BIOFORTIFIKATION VON GETREIDE UND LEGUMINOSEN MIT MESO- UND MIKROELEMENTEN
Biofortifikation mit Mikroelementen. Die Gewährleistung der Lebensmittel- und Ernährungssicherheit ist weltweit und vor allem in den Entwicklungsländern aufgrund zahlreicher Faktoren wie Klimawandel, Armut, steigende Geburtenraten, Konflikte und Terrorismus eine Herausforderung.
Eisen, Zink, Kalzium und Magnesium sind essenzielle Mikronährstoffe, die für die menschliche Gesundheit eine wichtige Rolle spielen. Eisen- und Zinkmangel gelten weltweit als ernstes Problem der öffentlichen Gesundheit. Eisen spielt eine wichtige Rolle bei der Zellteilung und -differenzierung sowie beim Sauerstoff- und Elektronentransport. Die Prävalenz von Eisenmangel war in den Entwicklungsländern viermal höher als in den Industrieländern, wobei Säuglinge, ältere Menschen und Frauen, vor allem während der Schwangerschaft, die am stärksten betroffenen Gruppen waren. Zink hat drei Funktionen: katalytische, strukturelle und regulatorische. Ein Mangel an Zink erhöht das Risiko von Durchfall, Verkümmerung, Sterblichkeit und Atemwegserkrankungen in der Kindheit sowie von Frühgeburten in der Schwangerschaft. Aufgrund seiner bekannten Rolle bei der menschlichen Immunität spielt es eine zentrale Rolle bei der Bekämpfung von COVID-19. Kalium und Magnesium sind an vielen Funktionen der menschlichen Gesundheit beteiligt, und ein Mangel an einem von beiden erhöht das Risiko der Entwicklung bestimmter Krankheiten.
Um einem Mikronährstoffmangel vorzubeugen, empfehlen Ernährungswissenschaftler eine ausgewogene Aufnahme von Nährstoffen aus Obst, Gemüse, Wurzeln, Knollen, Getreide und Hülsenfrüchten. Bei der Mikronährstoffanreicherung werden den essbaren Pflanzenteilen vor der Ernte Spurenelemente zugesetzt. Die Bioanreicherung findet während oder sogar vor dem Anbau der Pflanzen statt und gilt als nachhaltige Strategie zur Behebung von Mikronährstoffmangel durch Erhöhung des Gehalts an essenziellen Vitaminen und Mineralien in ausgewählten Kulturpflanzen. Die Biofortifikation von Nutzpflanzen wird durch genetische und agronomische Biofortifikation ermöglicht.
Das übergeordnete Ziel der agronomischen Biofortifikation ist die Erhöhung der Nährstoffdichte von Kulturpflanzen.
Die Ziele der Biofortifikation sind im Einzelnen:
- Entwicklung eines nachhaltigen Verfahrens zur Mikronährstoffanreicherung von Nutzpflanzen;
- Erhaltung oder Verbesserung der Ernteerträge für die Landwirte und der Produkteigenschaften für die Verbraucher bei gleichzeitiger Verbesserung des Mikronährstoffgehalts der pflanzlichen Erzeugnisse.
BIOFORTIFIKATION MIT MIKROELEMENTEN
Die agronomische Biofortifikation funktioniert durch:
- Erhaltung des allgemeinen Zustands des Bodens;
- die Anwendung geeigneter agronomischer Praktiken;
- integrierte Nutzung von Boden- und Blattdüngung.
Die Erhöhung der Nährstoffkonzentration in den Pflanzen sollte dazu beitragen:
- eine bessere Aufnahme von Nährstoffen aus dem Boden,
- eine bessere Übertragung der Nährstoffe von den Blättern auf das Korn und eine bessere Bindung der Nährstoffe an das Endosperm.
Zu den gängigen agronomischen Ansätzen gehören Düngung, Saatgutbehandlung, Bioinokulantien und/oder Bakterien, die das Pflanzenwachstum stimulieren, sowie Fruchtfolge.
Die Biofortifikation mit Düngemitteln umfasst die Blattausbringung, die Bodenausbringung und eine Kombination aus beidem, wobei die Blattausbringung kostengünstiger (weniger Düngemittel erforderlich) und effektiver in Bezug auf den Nährstoffgehalt im Getreide ist. Zusätzliche Düngemittel wie Harnstoff, Diammoniumphosphat und Kaliumsulfat verbessern die Aufnahme von Mikronährstoffen durch das Getreide.
Unter den agronomischen Methoden der Biofortifikation ist die Blattdüngung die am weitesten verbreitete und nützlichste. Sie kann den Gehalt an Spurenelementen in den essbaren Teilen der Pflanzen deutlich erhöhen.
Die löslichen Formen der Nährstoffe – Stickstoff, Phosphor, Kalium, Schwefel, Zink und Eisen – können in einer Arbeitslösung mit Wasser und Pestiziden gemischt werden. Diese Pestizide können Insektizide, Fungizide oder Herbizide sein.
Die Mischung kann genutzt werden, um das Saatgut vor der Aussaat zu behandeln. Alternativ kann sie während der Vegetation der Pflanze ausgebracht werden, insbesondere in den Wachstums- und Entwicklungsstadien der BBCH 31-39 (Stängelstreckung) und BBCH 71-79 (Frucht- und Samenentwicklung).
Obwohl die Blattfütterung für die Biofortifikation mehrere Vorteile bietet, wurde ihr volles Potenzial aufgrund mangelnder Informationen noch nicht ausgeschöpft. Diese Wissenslücke muss für wirksame und effiziente Blattfütterungsstrategien geschlossen werden. Der Wahl des Mediums und des Zeitpunkts sollte mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden, um die Effizienz der Nährstoffnutzung zu erhöhen.
Eine dieser Möglichkeiten, Mikronährstoffe in das Getreide einzubringen, ist die Blattdüngung. Die Blattdüngung verbessert nicht nur den Nährwert des Getreides, sondern trägt auch dazu bei, das globale Problem des versteckten Hungers zu lösen. Bei der Blattfütterung werden die Nährstoffe in der Regel in essbarer und vom Menschen aufnehmbarer Form von den Blättern auf das Getreide übertragen.
Die agronomische Biofortifikation bietet viele Möglichkeiten für Getreide und Hülsenfrüchte, abhängig von den Nährstoffquellen, den Anwendungsmethoden, den Mengen, dem Zeitpunkt und den Entwicklungsstadien.
Zu den verfügbaren Optionen für die agronomische Biofortifikation von Getreide und Hülsenfrüchten gehört die Verwendung chemischer Nährstoffquellen, wie z. B.
– ZnSO4 für eine erhöhte Zinkversorgung der Pflanzen,
– FeSO4 und Fe-Chelate für die Anreicherung von Eisen in den essbaren Pflanzenteilen,
– MgSO4 und MgCl2 zur Erhöhung des Magnesiumgehalts,
– Harnstoff und NPK zur Verbesserung der Mobilität von Spurenelementen im Boden.
Von den Biofortifizierungsmethoden gehören Saatgutbeschichtung, Bodenapplikation, Blattapplikation oder eine Kombination von Methoden zu den gängigen Ansätzen. Studien haben gezeigt, dass die Bodenapplikation gut geeignet ist, um die Erträge zu steigern. Gleichzeitig kann die Blattapplikation die Kornqualität mit vielversprechenden Ergebnissen verbessern.
Die Verwendung von Flüssigdüngern, die für die menschliche Ernährung wichtige Mikronährstoffe enthalten, zur Blattapplikation bei wichtigen Kulturpflanzen wird also nicht nur deren Erträge steigern, sondern auch für höhere Konzentrationen wichtiger Nährstoffe wie Eisen, Zink, Kalzium und Magnesium in den essbaren Pflanzenteilen sorgen, was wiederum dazu beitragen wird, das Phänomen des versteckten Hungers in der Welt zu überwinden und die öffentliche Gesundheit durch den Verzehr hochwertiger Pflanzenprodukte zu verbessern.
Autor:
Expertin für Agronomie bei Wonder
Olga Matsera Doktorin der Landwirtschaft
