Zuckerrübenanbau in Rheinland-Pfalz

Herkunft und optimale Anbaubedingungen

Die Wildformen der heutigen Zuckerrübe (Beta vulgaris) stammen ursprünglich aus dem Mittelmeerraum. Angepasst an die dortigen klimatischen Bedingungen, bevorzugt sie für die optimale Reife einen frühen und warmen Frühling mit gemäßigten Niederschlägen. Spätfröste kann die Zuckerrübe bei langsamen Abkühlungsprozessen bis zu -7 °C ertragen; bei plötzlich eintretendem Frost liegt die Toleranzgrenze jedoch deutlich höher. Während der Hauptreifephase im Sommer fördern Temperaturen zwischen 20 und 25 °C mit einer gleichmäßigen und ausreichenden Wasserversorgung (600 bis 800 mm pro Jahr) das Wachstum der Rübe. (1)
Insgesamt werden in den 180 bis 220 Vegetationstagen der Zuckerrübe Wärmesummen von 2500 bis 2900 °C  benötigt. (2)
Darüber hinaus wird das Standortpotential für den Anbau der Zuckerrübe durch die Bodenqualität bestimmt. Besonders geeignet sind hierbei tiefgründige, nährstoffreiche und leicht saure bis neutrale Böden (pH-Wert 6,8) mit einem verhältnismäßig hohen Humusgehalt, guter Wasserversorgung und Durchlüftung. (1)

Veränderungen und Risiken durch den Klimawandel

Die Zuckerrübe zählt zu den C3-Pflanzen. Diese benötigen zur Optimierung ihrer Photosyntheseraten höhere Kohlenstoffdioxidkonzentrationen als momentan in der Atmosphäre vorhanden sind. Dementsprechend kann sich die CO2-Konzentrationserhöhung im Zuge des Klimawandels positiv auf das Pflanzenwachstum und damit den Ertrag der Zuckerrübe auswirken. Mittels sogenannter FACE-Experimente (Free Air Carbon Dioxide Enrichment) konnte nachgewiesen werden, dass sich die Photosyntheserate, gemessen an der oberirdischen Biomasseproduktion, durch eine Erhöhung der CO2-Konzentration von 350 auf 550 parts per million (ppm) um 8,1 % steigert.  (3)
Allerdings ist die Kohlenstoffdioxidkonzentration nur einer von vielen Faktoren, die die Effizienz der Photosynthese bestimmen. Die Verfügbarkeit von Stickstoff ist beispielsweise ebenfalls von großer Bedeutung. Dieser wird über Ammonium (NH4+) und Nitrat (NO3-) aus dem Boden aufgenommen. Die Ionen stehen jedoch nur begrenzt zur Verfügung und liegen zudem aufgrund ihrer hydrophilen Eigenschaften gelöst im Bodenwasser vor, weswegen die Gefahr der horizontalen Verlagerung und Auswaschung hoch ist. (4)
Da sich die Stickstoffverfügbarkeit im Boden unabhängig von der Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Atmosphäre entwickelt, ist das Potential des CO2-Düngeeffekts begrenzt.

Als Folge des Klimawandels kommt es zu Veränderungen der phänologischen Phasen. Der Vegetationsbeginn verfrüht sich und die Vegetationsperiode vieler Arten wird insgesamt länger. In Baden-Württemberg  konnte durch den Vergleich der Perioden 1961 bis 1990 und 1991 bis 2011 festgestellt werden, dass sich das Auflaufen der Zuckerrübe im Durchschnitt um vier Tage verfrüht hat und die Ernte durchschnittlich drei Tage später stattfindet. Somit nutzt die Zuckerrübe die um sieben Tage verlängerte Vegetationsperiode aus. (5)
Diese Entwicklung kann sich zukünftig fortsetzen und den Zuckerrübenanbau demnach positiv beeinflussen.

Der Wasserbedarf der Zuckerrübe ist aufgrund der hohen Biomasseerzeugung vergleichsweise hoch, trotz eines Transpirationskoeffizienten von nur 200 Liter pro Kilogramm Trockenmasse (6). Während der Hauptwachstumsphase ist eine ausreichende Wasserversorgung dementsprechend Voraussetzung für gute Erträge. Gegenüber kurzzeitigen Trockenperioden weist die Zuckerrübe eine gewisse Toleranz auf, dauert eine solche Situation jedoch länger an, reagiert die Pflanze mit dem Abwurf der Blätter, die später auf Kosten des weiteren Rübenwachstums neu ausgetrieben werden. Es wurde quantifiziert, dass der Ertrag bei Niederschlagssummen der Monate Juni, Juli und August unter 110 mm und Tagesmitteltemperatursummen dieser Monate über 1.200 °C  meist unterdurchschnittlich ausfällt (7).
Da die Anzahl von längeren Trockenperioden in Rheinland-Pfalz tendenziell zunimmt, stellt die Bewässerung zukünftig einen entscheidenden Faktor zur Sicherung der Erträge dar.

Früh- und Spätfrost

Die Anfälligkeit der Zuckerrübe gegenüber Früh- beziehungsweise Spätfrost ist abhängig vom Stadium der Rübenentwicklung. Zum Zeitpunkt des Auflaufens können bereits Temperaturen von -2 °C zu irreversiblen Schäden der Pflanze führen. Sind die Keimblätter jedoch schon entfaltet, so sind die Pflanzen deutlich weniger empfindlich. Aber auch die Bodeneigenschaften spielen eine wichtige Rolle, speziell die Wärmekapazität des Bodens, die primär durch Bodenart, Bodenfeuchte und Bodenstruktur bestimmt wird. (8)
Ob das Spätfrostrisiko für die Zuckerrübe zukünftig zu- oder abnehmen wird, ist bisher ungeklärt. Das verfrühte Auflaufen erhöht das Risiko tendenziell. Ist die Pflanze jedoch beim Spätfrostereignis in einem frosttoleranteren Wachstumsstadium, so kann sich das Risiko eventuell verringern. 

Die Gefährdung der Zuckerrübe durch Starkregen ist abhängig vom Entwicklungsstadium. Zur Zeit der Keimung können wachstumsbeeinträchtigende Schäden festgestellt werden. Im Allgemeinen bevorzugen Zuckerrüben Böden mit guter Wasserversorgung und Durchlüftung. Als Folge von Starkregenereignissen kann es zu Veränderungen der Porenkontinuität und zur oberflächlichen Verschlämmung kommen, wodurch der Feldaufgang des Keimlings erschwert wird. Staunässe erhöht zudem das Risiko der Rübenfäulnis. Während der Erntezeit erschweren Starkregenereignisse die Bewirtschaftung. (9)
Schäden durch Hagelschlag sind ebenfalls im frühen Entwicklungsstadium gefährlich, aber auch in der Spätphase kurz vor der Ernte können Verletzungen des Rübenkörpers zur Fäulnis führen (10). In der Hauptwachstumsphase ist die Zuckerrübe verhältnismäßig resistent gegenüber Hagel, Schäden der Blätter werden mit nur geringen Ertragseinbußen durch Blattneubildungen ausgeglichen. (11,12)
Durch die Zunahme von Extremwetterereignissen können sich Schäden infolge von Starkregen und Hagel verstärken.

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 (13). Beim Zuckerrübenanbau ist der Boden eine relativ lange Zeit unbedeckt, weswegen die Fläche stark anfällig für Erosion ist. Direkt damit verbunden ist auch die Verschlämmung des Oberbodens, wodurch der Feldaufgang der Keimlinge beeinträchtigt wird. Zudem werden durch die Erosion große Mengen fruchtbaren Oberbodenmaterials abtransportiert, was eine Verschlechterung der Bodenqualität bewirkt. (9)
Die Erosionsproblematik ist eng an das Auftreten von Starkniederschlägen gekoppelt. Nimmt die Anzahl der Starkniederschläge zu, so wird auch das Problem der Erosion verstärkt. Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, die Erodierbarkeit der Fläche zu vermindern. Durch Mulch- und Direktsaat ohne Mulchen werden die Bodenaggregate nicht zerstört und die kontinuierlichen Grobporen bleiben erhalten, die die Infiltrationsfähigkeit des Bodens bestimmen. Durch den hohen Gehalt an organischem Material im Oberboden wird zudem die Aggregatzerstörung durch den Aufprall der Regentropfen gemindert und die oberflächliche Verschlämmung wird reduziert. Zudem können auch die Veränderung der Hanglänge, angepasst an das Gefälle der Ackerfläche, und die vertikale Bearbeitungsrichtung zum Gefälle das Risiko der Bodenerosion deutlich vermindern. (14)

Hitzestress

Bei der Zuckerrübe handelt es sich um eine relativ hitzeempfindliche und wenig trockentolerante Feldfrucht. Hitzestress beeinträchtigt das Wachstum der Pflanze noch mehr als Trockenstress, wobei beide Faktoren meist in Kombination auftreten. Es können irreversible Schäden an den Pflanzen auftreten und somit der Ertrag stark gemindert werden. In von Hitzestress beeinflussten Rüben kann ein erhöhter Amino-Stickstoff-Gehalt nachgewiesen werden, wodurch der Zuckergehalt verringert wird. (15)
Als letale Temperatur, bei der 50 % der Pflanzen absterben, wurde 43 °C ermittelt. Diese Angabe variiert jedoch mit der Expositionsdauer und der Temperaturentwicklung. Steigen die Temperaturen langsam an, mit regelmäßigen Abkühlungsphasen, so sind geringfügig höhere Temperaturen auszuhalten als bei raschem und plötzlichem Anstieg. (16)
Die Auswirkungen von Hitzestress werden im Zuge des Klimawandels durch die steigenden Temperaturen den Anbau von Zuckerrüben in Rheinland-Pfalz vor Herausforderungen stellen.

Schädlingsanfälligkeit und Krankheiten

Cercospora-Blattflecken:

Die Cercospora-Blattfleckenkrankheit wird durch einen Pilz (Cercospora beticola) ausgelöst und äußert sich bei Zuckerrüben zunächst durch runde, kleine, graue Blattflecken mit einem rotbraunen Rand. Ist der Befall schon weiter fortgeschritten, so breiten sich die Flecken über gesamte Blätter aus, wodurch diese absterben. Die Symptome treten vorwiegend zwischen Mitte Juni und Anfang September das erste Mal auf. (17)
Die Anfälligkeit einer Fläche für den Befall ist zum einen von der Bewirtschaftung abhängig; eine hohe Rübenanbaudichte begünstigt die Ausbreitung des Pilzes. Aber auch die Witterungsbedingungen spielen eine große Rolle. Milde Winter im Vorjahr fördern die Konidienbildung in Blattresten, während der Vegetationsperiode wirkt sich eine feuchtwarme Witterung mit höheren Niederschlägen in den Monaten Juni und Juli positiv auf den Pilz aus. (17)
In Abhängigkeit von der Befallsintensität kann es zu Ertragseinbußen von 5 bis 50 % kommen  (18,19).
In Rheinland-Pfalz sind speziell die wärmeren Regionen nahe der Rheinebene betroffen. Durch weiter steigende Temperaturen kann die Krankheit für den Zuckerrübenanbau zunehmend an Bedeutung gewinnen, denn auch wenn verminderte Niederschläge im Juni und Juli einem feuchtwarmen Klima entgegen wirken, so führt die zukünftig notwendige Bewässerung der Anbauflächen zu günstigen Bedingungen für eine weitere Ausbreitung.
Zur Bekämpfung und Eindämmung gravierender Folgen muss das Risiko minimiert werden. Demnach kann die Vermeidung von engen Fruchtfolgen und zu hohen Rübenanbaudichten schon präventive Wirkungen zeigen. Des Weiteren stellt der Einsatz von Fungiziden zur Sicherung der Erträge eine Möglichkeit bei Befall dar. (17)

Echter Mehltau:

Der durch den Pilz Erysiphe betae ausgelöste Echte Mehltau äußert sich zunächst durch rundliche, grauweiße Pusteln auf den Blattoberseiten, später kann auch die Blattunterseite befallen sein. Letztlich vertrocknen die Blätter. Die Krankheit tritt meist im Spätsommer auf und wird durch Trockenheit und hohe Temperaturen begünstigt. (20)
Durch die steigenden Temperaturen im Sommerhalbjahr kann die Ausbreitung und Bedeutung des Echten Mehltaus deutlich zunehmen. Zwar unterdrücken Niederschläge das Fortschreiten der Krankheit, doch aufgrund der abnehmenden Sommerniederschläge ist zu erwarten, dass dieser Effekt zukünftig nicht mehr zum Tragen kommt.

Rizomania:

Die Erkrankung Rizomania wird durch das Aderngelbfleckigkeitsvirus (BNYV-Virus, beet necrotic yellow vein virus) ausgelöst, Überträger ist der Bodenpilz Polymyxa betae. Symptome der Krankheit sind zum einem das bärtige Wachstum der Seitenwurzeln, aber auch die aufgehellten Blattadern. In Rheinland-Pfalz werden durchweg rizomaniaresistente Rübensorten angebaut, allerdings gelingt es dem Virus immer wieder durch neue Mutationen die Resistenz zu überwinden. Eine Bekämpfung durch Pflanzenschutzmittel ist nicht möglich. (21)
Der als Überträger fungierende Pilz bevorzugt eine warme Witterung mit ausreichender Bodenfeuchtigkeit. Durch die steigenden Temperaturen und die zukünftig notwendige Bewässerung können die Wachstumsbedingungen für den Pilz verbessert werden, weswegen die Krankheit im Zuge des Klimawandels an Bedeutung zunehmen kann. (22)

Nematoden:

Die Symptome von mit Nematoden befallenen Zuckerrüben sind primär im Blattwerk zu erkennen. Aufgehellte und verwelkte Blätter deuten neben Wuchsanomalien der Rübe und einem überdurchschnittlich langsamen Wachstum auf das Vorhandensein von Nematoden hin.
Es handelt sich dabei um eine vielfältige Klasse der Fadenwürmer, die das Wurzelsystem der Zuckerrübe befallen und dadurch die Wasser- und Nährstoffaufnahme behindern. Die Ertragsverluste, die sich dadurch ergeben können, sind vom Zeitpunkt des Befalls abhängig, aber auch von der Witterung. Nematoden vermehren sich besonders bei hohen Bodentemperaturen und Bodenfeuchten (nutzbare Feldkapazität: 30 bis 70 %). Pro Jahr sind zwischen zwei und fünf Nematodengenerationen möglich, wobei pro Generation eine Wärmesumme im Boden von 465 °C (ausgehend von 8 °C) notwendig ist. Sind der Boden verhältnismäßig trocken und die Temperaturen gering, sind die Schäden deutlich geringer. (23)
Durch die steigenden Temperaturen und auch die verlängerte Vegetationszeit wird die Vermehrung der Nematoden zukünftig begünstigt werden. Dementsprechend kann der Nematodenbefall durch den Klimawandel zunehmen und den Zuckerrübenanbau stärker als bisher beeinträchtigen. Die Vermeidung und Bekämpfung der Schädlinge ist durch den Anbau (teil-)resistenter Arten möglich. Diese reduzieren die Nematodenanzahl auf befallenen Flächen, jedoch liefern speziell die vollresistenten Arten deutlich geringere Erträge. Tolerante Arten führen zwar nicht zur Reduktion, liefern dagegen trotz Nematodenbefalls gute Erträge, weswegen der Anbau von teilresistenten Arten empfohlen wird. Des Weiteren ist die Fruchtfolge auf der betroffenen Fläche entscheidend. Als Zwischenfrucht sollten resistente Nicht-Wirtspflanzen, zum Beispiel verschiedene Getreidearten oder Mais, angebaut werden. Diese unterbrechen den Entwicklungszyklus der Nematoden, es können kaum neue Zysten entstehen und der Befall geht zurück. Verschiedene Unkräuter, z.B. die Vogelmiere, der Weiße Gänsefuß und das Ackerhellerkraut, können von den Nematoden ebenfalls als Wirtspflanze genutzt werden. Daher ist die Beseitigung solcher Arten zusätzlich notwendig. (23)

Fazit und Zusammenfassung

Der Zuckerrübenanbau in Rheinland-Pfalz wird zukünftig durch den zunehmenden Trocken- und Hitzestress beeinflusst. Die Zusatzbewässerung zur Unterstützung einer guten Rübenentwicklung mit ausreichendem Zuckergehalt und damit zur Sicherung des Ertrags wird an Bedeutung gewinnen. Darüber hinaus stellen auch Starkniederschläge und Hagelereignisse ein Risiko dar, letztere allerdings primär in der frühen Entwicklungsphase und gegen Ende der Rübenentwicklung. Verschiedene Schaderreger der Zuckerrübe werden voraussichtlich vom Klimawandel profitieren, so dass auch hier in Zukunft erhöhte Risiken zu erwarten sind. Bedingt führen Resistenzzüchtungen zu verminderten Krankheitsfällen, für die Rizomania-Erkrankung stellt dies jedoch beispielsweise keine langfristige Lösung dar.

Modellergebnisse zu den wichtigsten Blattkrankheiten Cercospora (Cercospora beticola Sacc.), Mehltau (Erysiphe betae), Rübenrost (Uromyces beticola) und Ramularia (Ramularia beticola) deuten darauf hin, dass zukünftig mit einem höheren Befallsdruck zu rechnen ist. Dieser kann jedoch durch entsprechend getimte Fungizidapplikationen minimiert werden. Zudem weisen immer mehr Sorten eine geringere Anfälligkeit gegenüber Blattkrankheiten auf, sodass der Anbau dieser in Starkbefallsregionen wichtiger Bestandteil des integrierten Pflanzenschutzes ist.

Insgesamt ergeben sich aus den projizierten klimatischen Änderungen Chancen wie auch Risiken, welche jedoch bei geeignetem Management minimiert werden können, sodass die Zuckerrübe auch in Zukunft ein hohes Ertragspotential aufweisen kann.

Literatur

[1] Liebegg. Steckbrief Zuckerrüben. Gränichen: s.n., 2012.

[2] Röstel, H. J. Zuckerrübe – Morphologie und Anatomie. [Buchverf.] E. R. Keller, H. Hanus und K.-U. Heyland. Handbuch des Pflanzenbaus 3 - Knollen- und Wurzelfrüchte, Körner- und Futterleguminosen. Stuttgart: s.n., 1999, S. 319-355.

[3] Weigel, H.-J., et al., et al. Mehr CO2 in der Atmosphäre: Prima Klima für die Landwirtschaft? – Effekte auf Pflanzenwachstum und -qualität. ForschungsReport. 2005, S. 14-17.

[4] Kattge, J. Zur Bedeutung von Stickstoff für den CO2-Düngeeffekt. Gießen: s.n., 2002.

[5] Holz, I., Franzaring, J. und Fangmeier, A. Auswirkungen des Klimawandels auf die Phänologie von Feldfrüchten. Karlsruhe: Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg, 2013.

[6] Hoffmann, C. und Märländer, B. Perspektiven des Ertragspotentials von Zuckerrüben – Einfluss von Witterung und Standort. [Buchverf.] Südzucker AG. Fortschritte im Zuckerrübenanbau - Erfahrungen, Erkenntnisse, Visionen - Beiträge zur ganzheitlichen Betrachtung. Mannheim: s.n., 2001, S. 22-29.

[7] 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.

[8] Engels, T. und Steuerwald, M. Wenn Spätfrost ihre Rüben eiskalt erwischt. top agrar. April 2004, S. 80-81.

[9] Kremer, P. Die Zuckerrübe im Klimawandel: Eine empirisch-modellgestützte Analyse der vergangenen und möglichen zukünftigen agrarökologischen Auswirkungen in ausgewählten Regionen von Rheinland-Pfalz und Hessen. Mainz: s.n., 2016.

[10] Österreichische Hagelversicherung. Schadenserhebungsrichtlinie. Wien: s.n., 2010.

[11] Mayrhofer, H. Risikoanalyse im Zuckerrübenanbau mit der Monte Carlo Simulation am Beispiel einer Mehrgefahrenversicherung. Wien: s.n., 2011.

[12] Winner, C. Zuckerrübenanbau. Frankfurt: s.n., 1981.

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

[14] Hiller, D. A. Bodenerosion durch Wasser – Ursachen, Bedeutung und Umgang in der landwirtschaftlichen Praxis von NRW. Münster: Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen , 2007.

[15] KWS. Qualität der Zuckerrübe. Einbeck: KWS, o. J.,a.

[16] Clarke, N. A., et al., et al. Responses and tolerance of sugar beet to stress. o. J.

[17] KWS. Blattkrankheiten: Schadbilder – Schäden – Strategien. s.l.: KWS, o. J.

[18] Richerzhagen, D., et al., et al. Impact of climate change on the temporal and regional occurence of Cercospora leaf spot in Lower Saxony. Journal of Plant Diseases and Protection. 2011, S. 168-177.

[19] Brendler, F., Holtschulte, B. und Rieckmann, W. Zuckerrübe: Krankheiten, Schädlinge, Unkräuter. Bonn: s.n., 2008.

[20] Schubiger, F. Echter Mehltau der Zuckerrübe. Pflanzenkrankheiten. Erkennen – verstehen – vermeiden. [Online] 2014. [Zitat vom: 13. Oktober 2017.]

[21] Pawlowski, B. Neuer Schutz vor verbreiteter Zuckerrüben-Krankheit. innovations report – Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft. [Online] 06. Juni 2017. [Zitat vom: 08. September 2017.] www.innovations-report.de/html/berichte/agrar-forstwissenschaften/neuer-schutz-vor-verbreiteter-zuckerrueben-krankheit.html.

[22] IFZ. Projektbeschreibung: Rizomania. Institut für Zuckerrübenforschung. [Online] o. J. [Zitat vom: 07. September 2017.] www.ifz-goettingen.de/index.php/de/navigation/forschung/itemlist/category/48-rizomania.html.

[23] Wießner, J., Molthan, M. und Roth, H.-W. Nematoden – erkennen, handeln, Erträge sichern. ZuckerrübenTRENDS. 2016, S. 27-31.

KREMER, P., SCHLÜTER, J., FISCHER, J., FUCHS, H.-J., LANG, C., SAUER, T. & REITER, P. (2015): Analyse von klimageographischen Einflussfaktoren in Bezug auf die wichtigsten Schädlinge und Krankheiten im Zuckerrübenanbau in ausgewählten Gebieten von Rheinland-Pfalz und Südhessen. Mainzer naturwiss. Archiv 52: 77-102. 

KREMER, P., SCHLÜTER, J., RACCA, P., FUCHS, H.-J. & LANG, C. (2016): Possible impact of climate change on the occurrence and the epidemic development of cercospora leaf spot disease (Cercospora beticola sacc.) in sugar beets for Rhineland-Palatinate and the southern part of Hesse. Climatic Change pp 1-14.DOI 10.1007/s10584-016-1697-y