestellt werden.
Bei C4-Pflanzen bleibt die Trockenmassebildung auch bei geringer Wasserverfügbarkeit und steigenden CO2-Konzentrationen hoch. Der Ertrag sinkt, die gute Wassernutzungseffizienz der C4-Pflanzen gleicht dies jedoch aus, bei C3-Pflanzen können dagegen eindeutige Reaktionen auf trockene Wachstumsbedingungen nachgewiesen werden. (5)

Phänologische Phasen

Im Allgemeinen wird erwartet, dass sich im Zuge des Klimawandels die phänologischen Phasen der Vegetation verändern – genauer verfrühen und verlängern. Davon sind auch die landwirtschaftlichen Kulturpflanzen betroffen.
In Baden-Württemberg konnte beim Vergleich der Mittelwerte der Perioden 1961 bis 1990 und 1991 bis 2011 festgestellt werden, dass sich das Auflaufen des Mais um durchschnittlich sieben Tage verfrüht und die Ernte um vier Tage verspätet hat. Dementsprechend hat sich die Vegetationsperiode um elf Tage verlängert. (6)
Es ist zu erwarten, dass sich solche Entwicklungen im Laufe der Zeit weiter verstärken werden.

Bewässerungsbedarf

Die Maispflanze hat mit einem Transpirationskoeffizienten von 180 bis 350 Liter Wasser pro Kilogramm Trockenmasse einen verhältnismäßig geringen Wasserbedarf. Allerdings können längere Trockenperioden speziell in der Blütephase, die sich in Mitteleuropa von Juli bis September erstreckt (7), zu deutlichen Ertragseinbußen  von bis zu 30 % führen, denn hier wird die Grundlage für die Kolben- und Kornbildung gelegt (8).
Dementsprechend kann auch in Rheinland-Pfalz die Bewässerung der Maisfelder eine zukünftig notwendige Maßnahme zur Sicherung der Erträge darstellen. Speziell auf Böden mit einer geringen Wasserspeicherkapazität ist dies unumgänglich. Bei optimaler Bodenfeuchtigkeit (nutzbare Feldkapazität 50 %) können Ertragssteigerungen von bis zu 15 % im Vergleich zur Variante ohne Bewässerung festgestellt werden (8).
Die momentane Einstufung der Maisanbauflächen in Rheinland-Pfalz weist eine mittlere Toleranz gegenüber der Gefahr durch Trockenstress auf, zukünftig wird sich der Anteil der Flächen mit einer sehr geringen Toleranz jedoch deutlich ausweiten (9).

Früh- und Spätfrost

Der Mais ist eine wärmeliebende Pflanze und deshalb relativ frostempfindlich. Allerdings ist die Gefahr beeinträchtigender Schäden abhängig vom Entwicklungsstand. Noch nicht gekeimter Mais übersteht Frost  ohne Probleme. Hat die Keimung schon stattgefunden aber die Keimlinge sind noch nicht aufgelaufen, sind keine bleibenden Schäden zu erwarten, jedoch kommt es in solchen Fällen häufig zur Spiralbildung, das heißt der Mais wächst der Wärme entgegen und damit während der Frostperiode in tiefere Bodenschichten. Nach dem Auflaufen sind die Maispflanzen kurzzeitig bis -3 °C frosthart. Es kommt dabei lediglich zu einem Wachstumsstopp und verblassten Blättern, irreversible Schäden bleiben jedoch aus. (10)
Bei längeren Frösten unter -3 °C frieren die Pflanzen jedoch ab. Im Herbst wird die Kornabreife bei Temperaturen unter -2 °C vorzeitig beendet. (11)
Da sich das Auflaufen der Maispflanzen bereits nachweisbar verfrüht hat und sich die Übergangsjahreszeiten verkürzen, steigt hiermit auch die Gefahr von Ertragseinbußen durch Spätfröste im Frühjahr deutlich an.

Starkregen und Hagel

Die Anfälligkeit des Mais für Starkregen und Hagel ist abhängig von dem Entwicklungsstadium der Pflanze. Befindet sich der Vegetationskegel noch geschützt unter der Erde, so ist eine vollständige Regeneration in den meisten Fällen möglich und es sind keine oder nur sehr geringe Ertragsverluste zu verzeichnen. Im fortgeschrittenen Wachstumsstadium kann der Hagelschlag im schlimmsten Fall durch Verletzungen des Vegetationskegels zum Absterben der Maispflanze führen. Werden die unteren Blätter der Pflanze beschädigt, hat dies meist keine Auswirkungen auf den Ertrag, die Blätter am Kolben und aufwärts sind von größerer Bedeutung. (12)
Bei Staunässe als Folge von Starkregenereignissen wird das Wachstum der Pflanze deutlich beeinträchtigt. Die Pflanzen bleiben unterdurchschnittlich klein, sind häufig gelb gefärbt und haben ein schwaches Wurzelsystem mit möglichen Faulstellen, die ein Risiko für verschiedene Pilzinfektionen darstellen. (13)
Nehmen die Starkniederschläge speziell im Frühjahr zu, so steigt auch die Gefahr von Ertragseinbußen durch Hagelschäden und Staunässe.

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 (14).
Die Erosionsgefahr beim Maisanbau ist vergleichsweise hoch. Dies ist auf den späten Bestandsschluss der Pflanzen zurückzuführen. Dementsprechend ist der Anbau von Mais auf Ackerflächen mit einer Hangneigung von mehr als 5 % zu vermeiden. Zudem ist die Mulchsaat als ein bodenschützendes und erosionsvermeidendes Verfahren zu empfehlen. Der hohe Gehalt organischen Materials im oberen Teil der Ackerkrume unterstützt auch bei Berücksichtigung der Starkregen die Stabilität des Bodens und wirkt damit der Oberflächenerosion entgegen. Zudem wird hierdurch der Abtrag von organischem Material und Nährstoffen durch den Oberflächenabfluss bei starken Regenfällen vermindert und somit auch der Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft Rechnung getragen. (2)

Hitzestress

Der Mais als wärmeliebende Pflanze weist eine hohe Toleranz gegenüber Hitzeperioden auf. Bei ausreichender Wasserversorgung kommt es erst bei Lufttemperaturen über 40 °C zu Schädigungen und damit zu Ertragseinbußen (15). Andere Studien besagen, dass es bei Temperaturen über 35 °C zur Sterilität der Pollen und damit zu einer gestörten Befruchtung der Pflanzen kommt (16).
In Abhängigkeit von der Temperaturentwicklung in Rheinland-Pfalz kann es dementsprechend zur Beeinträchtigung des zukünftigen Maisanbaus kommen. Durch die Zusatzbewässerung kann dem jedoch entgegengewirkt und eine Ertragsstabilität erreicht werden (9).

Schädlingsanfälligkeit und Krankheiten

Setosphaeria-Blattfleckenkrankheit:

Die Setosphaeria-Blattfleckenkrankheit zählt zu den wirtschaftlich wichtigsten Maiskrankheiten in Deutschland. 1995 trat die Krankheit erstmals  in der Oberrheinebene und weiteren überdurchschnittlich warmen Anbaugebieten in Deutschland auf. Sie wird über den Pilz Setosphaeria turcica ausgelöst, dessen Vorkommen speziell durch feuchtwarme Witterung im Frühsommer bestimmt wird. Temperaturen zwischen 24 und 30 °C in Kombination mit etwa zehnstündiger Blattnässe stellen die optimalen Voraussetzungen für das Auskeimen und Eindringen der Sporen in das Blattgewebe dar. Nach etwa 10 bis 14 Tagen können bereits neue Sporen an den Blattunterseiten gebildet werden. Unter solch optimalen Bedingungen sind mehrere Entwicklungszyklen in einem Sommer möglich. Starke Sommertrockenheit reduziert dagegen das Risiko eines wirtschaftlich bedeutenden Befalls.
Die Infektion äußert sich durch kleine, längliche, wässrig aussehende Flecken an den unteren Blättern der Pflanze, die zu langgestreckten oder streifigen, graugrünen bis hellbraunen Läsionen heranwachsen können. Bei starkem Befall können ganze Teile der Blattspreite absterben. (17)
Um die Blattfleckenkrankheit zu vermeiden, sind verschiedene präventive Maßnahmen wichtig. Da die Infektion von Maisstoppeln und Maisstroh des Vorjahres ausgeht, sind die Fruchtfolge und die Sortenwahl entscheidend. Aber auch die Bodenbearbeitung spielt eine Rolle. Die Maisstoppeln des Vorjahres als Ausgangspunkte für die Infektion sollen möglichst vollständig in den Boden eingearbeitet werden, denn hierdurch wird das Infektionsrisiko im Folgejahr vermindert. (18)
Da die Setosphaeria-Blattfleckenkrankheit durch feuchtwarme Frühsommerwitterung gefördert wird, ist anzunehmen, dass ihre Bedeutung im Zuge des Klimawandels weiter zunehmen wird.

Maiszünsler:

Dem Maiszünsler wird besonders in Süddeutschland eine große Bedeutung zugeschrieben. Ab Juni fliegen die vollentwickelten Schmetterlinge und legen speziell an Maispflanzen ihre Eier an den Blattunterseiten ab. Etwa 7 bis 14 Tage später schlüpfen die Raupen und bohren sich von oben nach unten in den Stängel der Pflanze ein. Dadurch wird die Wasser- und Nährstoffversorgung der Pflanze gemindert. In Abhängigkeit von der Höhe der Schäden lässt sich demnach auf die Befallsphase schließen.
Je weiter unten an der Pflanze Fraßschäden zu erkennen sind, desto größer ist das Risiko sekundärer Infektionen durch verschiedene Pilze. Die Überwinterung erfolgt in den Maisstoppeln und ab Mai des Folgejahres beginnt die Verpuppung zum Schmetterling.
Symptome, die auf den Maiszünsler hinweisen, sind geknickte und abgebrochene Maisfahnen sowie Fraßlöcher an den Bruchstellen.
Die Möglichkeiten zur Bekämpfung des Schädlings sind recht vielseitig. Tiefes Unterpflügen der Maisstoppeln und des Maisstrohs im Herbst des Vorjahres ist bei konsequenter und flächendeckender Anwendung sehr effektiv. Dadurch wird den Larven das Verlassen des Bodens im nächsten Frühjahr deutlich erschwert. Tritt dennoch im Sommer der Befall ein, so können verschiedene chemische Insektizide angewandt werden, aber auch das Aussetzen der Trichogramma-Schlupfwespen ist eine effektive Möglichkeit, den Entwicklungszyklus des Käfers zu unterbrechen. Die Schlupfwespen legen ihre Eier in das Gelege des Maiszünslers und unterbinden damit den Schlupf der Larven. (19)
Warme und trockene Witterung im Juli fördert die Entwicklung der Larven und den Schlupf. Demnach ist zu erwarten, dass die Belastung des Maisanbaus zukünftig mit den steigenden Sommertemperaturen zunehmen wird.

Maiswurzelbohrer:

Bei dem Maiswurzelbohrer handelt es sich um einen kleinen Blattkäfer, der 2011 das erste Mal in Rheinland-Pfalz verzeichnet wurde. Das Weibchen legt im Vorjahr etwa 400 Eier im Boden ab, die dort überwintern. Im Folgejahr schlüpfen ab der zweiten Hälfte der Vegetationszeit des Mais die Larven, die für die typischen Fraßschäden an den Wurzelsystemen der Maispflanzen verantwortlich sind. Durch die Schädigungen an den Pflanzen steigt mit dem Maiswurzelbohrerbefall auch die Gefahr von Pilzinfektionen. Im Anschluss verpuppt sich die Larve und kurze Zeit später schlüpft der Käfer. Dieser befällt nicht nur das Wurzelsystem sondern beeinträchtigt auch die Kornausbildung und damit den Ertrag, da er gezielt an den Narbenfäden des weiblichen Blütenstandes frisst. (20)
Nach dem Reifungsfraß können bis zu drei Mal pro Jahr Eier gelegt werden, wobei nach jeder Eiablage der Reifungsfraß folgt.
Bei dem Maiswurzelbohrer handelt es sich um einen Fruchtfolgeschädling. Besonders häufig und wirtschaftlich relevant tritt dieser auf Flächen mit einem Maisanteil von mehr als 50 % an der Fruchtfolge auf. Wird dieser Anteil auf ein Drittel reduziert, so können deutlich reduzierte Ertragsverluste verzeichnet werden. (21)
Verschiedene Studien zeigen bereits, dass die Ausbreitung des Maiswurzelbohrers durch steigende Temperaturen im Frühjahr positiv beeinflusst wird. Dementsprechend ist zukünftig mit einer erhöhten Belastung des Maisanbaus durch diesen Schädling zu rechnen. (22)

Fazit und Zusammenfassung

Für den Anbau von Silomais in Rheinland-Pfalz werden unter Einfluss des Klimawandels zukünftig keine starken Beeinträchtigungen erwartet. Der Mais weist eine hohe Hitzetoleranz auf, es sind lediglich Ertragseinbußen durch verminderte Sommerniederschläge zu erwarten, wobei diese durch die Zusatzberegnung ausgeglichen werden können. Da die Maispflanze jedoch deutlich auf Staunässe im Boden reagiert, kann eine Zunahme von Starkregenereignissen in der Vegetationszeit negative Auswirkungen auf den Anbau haben.
Zudem deutet die Entwicklung von Temperatur und Niederschlag im Frühjahr und Sommer auf eine zukünftig zunehmende Bedeutung der Setosphaeria-Blattfleckenkrankheit und des Maiszünslers hin.

Literaturverzeichnis

[1] Deutscher Bauernverband. Der Mais - Anbau und Verwendung. DBV Deutscher Bauernverband. [Online] o. J. [Zitat vom: 14. September 2017.] http://www.bauernverband.de/mais.

[2] Peyker, W., et al., et al. Leitlinie zur effizienten und umweltverträglichen Erzeugung von Silomais zur Fütterung und Nutzung als Gärsubstrat in Biogasanlagen . Jena : Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, 2007.

[3] Diepenbrock, W., Ellmer, F. und Leon, J. Ackerbau, Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung. Stuttgart : Eugen Ulmer KG, 2009.

[4] LKSH. Anbautelegramm Mais. Rendsburg : Landwirtschaftkammer Schleswig-Holstein, o. J.

[5] Weigel, H.-J., et al., et al. Mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre: Wie reagieren Kulturpflanzen? [Buchverf.] J. L. Lozán, et al., et al. Warnsignal Klima: Gefahren für Pflanzen, Tiere und Menschen. 2014, 4.6.

[6] Flaig, H., Holz, I. und Franzaring, J. Phänologie der Kulturpflanzen als Indikator für den Klimawandel in Baden-Württemberg. Landinfo. Mai 2014, S. 49-53.

[7]. pflanzenforschung.de. Mais Zea mays. pflanzenforschung.de. [Online] o. J. [Zitat vom: 06. Oktober 2017.] www.pflanzenforschung.de/de/themen/pflanzen-im-fokus/mais/.

[8] Fricke, E. und Riedel, A. Erträge durch Beregnung absichern. Hannover : Landwirtschaftskammer Niedersachsen, o. J.

[9] Trapp, M., Tintrup gen. Suntrup, G. und Kotremba, C. Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft und den Weinbau in Rheinland-Pfalz. [Hrsg.] RLP Kompetenzzentrum für Klimawandelfolgen. 2013.

[10] Krauß, H. Schadet der Frost dem gelegten Mais? agrarheute. [Online] 19. April 2017. [Zitat vom: 14. September 2017.] www.agrarheute.com/pflanze/mais/schadet-frost-gelegten-mais-522751.

[11] KWS. Mais Anbauplaner. Einbeck : KWS SAAT SE, o. J.

[12] Reimers, A. Hagelschäden an jungen Maispflanzen. Buxtehude : Pioneer Hi-Bred Northern Europe Sales Division GmbH, 2012.

[13] proplanta. Infothek Mais: Staunässe. proplanta - Das Informationszentrum für die Landwirtschaft. [Online] o. J. [Zitat vom: 14. September 2017.] www.proplanta.de/Mais/Staunaesse-Mais_Pflanze1141979702.html.

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

[15] LUBW. Hitzebelastung. Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg. [Online] o. J. [Zitat vom: 14. September 2017.] www4.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/244062/.

[16] Gömann, H., et al., et al. Landwirtschaft. [Buchverf.] G. Brasseur, D. Jacob und S. Schuck-Zöller. Klimawandel in Deutschland - Entwicklung, Folgen, Risiken und Perspektiven. Berlin Heidelberg : Springer Spektrum, 2017, S. 183-192.

[17] Zellner, M. Mais: Welche Blattflecken wirklich gefährlich sind. top agrar. 12 2003, S. 58-61.

[18] Dezernat Pflanzenschutzdienst. Krankheitsbekämpfung im Mais. Hessen Regierungspräsidium Gießen. [Online] 11. Januar 2017. [Zitat vom: 25. September 2017.] pflanzenschutzdienst.rp-giessen.de/ackerbau/ratgeber-pflanzenschutz/mais/krankheitsbekaempfung/.

[19] LfL. Maiszünslerbekämpfung - welche Möglichkeiten gibt es und was ist dabei zu beachten? Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft. [Online] o.J., D. [Zitat vom: 25. September 2017.] www.lfl.bayern.de/ips/blattfruechte/030323/index.php.

[20] Baufeld, P., Unger, J.-G. und Heimbach, U. Westlicher Maiswurzelbohrer - ein bedeutender Quarantäneschädling an Mais. Braunschweig : Julius Kühn-Institut, 2011.

[21] LfL. Der Westliche Maiswurzelbohrer - ein gefährlicher Schädling im Maisanbau. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft. [Online] o. J., E. [Zitat vom: 25. September 2017.] www.lfl.bayern.de/ips/blattfruechte/033170/index.php.

[22] Wilstermann, A. TP 11: Auswirkungen des Klimawandels auf wichtige Schädlinge im Maisanbau. [Online] Klimafolgenforschung in Niedersachsen, o. J:. [Zitat vom: 16. Oktober 2017.] www.kliff-niedersachsen.de.vweb5-test.gwdg.de.