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Welche Techniken können verwendet werden, um die Umweltbedingungen mit dem Ernteertrag zu verknüpfen?

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Mich interessiert, wie wir die optimalen Bedingungen für Pflanzen bestimmen können und wie sich Abweichungen von diesen optimalen Bedingungen auf den Ertrag auswirken. In der Literatur habe ich zwei Hauptansätze gefunden und mich interessiert, ob es mehr Möglichkeiten gibt, die verwendet werden oder ob jemand eine kreativere Möglichkeit hat, den Link zu testen.

Ansatz eins

Verwenden Sie ein Gewächshausexperiment, um alle Variablen bis auf eine zu isolieren und zu variieren. Messen Sie die Ertragsänderung basierend auf dieser Variablen.

Dieser Ansatz ist jedoch zeitaufwendig und es ist schwierig, Interaktionen einzubeziehen.

Ansatz zwei

Verwenden Sie ein Modell, das auf einigen grundlegenden Kenntnissen dieser Pflanze beruht – d. h. der Basistemperatur, bei der das Wachstum null ist, und einer groben Vorstellung von optimalen Bereichen. Setzt aber dieses Basiswissen schon voraus.

Potenzieller Ansatz 3

Verwenden Sie mehrere lineare Regressionen in Kombination mit Felddaten, um ein lineares oder polynomiales Modell der Auswirkungen jeder Variablen auf den Ertrag zu erstellen. Interaktionen können problemlos eingebunden werden. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass Beziehungen linear sind, und ohne Vorkenntnisse ist es schwierig, sich für nichtlineare Modelle zu entscheiden.

Kann sich jemand andere Möglichkeiten vorstellen, um diese Links zu testen?


Photosynthetische Hacks können den Ernteertrag steigern und Wasser sparen

Pflanzen sind Fabriken, die Erträge aus Licht und Kohlendioxid herstellen – aber Teile dieses komplexen Prozesses, der Photosynthese genannt, werden durch den Mangel an Rohstoffen und Maschinen behindert. Um die Produktion zu optimieren, haben Wissenschaftler der University of Essex zwei große Photosynthese-Engpässe gelöst, um die Pflanzenproduktivität unter realen Feldbedingungen um 27 Prozent zu steigern, so eine neue Studie, die in . veröffentlicht wurde Natur Pflanzen. Dies ist der dritte Durchbruch für das Forschungsprojekt Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE), aber dieser Photosynthese-Hack spart auch Wasser.

„Wie eine Fabrikstraße sind Pflanzen nur so schnell wie ihre langsamsten Maschinen“, sagt Patricia Lopez-Calcagno, Postdoktorandin in Essex, die diese Arbeit für das RIPE-Projekt leitete. "Wir haben einige langsamere Schritte identifiziert und ermöglichen diesen Anlagen, mehr Maschinen zu bauen, um diese langsameren Schritte in der Photosynthese zu beschleunigen."

Das RIPE-Projekt ist eine internationale Anstrengung der University of Illinois zur Entwicklung produktiverer Pflanzen durch die Verbesserung der Photosynthese – dem natürlichen, sonnenlichtbetriebenen Prozess, den alle Pflanzen verwenden, um Kohlendioxid in Zucker zu binden, der Wachstum, Entwicklung und letztendlich Ertrag antreibt. RIPE wird von der Bill & Melinda Gates Foundation, der U.S. Foundation for Food and Agriculture Research (FFAR) und dem Department for International Development (DFID) der britischen Regierung unterstützt.

Die Produktivität einer Fabrik sinkt, wenn Vorräte, Transportwege und zuverlässige Maschinen begrenzt sind. Um herauszufinden, was die Photosynthese einschränkt, haben Forscher jeden der 170 Schritte dieses Prozesses modelliert, um herauszufinden, wie Pflanzen Zucker effizienter herstellen könnten.

In dieser Studie steigerte das Team das Pflanzenwachstum um 27 Prozent, indem es zwei Einschränkungen beseitigte: eine im ersten Teil der Photosynthese, bei der Pflanzen Lichtenergie in chemische Energie umwandeln, und eine im zweiten Teil, in der Kohlendioxid in Zucker fixiert wird.

In zwei Photosystemen wird Sonnenlicht eingefangen und in chemische Energie umgewandelt, die für andere Prozesse der Photosynthese genutzt werden kann. Ein Transportprotein namens Plastocyanin bewegt Elektronen in das Photosystem, um diesen Prozess voranzutreiben. Aber Plastocyanin hat eine hohe Affinität zu seinem Akzeptorprotein im Photosystem, so dass es herumhängt und Elektronen nicht effizient hin und her schleust.

Das Team löste diesen ersten Engpass, indem es Plastocyanin half, die Last durch die Zugabe von Cytochrom c6 zu verteilen – einem effizienteren Transportprotein, das eine ähnliche Funktion in Algen hat. Plastocyanin benötigt Kupfer und Cytochrom benötigt Eisen, um zu funktionieren. Je nach Verfügbarkeit dieser Nährstoffe können Algen zwischen diesen beiden Transportproteinen wählen.

Gleichzeitig hat das Team einen photosynthetischen Engpass im Calvin-Benson-Zyklus – bei dem Kohlendioxid in Zucker fixiert wird – verbessert, indem es die Menge eines Schlüsselenzyms namens SBPase erhöht und die zusätzliche zelluläre Maschinerie von einer anderen Pflanzenart übernommen hat und Cyanobakterien.

Durch das Hinzufügen von „zellulären Gabelstaplern“, um Elektronen in die Photosysteme und „zellulären Maschinen“ für den Calvin-Zyklus zu transportieren, verbesserte das Team auch die Wassernutzungseffizienz der Pflanzen oder das Verhältnis von produzierter Biomasse zu Wasserverlust durch die Pflanze.

„In unseren Feldversuchen haben wir festgestellt, dass diese Pflanzen weniger Wasser verbrauchen, um mehr Biomasse zu produzieren“, sagte die leitende Forscherin Christine Raines, Professorin an der School of Life Sciences in Essex, wo sie auch als Pro-Vizekanzlerin für Forschung tätig ist . "Der Mechanismus, der für diese zusätzliche Verbesserung verantwortlich ist, ist noch nicht klar, aber wir untersuchen dies weiterhin, um uns zu helfen, zu verstehen, warum und wie dies funktioniert."

Es hat sich gezeigt, dass diese beiden Verbesserungen, wenn sie kombiniert werden, die Pflanzenproduktivität im Gewächshaus um 52 Prozent steigern. Noch wichtiger ist, dass diese Studie in Feldversuchen eine Steigerung des Pflanzenwachstums um bis zu 27 Prozent zeigte, was der wahre Test für jede Verbesserung der Pflanzen ist – und zeigt, dass diese photosynthetischen Hacks die Pflanzenproduktion unter realen Wachstumsbedingungen steigern können.

„Diese Studie bietet die spannende Gelegenheit, möglicherweise drei bestätigte und unabhängige Methoden zu kombinieren, um eine 20-prozentige Steigerung der Pflanzenproduktivität zu erreichen“, sagte RIPE-Direktor Stephen Long, Ikenberry Endowed University Chair of Crop Sciences and Plant Biology am Carl R. Woese Institute for Genomic Biologie in Illinois. "Unsere Modellierung legt nahe, dass die Kombination dieses Durchbruchs mit zwei früheren Entdeckungen aus dem RIPE-Projekt zu zusätzlichen Ertragssteigerungen von insgesamt 50 bis 60 Prozent bei Nahrungspflanzen führen könnte."

RIPEs erste Entdeckung, veröffentlicht in Wissenschaft, half Pflanzen, sich an wechselnde Lichtverhältnisse anzupassen, um die Erträge um bis zu 20 Prozent zu steigern. Der zweite Durchbruch des Projekts, ebenfalls veröffentlicht in Wissenschaft, hat eine Abkürzung dafür geschaffen, wie Pflanzen mit einem Fehler in der Photosynthese umgehen, um die Produktivität um 20 bis 40 Prozent zu steigern.

Als nächstes plant das Team, diese Entdeckungen von Tabak – einer Modellpflanze, die in dieser Studie als Testumgebung für genetische Verbesserungen verwendet wird, weil sie einfach zu entwickeln, anzubauen und zu testen ist – auf Grundnahrungsmittel wie Maniok, Kuherbse zu übertragen , Mais, Soja und Reis, die unsere wachsende Bevölkerung in diesem Jahrhundert ernähren müssen. Das RIPE-Projekt und seine Sponsoren setzen sich dafür ein, den globalen Zugang zu gewährleisten und die Technologien des Projekts den Landwirten zur Verfügung zu stellen, die sie am dringendsten benötigen.


Materialen und Methoden

Zwei Pflanzensimulationsmodelle, DSSAT-NWheat (15) und SIMPLE (16), wurden mit detaillierten Daten aus einem Indoor-Weizenexperiment von Monje und Bugbee (13) getestet. Die Weizenernte in diesem Experiment wurde unter 20 h/d Licht mit einer Intensität von 1.400 μmol/m 2 /s und einer atmosphärischen CO2 Konzentration von 330 ppm. Die beiden Pflanzenmodelle wurden verwendet, um Wachstum und Ertrag ohne Wasser- oder Nährstoffbeschränkungen mit 1.800, 1.900 und 2.000 μmol/m 2 /s für 24 h/d und mit ±10 % Strahlungsnutzungseffizienz (RUE) zu simulieren, um ein Modell zu erstellen Ensemble. Der theoretisch höchste Ernteindex für Weizen, der in Feldbeobachtungen mit 0,64 bestätigt wurde (23, 24), wurde dann auf die simulierte Gesamtbiomasse angewendet, um den möglichen maximalen Weizenkornertrag unter kontrollierten Innenbedingungen abzuschätzen. Dargestellt wird der Mittelwert des Simulationsensembles mit Modellunsicherheit, ausgedrückt als ± Mittelwert des 10. und 90. Perzentils.

Bau- und Betriebskosten sowie Kosten-Ertrags-Verhältnisse wurden für eine 1 ha große, 10-schichtige vertikale Indoor-Weizenproduktionsanlage berechnet, die auf 100 Schichten erweiterbar ist. Details finden Sie in SI-Anhang.


Materialen und Methoden

In einem Workshop zum Thema „Methoden zur Analyse der Ertragsstabilität in langfristigen Feldversuchen“ an der Universität Bonn im Jahr 2019 wurden neun Themen identifiziert, die für die Analyse der Ertragsstabilität in LTEs und anderen Langzeitdatensätzen von besonderer Relevanz sind. Diese Themen bilden die Grundlage für die methodischen Leitlinien (Abschn. 3). Beispiele werden verwendet, um jedes Thema zu veranschaulichen.

Die Beispiele beziehen sich auf Datensätze aus LTEs und anderen Langzeit-Sortenversuchsdatensätzen (Tabelle 1), die unterschiedliche biophysikalische Bedingungen und Anbausysteme in einem gemäßigten Klima repräsentieren. Die Analysen wurden mit den Statistikpaketen R und SAS durchgeführt. Einzelheiten zu den verwendeten statistischen Methoden werden für jedes Beispiel separat erläutert.


II. Analyse

Die Datensammlung ist der Prozess des Sammelns und Messens von Informationen über interessierende Variablen. FAOSTAT bietet Zugang zu über 3 Millionen Zeitreihen und Querschnittsdaten zu Ernährung und Landwirtschaft. Die FAO-Daten sind im csv-Format (Hurra!) . FAOSTAT enthält Daten für 200 Länder und mehr als 200 Primärprodukte und Inputs in seinem Kerndatensatz. Es bietet nationale und internationale Statistiken zu Ernährung und Landwirtschaft. Das erste, was zu erhalten ist, ist der Ernteertrag für jedes Land.

Jetzt sehen die Daten sauber und organisiert aus, aber einige der Spalten wie Vorwahl, Domäne, Artikelcode usw. werden für die Analyse nicht verwendet. Auch Umbenennung Wert zu hg/ha_ertrag um leichter erkennen zu können, dass es sich um unsere Pflanzen handelt, ergibt sich der Produktionswert. Das Endergebnis ist ein Datenrahmen mit vier Spalten, der Folgendes enthält: Land, Artikel, Jahr und Ernteertrag entspricht ihnen.

Verwenden von beschreiben() Funktion wird wenig über den Datenrahmen klar, wo er bei 1961 beginnt und bei 2016 endet, dies sind alle verfügbaren Daten der FAO.

Zu den klimatischen Faktoren gehören Feuchtigkeit, Sonnenlicht und klimatische Faktoren. Umweltfaktoren beziehen sich auf die Bodenbedingungen. In diesem Modell werden zwei Klima- und ein Umweltfaktor ausgewählt, Regen und Temperatur. Neben Pestiziden, die das Pflanzenwachstum und die Entwicklung beeinflussen.

Regen hat dramatische Auswirkungen auf die Landwirtschaft, für dieses Projekt wurden neben der durchschnittlichen Temperatur für jedes Land auch Informationen zu den Niederschlägen pro Jahr aus der Weltdatenbank gesammelt.

Der endgültige Datenrahmen für den durchschnittlichen Niederschlag umfasst das Land, das Jahr und den durchschnittlichen Niederschlag pro Jahr. Der Datenrahmen beginnt von 1985 bis 2017, andererseits umfasst der Datenrahmen für die durchschnittliche Temperatur Land, Jahr und durchschnittliche aufgezeichnete Temperatur. Der Temperaturdatenrahmen beginnt bei 1743 und endet bei 2013. Die Variation in Jahren beeinträchtigt die gesammelten Daten ein wenig, wenn ein Jahresbereich zusammengefasst werden muss, um keine Nullwerte zu enthalten.

Daten für Pestizide wurden von der FAO gesammelt, es wird darauf hingewiesen, dass sie 1990 beginnen und 2016 enden. Wenn man diese Datenrahmen zusammenführt, wird erwartet, dass der Jahresbereich 1990 beginnt und 2013 endet, dh 23 Jahre an Daten.

Die obige Abbildung zeigt den endgültigen Datenrahmen mit ausgewählten Funktionen für die Anwendung des Modells.


Anatomische Merkmale der Blätter, die zur Photosynthese und Pflanzenleistung beitragen

Die anatomischen Merkmale der Blätter variieren erheblich zwischen und innerhalb von Pflanzenarten und stehen in engem Zusammenhang mit der Photosyntheseeffizienz unter verschiedenen Umweltbedingungen. Die Blattanatomie beeinflusst die Photosynthese, indem sie die Lichtverteilung im Mesophyll, CO ., beeinflusst2 Diffusion, Blatttemperatur und Blattwasserverhältnisse (Evans und Loreto, 2000 Niinemets, 1999). Die anatomischen Unterschiede zwischen C3 und C4 Pflanzen und die damit verbundene Steigerung der photosynthetischen Effizienz in C4 Pflanzen, unterstreicht nachdrücklich die Bedeutung anatomischer Merkmale für Photosynthese und Ertrag (Sage and Sage, 2009). Die charakteristische Kranz-Anatomie von C4 Pflanzen – eine spezielle Entwicklungsarchitektur, in der Mesophyllzellen von spezialisierten Bündelscheidenzellen in Blättern umgeben sind – hilft, die Photosyntheseeffizienz zu erhöhen und eine bessere Photoassimilation von atmosphärischem CO . zu ermöglichen2 (Wang et al., 2014). Dies steht auch in engem Zusammenhang mit einer Zunahme der Venendichte, die wahrscheinlich auf Auxin-bedingte Modifikationen zurückzuführen ist, in C4 Pflanzen (McKown und Dengler, 2009). Die genetische Grundlage dieser Entwicklungsunterschiede zwischen C3 und C4 Pflanzen werden gerade erst entziffert (Huang et al., 2016). Vor allem die VOGELSCHEUCHE (SCR) und SHORTOOT (SHR) Gene scheinen für die Etablierung der spezialisierten Bündelscheiden- und Mesophyllzellen in C . wichtig zu sein4 Laub. Obwohl der detaillierte zugrunde liegende Mechanismus SCR/SHR-vermittelte Musterbildung der Kranz-Anatomie bedarf weiterer Untersuchungen, SCR wird wahrscheinlich die Bewegung von SHR auf die Zellen beschränken, die zur Bündelhülle werden (Slewinski et al., 2012). Eine Reihe anderer Entwicklungsgene wurden ebenfalls mit diesem Unterschied in Verbindung gebracht (Liu et al., 2013 Wang et al., 2013) und könnten darauf abzielen, ein C . auszulösen3-zu-C4 Wandlung. Tatsächlich zielt ein globales Konsortium mit Sitz am International Rice Research Institute (Philippinen) darauf ab, C3 Reis nach C4 durch Manipulation der Biochemie und Anatomie der Pflanze (von Caemmerer et al., 2012 http://c4rice.irri.org/).

Neben der Umwandlung von C3 Pflanzen nach C4 Pflanzen gibt es viele andere Möglichkeiten, die anatomischen Merkmale der Blätter zu verändern, um die Photosynthese zu steigern. Die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Lichtverteilung innerhalb eines Blattes könnte ein wichtiger Ansatz zur Steigerung der Blattphotosynthese sein, da die Lichtverteilung innerhalb eines Blattes ansonsten sehr heterogen ist (Johnson et al., 2005). Bestimmte Modifikationen an anatomischen Blattmerkmalen wie Bündelscheidenverlängerungen, bei denen es sich um Parenchym- oder Sklerenchymzellen ohne Chloroplasten handelt, die die Epidermis und die Leitbündel verbinden, können dazu beitragen, eine gleichmäßigere Lichtverteilung durch dickere Blätter zu erreichen und dadurch die Photosynthese zu verbessern (Buckley et al. , 2011). Allerdings müssen die quantitativen Auswirkungen dieser anatomischen Veränderungen auf die Photosynthese evaluiert werden. Die Blattdicke beeinflusst auch das Photosyntheseniveau. Zum Beispiel würde ein Blatt mit minimaler Dicke, das alle notwendigen Photosynthesemaschinen enthält, eine effizientere Absorption und Nutzung von Lichtenergie ermöglichen. Diese minimale Blattdicke variiert von Art zu Art und hängt auch von den Umweltbedingungen ab. Auch die Form und Größe der Mesophyllzellen könnten kritische Faktoren für die Lichtverteilung sowie für CO . sein2 Diffusion zu RuBisCO, einem wichtigen CO2-fixierendes Enzym (Sage und Sage, 2009 Tholen et al., 2012). Es besteht das Potenzial, die Photosyntheseeffizienz um ∼20% zu steigern, indem die CO .-Resistenz reduziert wird2 Diffusion und Optimierung der Form und Größe von Mesophyllzellen (Tholen et al., 2012 Zhu et al., 2010).

Obwohl beim Verständnis der genetischen Regulationsmechanismen, die das Blattwachstum steuern, große Fortschritte erzielt wurden, sind die molekularen Mechanismen, die die anatomischen Merkmale der Blätter, die die Photosynthese beeinflussen, regulieren, noch weitgehend unbekannt. Um die Entwicklung einer spezifischen Blattanatomie zu ermöglichen, die eine homogenere interne Lichtverteilung und eine effizientere CO .-2 Wassertransport und verbesserter Wassertransportkapazität sind mehr Anstrengungen erforderlich, um die genetischen Mechanismen zu untersuchen, die den verschiedenen Blattstrukturen zugrunde liegen.


Inhalt

    (Luft, Nährlösung, Wurzelzone, Blatt) (%RH) (CO2) (Intensität, Spektrum, Dauer und Intervalle)
  • Nährstoffkonzentration (PPM von Stickstoff, Kalium, Phosphor usw.)
  • Nährstoff-pH (Säure)
  • Schädlinge

CEA-Anlagen können von vollständig 100 % umweltkontrollierten geschlossenen geschlossenen Kreislaufsystemen über vollautomatische Gewächshäuser mit Computersteuerung für Bewässerung, Beleuchtung und Belüftung bis hin zu Low-Tech-Lösungen wie Clochen oder Plastikfolien auf Feldfrüchten und kunststoffbeschichteten Tunneln reichen. [4]

CEA-Methoden können verwendet werden, um buchstäblich jede Nutzpflanze anzubauen, obwohl eine Nutzpflanze in Wirklichkeit wirtschaftlich sein muss und dies aufgrund der lokalen Marktpreise und Ressourcenkosten erheblich variieren wird.

Pflanzen können für Lebensmittel-, pharmazeutische und nutrizeutische Anwendungen angebaut werden. Es kann auch verwendet werden, um Algen für Lebensmittel oder Biokraftstoffe zu züchten.

Die Verwendung von CEA-Methoden erhöht die Lebensmittelsicherheit durch Beseitigung von Kontaminationsquellen und erhöht die Versorgungssicherheit, da sie von äußeren Umweltbedingungen nicht beeinflusst wird, und durch Eliminierung der Saisonalität schaffen stabile Marktpreise, die für Landwirte und Verbraucher gleichermaßen gut sind.

CEA wird in der Forschung verwendet, um einen bestimmten Aspekt der Produktion zu isolieren, während alle anderen Variablen gleich bleiben. Bei einer Untersuchung zur Photosynthese könnte auf diese Weise getöntes Glas mit normalem Glas verglichen werden. [5] Eine andere Möglichkeit wäre eine Untersuchung über die Verwendung zusätzlicher Beleuchtung für den Anbau von Salat unter einem hydroponischen System. [6]

Ein Artikel im Februar 2011 im Magazin Wissenschaft illustriert erklärt: "In der kommerziellen Landwirtschaft kann CEA die Effizienz steigern, Schädlinge und Krankheiten reduzieren und Ressourcen sparen. . Eine konventionelle Farm mit Computern und LED-Leuchten nachzubauen ist teuer, erweist sich jedoch auf lange Sicht als kosteneffizient, da bis zu 20-mal so viel produziert wird hochwertige, pestizidfreie Produkte wie ein Boden von ähnlicher Größe. Vierzehntausend Quadratmeter streng überwachte Pflanzen produzieren in der solarbetriebenen Fabrik jährlich 15 Millionen Setzlinge. Solche Fabriken werden notwendig sein, um die steigende Nachfrage des städtischen Chinas nach Qualität zu befriedigen Früchte und Gemüse." [7]

Ab 2018 gibt es in den Vereinigten Staaten schätzungsweise 40 vertikale Indoor-Farmen, von denen einige kommerziell verkaufte Produkte produzieren und andere noch nicht an Verbraucher verkauft werden. [8] Eine andere Quelle schätzt über 100 Start-ups im Jahr 2018. [9] In Asien wurde die Einführung der Indoor-Landwirtschaft durch die Nachfrage der Verbraucher nach Qualität vorangetrieben. [10] Die Recirculating Farms Coalition ist eine US-amerikanische Handelsorganisation für hydroponische Landwirte. [11]

AeroFarms, gegründet 2011, sammelte 2017 40 Millionen US-Dollar und eröffnete Berichten zufolge 2015 die größte Indoor-Farm der Welt in Newark, New Jersey [12] bis 2018 baute es seine zehnte Indoor-Farm. [12]

Plenty, Inc. mit Sitz in South San Francisco sammelte 2017 über 200 Millionen US-Dollar. [8] [13]

Wirtschaftswissenschaften Bearbeiten

Die Wirtschaftlichkeit der Indoor-Landwirtschaft war eine Herausforderung, insbesondere der Strompreis, und in der Folge wurden mehrere Startups geschlossen. [14] Fortschritte bei der LED-Beleuchtung sind einer der wichtigsten Fortschritte zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit. [8] Die hohen finanziellen Kosten von Investitionen in CEA stellen eine Herausforderung dar, die nur durch Forschung und Entwicklung zur Innovation nachhaltiger Praktiken bewältigt werden kann. Das Produktionspotenzial dieser Farmnetzwerke rechtfertigt die Investition in den Infrastrukturwert und trägt zu den SDGS 2030 zur Bekämpfung des CO2-Fußabdrucks bei. [3]

Biolandbau Bearbeiten

Im Jahr 2017 stimmte das US National Organic Standards Board dafür, dass hydroponisch angebaute Produkte als zertifiziert biologisch gekennzeichnet werden dürfen. [11]


ZUSAMMENFASSENDE PUNKTE

Um die Ernteerträge in einem dem Wachstum der Nahrungsmittelnachfrage angemessenen Tempo zu verbessern, wird wahrscheinlich eine erhebliche Verringerung der derzeitigen Ertragslücken weltweit erforderlich sein.

Es gibt mehrere Methoden zur Messung des Ernteertragspotenzials und der damit verbundenen Ertragslücken, von denen jede unterschiedliche Vor- und Nachteile hat. Schätzungen des Ertragspotenzials können oft um 50 % oder mehr abweichen, wobei die Schätzung bei Regenbedingungen besonders schwierig ist.

Weltweit werden unterschiedlichste Renditelücken beobachtet, wobei die durchschnittlichen Renditen zwischen 20 % und 80 % des Ertragspotenzials liegen.

Viele bewässerte Anbausysteme, darunter Mais in den Vereinigten Staaten, Weizen in Südasien und Mexiko und Reis in Japan und Korea, haben Erträge bei oder nahe 80 % des Ertragspotenzials. Dies bedeutet, dass die Ertragszuwächse in diesen Regionen in naher Zukunft gering sein werden und die Erträge sogar sinken können, wenn das Ertragspotenzial aufgrund des Klimawandels reduziert wird. Im Gegensatz dazu scheinen viele Regenfeldbausysteme relativ große Ertragslücken zu haben, die mit bestehenden Technologien geschlossen werden könnten, aber weitgehend aus wirtschaftlichen Gründen bestehen bleiben.

Eine Anhebung der Durchschnittserträge auf über 80 % des Ertragspotenzials erscheint möglich, jedoch nur mit Technologien, die entweder die Unsicherheiten der Landwirte bei der Beurteilung der Boden- und Klimabedingungen deutlich reduzieren oder dynamisch auf Veränderungen dieser Bedingungen reagieren (z. B. sensorgestütztes Nährstoff- und Wassermanagement). Obwohl diese Instrumente wegen ihrer Fähigkeit, Kosten und Umweltauswirkungen zu reduzieren, häufiger diskutiert werden, kann ihre Rolle bei der Verbesserung zukünftiger Ernteerträge ebenso wichtig sein.


Welche Techniken können verwendet werden, um die Umweltbedingungen mit dem Ernteertrag zu verknüpfen? - Biologie

Die folgenden Tabellen 1 und 2 fassen die wichtigsten Anbauflächen, Anbausysteme und Durchschnittserträge im Land sowie in den drei nördlichen Gouvernements zusammen.

Tabelle 1. Durchschnittliche (14 Jahre) Fläche, Produktion und Ertrag verschiedener Pflanzen im Irak

Tabelle 2. Fläche, Produktion und durchschnittlicher Ertrag verschiedener Kulturen in drei nördlichen Gouvernements

Ich. Feldfrüchte auf trockenem Land

Im Allgemeinen wird in den regengespeisten Gebieten im Irak eine breite Palette von Feldfrüchten angebaut. Zu den wichtigsten Trockenfrüchten gehören Weizen und Gerste in Getreide, Sonnenblumen und Sesam in Ölsaaten, Kichererbse, Linsen und trockene Saubohnen in Hülsenfrüchten und Zuckerrüben in Industriekulturen. In bestimmten Trockengebieten wird auch eine zusätzliche Bewässerung bereitgestellt, wenn der Niederschlag nicht gesichert ist.

Weizen ist das wichtigste Grundnahrungsmittel im Irak. Gerste wird hauptsächlich als Tierfutter verwendet. Die jahresdurchschnittliche (14 Jahre) von Weizen bedeckte Fläche beträgt knapp jeweils ca. 1,5 Mio. ha. Die Produktion beträgt jeweils etwa 1 Million Tonnen (FAOSTAT-Datenbank). Weizen, Gerste, Kichererbse, Linsen, Saubohnen und Zuckerrüben werden im Winter als Regenpflanzen in den nördlichen Gouvernements des Landes angebaut, wo jährlich 400 bis 1000 Millimeter Niederschlag fallen und die Region als gesichert gilt für die Regen-gefütterte Pflanzenproduktion. Weizen wird auch in halbsicheren Gebieten (200 bis 400 Millimeter Jahresniederschlag) mit zusätzlicher Bewässerung angebaut. Sonnenblumen und Sesam werden während der Sommersaison hauptsächlich unter Bewässerung angebaut. In einigen Gebieten mit hohem Niederschlag in den nördlichen Gouvernements werden Sonnenblumen auch als Regenpflanzen angebaut. Da Gerste eine gewisse Trockenheitsresistenz besitzt, wird Gerste im Allgemeinen in vergleichsweise trockeneren Gebieten angebaut als Weizen.

Die aktuellen Ernteerträge im Irak liegen deutlich unter dem internationalen Durchschnitt. Der durchschnittliche Weizenertrag beträgt etwa 727 kg/ha, während Gerste etwa 624 kg/ha beträgt. Aufgrund anhaltender Kriege, Sanktionen, Bürgerkriege und Dürre in den Jahren 1999 und 2000 konnte der Irak das Produktivitätspotenzial seiner wichtigsten Feldfrüchte nicht verbessern. Die vor dem Krieg 1990 aufgebauten Infrastrukturen für Forschungs- und Beratungsleistungen und Betriebsmittelproduktion wurden entweder während des Krieges beschädigt oder verschlechterten sich danach aufgrund fehlender Mittel für Wartung und Betrieb.

In den nördlichen Gouvernements sind Weizen, Gerste, Kichererbse, Linsen und Sonnenblumen die wichtigsten Feldfrüchte auf dem Trockenland. Kichererbse ist bei Landwirten zu einer beliebten Nutzpflanze geworden, hauptsächlich aufgrund der Eignung des Gebiets für seine Produktion, des attraktiven Marktpreises, der Fruchtfolge und der Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit. Die gesamte Trockenlandfläche in den drei nördlichen Gouvernements wird auf etwa 656.280 ha geschätzt (FAO 2001). Die Ertragsniveaus sind etwas höher als in der Mitte und im Süden. Der durchschnittliche Weizenertrag beträgt 839 kg/ha und Gerste 690 kg/ha. Die Einführung des Lebensmittelkorbs, der hauptsächlich mit importiertem Getreide geliefert wird, hatte einen drückenden Einfluss auf die heimischen Weizenpreise und führte dazu, dass viele Landwirte auf die Gerstenproduktion als Futtermittel umstellten.

Ii. Bewässerte Feldfrüchte

Reis, Mais, Baumwolle und Sonnenblumen werden hauptsächlich während der Sommersaison unter Bewässerung angebaut. Reis ist das zweitwichtigste Grundnahrungsmittel und das drittwichtigste Getreide im Irak. Reis bedeckt eine durchschnittliche Jahresfläche von etwa 110 000 pro ha und seine Produktion wird auf etwa 212 000 Tonnen geschätzt (FAOSTAT-Datenbank). Die jährliche durchschnittliche Maisfläche beträgt etwa 73 000 ha und die Produktion beträgt etwa 137 000 Tonnen. Der durchschnittliche Reisertrag beträgt etwa 2 000 kg pro ha, während der Maisertrag 1 900 kg pro ha beträgt (FAOSTAT-Datenbank). Mais ist eine vergleichsweise neue Nutzpflanze im Irak, die zur Ergänzung der Geflügelfutterproduktion eingeführt wurde. Reis- und Maiskulturen werden abwechselnd mit Gemüse, Sonnenblumen und Baumwolle angebaut. Die Produktivität von Reis und Mais ging während des Sanktionszeitraums hauptsächlich aufgrund des Mangels an Betriebsmitteln wie Düngemitteln, Pestiziden und Bewässerungswasser sowie aufgrund erheblich reduzierter Forschungs- und Beratungsdienste im Land zurück. Im nördlichen Gouvernement Irak werden Sonnenblumen und Reis als bewässerte Feldfrüchte angebaut.

Im Allgemeinen werden Winterkulturen in der Zeit von Oktober bis Mai und Sommerkulturen von März bis September angebaut.

Früchte und Gemüse

Tomate, Gurke, Wassermelone, Zwiebel, Okra, Aubergine, süße Melone, Saubohnen, grüne Bohnen, Paprika, Kürbis, Salat, Spinat, Mangold, Karotte, Kohl und Blumenkohl sind die wichtigsten Gemüse und Dattelpalme, Zitrusfrüchte, Traube , Granatapfel, Steinobst (Aprikose, Pflaume, Pfirsich, Mandel), Birne, Olive, Äpfel und Feige sind die wichtigsten Obstkulturen im Irak. Der Irak gilt als der größte Produzent von Dattelpalmenfrüchten der Welt.

Die Anbaufläche von Gemüse wird auf ca. 9 % (450.000 ha) der Gesamtanbaufläche geschätzt und ca. 6 % (300.000 ha) sind mit Dauerobstbäumen bedeckt. Gemüse und Obst stellen eine gute Ergänzungs- und Nahrmittelnahrung in der täglichen Ernährung dar und erzielen auch für die Erzeuger attraktive Preise. Im Irak wird das ganze Jahr über Gemüse angebaut. In ähnlicher Weise werden im ganzen Irak Obstbäume angebaut, da das Klima als sehr geeignet für verschiedene Früchte gilt. Dattelpalme ist die beliebteste Frucht im Irak, die im zentralen und südlichen Teil des Landes angebaut wird. Die allein von Dattelpalme bedeckte Fläche betrug im Jahr 2002 150.000 ha und die Produktion betrug etwa 650.000 Tonnen (FAOSTAT-Datenbank).

Laubfrüchte werden aufgrund des kalten Klimas hauptsächlich im Zentral- und Nordirak angebaut. Die frischen Früchte der Saison sind fast das ganze Jahr über erhältlich.

Die Qualität der im Irak produzierten Früchte ist im Allgemeinen gering. Unsachgemäße Erntetechniken und Nacherntebehandlung sind die wichtigsten Gründe für die geringe Qualität. Beträchtliche Mengen an Trauben-, Feigen- und Aprikosenfrüchten werden im Irak getrocknet und auf vielfältige Weise konsumiert. Granatäpfel werden zur Saftgewinnung verwendet und der Saft wird zum Kochen und für andere Zwecke verwendet.

Ein gewisses Potenzial zur Steigerung der Gemüseproduktion wurde hauptsächlich durch den Einsatz importierter ertragreicher Sorten, moderner Bewässerungssysteme und Kunststoffstrukturen ausgeschöpft. Der Obstsektor liegt jedoch weit hinter seinen Potenzialen für eine mögliche Verbesserung der Produktivität und Produktion zurück. Dürren der Jahre 1999/2000 und 2000/2001 zerstörten viele Obstplantagen. Sortenmischung, fehlender Schnitt und mangelnde Pflege, Schädlinge und Krankheiten sowie unsachgemäße Ernte und Nacherntebehandlung sind einige der Hauptprobleme der Obstproduktion im Irak.

Die nördlichen Gouvernements des Irak sind reich an Laubobst- und -gemüseproduktion. Das Oil-for-Food-Programm war maßgeblich an der Verbesserung der Gemüseproduktivität im Nordirak beteiligt. Die Ertragsmengen der wichtigsten Gemüsesorten, insbesondere der Tomaten, sind in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Dies war hauptsächlich auf das Angebot ertragreicher Sorten und die entsprechende technische Unterstützung im Rahmen des Programms zurückzuführen.

Bodenfruchtbarkeit und Ernteerträge

Im Laufe der Zeit haben sich die Böden des Irak sowohl in ihren physikalischen als auch in ihren chemischen Eigenschaften erheblich verschlechtert. Die Fruchtbarkeitsverschlechterung war hauptsächlich auf den ständigen Abtransport von Ernterückständen (organische Stoffe) an die Futtertiere, das Fehlen von Fruchtfolge und Brachflächen, die Verdichtung des Bodens durch hohen Tierbesatz und den Einsatz schwerer Maschinen und die hohe Erosion durch Monokulturen zurückzuführen. Ein weiterer Faktor für die Verschlechterung der Bodenfruchtbarkeit war die begrenzte Ausbringung von Düngemitteln aufgrund von Knappheit und hohen Kosten. Monokultur wurde mit der Einführung der Mechanisierung der Landwirtschaft im Irak eingeführt. Die Monokultur-Landwirtschaft erhöhte auch die Unkraut-, Krankheits- und Schädlingspopulation zusammen mit der Erschöpfung der Bodenfruchtbarkeit. Die Verschlechterung der Bodenfruchtbarkeit hat dazu geführt, dass das derzeitige Ertragsniveau der meisten Nutzpflanzen im Irak deutlich unter dem internationalen Durchschnitt liegt.

Saat

Der jährliche durchschnittliche Bedarf an Weizen- und Gerstensamen beträgt etwa 167.000 Tonnen bzw. 150.000 Tonnen. Vor den Sanktionen hatte der Irak drei staatliche Saatgutunternehmen mit fast 80.000 Tonnen Saatgutproduktions- und Verarbeitungskapazität gegründet. Aber während der Sanktionen sind die Saatgutproduktions- und Verarbeitungskapazitäten dieser Unternehmen praktisch zusammengebrochen.

Gegenwärtig werden fast 95 % des Saatguts von Feldfrüchten, einschließlich Getreide, als selbst gespeichertes Saatgut der Landwirte angebaut. Der Mangel an Saatgut von guter Qualität war weiterhin das Haupthindernis für die Steigerung der Pflanzenproduktion im Irak. Das während des Sanktionszeitraums produzierte und vertriebene Saatgut war im Allgemeinen von schlechter Qualität. Sowohl der physikalische als auch der genetische Reinheitsgrad waren niedrig.

Die Saatgutindustrie leidet unter dem Mangel an rechtzeitiger Wartung der Verarbeitungsanlagen und an Anreizen für das Personal. Da sich auch die Agrarforschung verschlechtert hat, blieb die Bereitstellung neuer Pflanzensorten in der Saatgutproduktion durch Forschung praktisch nicht existent. In den letzten drei Jahren wurden mit Mitteln des UNDP und technischer Unterstützung der FAO für das State Board of Seed Testing and Certification (SBSTC) mit Sitz in Bagdad einige Verbesserungen bei der Saatgutprüfung und Qualitätskontrolle erzielt. Die Sektoren Sortenentwicklung, Saatgutvermehrung und Verarbeitung befinden sich jedoch in einem schlimmen Zustand, der ein dringendes und starkes Verbesserungsprogramm erfordert. Die irakische Regierung hat daher im Rahmen des Oil-for-Food-Programms (DPX) die Einführung von zusätzlichen fünf Anlagen zur Saatgutverarbeitung mit einer Kapazität von 80.000 Tonnen für das Zentrum und den Süden des Irak vorgeschlagen. Die Pflanzen sind jedoch noch nicht im Land angekommen.

In den drei nördlichen Gouvernements des Irak wurden im Rahmen des Oil-for-Food-Programms sieben mobile Saatgutreiniger mit einer Kapazität von jeweils einer Tonne pro Stunde bereitgestellt und trugen maßgeblich zur Verbesserung der Qualität der Weizen- und Gerstensaatgutversorgung bei . Im Jahr 2001 reinigten die mobilen Reinigungsanlagen 12.000 Tonnen Saatgut für die Landwirte. Weitere drei Saatgutverarbeitungsanlagen wurden ebenfalls vorgeschlagen, um den Anforderungen der Saatgutverarbeitung in den drei nördlichen Gouvernements gerecht zu werden. Die FAO hat auch in den nördlichen Gouvernements ein informelles verbessertes Saatgutproduktionssystem für Weizen eingeleitet. Die Qualität des Weizensaatguts im Norden hat sich stark verbessert.

Samen für Gemüse wie Gurke, Tomate, Wassermelone, Zwiebel, Paprika, Kohl, Blumenkohl und Melone werden traditionell importiert. In ähnlicher Weise importierte der Irak vor und während des Zeitraums der Sanktionen zertifizierte und hybride Sonnenblumenkerne. Im Zeitraum von 1999 bis 2002 importierte GOI 512 Tonnen Tomaten-, Gurken-, Wassermelonen-, Zwiebel-, Paprika-, Auberginen-, Kürbis- und grüne Bohnensamen, die nur 25% des Gesamtbedarfs im Zentrum und Süden des Irak deckten (FAO Bagdad Database) . Ein Großteil des Gemüsesaatguts wird von der Privatwirtschaft geliefert.

Die Bemühungen zur Entwicklung des Agrar- und des Saatgutsektors sollten mit der Festlegung von Politiken in der Agrarforschung/-produktion beginnen, insbesondere für die Verfügbarkeit pflanzengenetischer Ressourcen und deren Nutzung in der Pflanzenzüchtung, um an die lokalen Bedingungen angepasste Pflanzensorten zu erhalten, die Weiterentwicklung der gesamten Kette der Saatgutproduktion (Basissaatgut, Grundsaatgut etc.) Saatgutaufbereitung/Feld- und Laborqualitätskontrolle/Lagerung/Vertrieb, Verantwortlichkeiten des öffentlichen und privaten Sektors, einschließlich partizipativer Pflanzenzüchtung in Verbindung mit NARS und IARS.

Ein Element, das zumindest in den ersten Jahren des gesamten zu entwickelnden Saatgutprozesses erfolgreich angewendet werden könnte, ist die Verwendung von Quality Declared Seeds, wie von der FAO vorgeschlagen und erfolgreich in anderen ähnlichen schwierigen Situationen (Afghanistan, Ruanda) oder in friedliche Verhältnisse (Costa Rica, Sambia).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es notwendig ist, ein Saatgutsystem im Land einzurichten, um seinen lokalen saatgutbezogenen Aktivitäten, einschließlich der Erhaltung und nachhaltigen Nutzung von PGRFA, einen Mehrwert zu verleihen. AGPS ist bereit, sich an der Ausarbeitung und Einrichtung lokaler Programme und Projekte für Saatgut und PGRFA zu beteiligen.

Düngemittelversorgung

Der Irak war vor den Sanktionen mit zusammengesetzten (NP) und Harnstoff (stickstoffhaltigen) Düngemitteln autark. Während des Sanktionszeitraums verschlechterte sich die Produktionskapazität der bestehenden drei Düngemittelfabriken mangels angemessener Wartung und Verfügbarkeit von Ersatzteilen merklich bis hin zum Einbruch. Dies reduzierte folglich die Produktion des erforderlichen Düngemittels und führte zu einem erheblichen Rückgang der Düngerausbringungsraten, was wiederum zu einer erheblichen Verringerung der Bodenfruchtbarkeit und der Pflanzenproduktivität führte. Vor den Sanktionen verfügte der Irak über eine Jahreskapazität von 1,2 Millionen Tonnen Compound (N.P) und 1 Million Tonnen Harnstoffdünger. Ein Teil der Überschussproduktion wurde früher exportiert. Die derzeitige heimische Produktion umfasst nur etwa 10 % des zusammengesetzten Phosphats (130 000 Mio. Tonnen) und 40 % der stickstoffhaltigen (400.000 Mio. Tonnen) Düngemittel. Im Zeitraum 2000 bis 2002 importierte GOI 40.000 Tonnen Di-Ammoniumphosphat und 17.000 Tonnen Kaliumsulfat über das Oil-for-Food-Programm für das Zentrum und den Süden des Irak (FAO Bagdad-Datenbank).

Nach Schätzungen der FAO beträgt der Bedarf für die drei nördlichen Gouvernements des Irak etwa 134.000 Tonnen NPK-Dünger pro Jahr. Die Aufzeichnungen der FAO im Nordprogramm zeigen, dass das Oil-for-Food-Programm zwischen 1997 und 2002 fast 83.000 Tonnen hauptsächlich Di-Ammoniumphosphat-Dünger für die drei nördlichen Gouvernements importiert hat. Dies entsprach rund 20 % des Bedarfs der Region. Informelle und private Sektoren haben die Lücke in der Mitte, im Süden und im Norden des Irak geschlossen. Wegen der niedrigen Preise für Weizen und Gerste können sich die meisten Landwirte die Düngung nicht leisten, die für eine optimale Pflanzenproduktion erforderlich ist, es sei denn, sie wird stark subventioniert.

Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Produktion und konservierende Landwirtschaft

Die konservierende Landwirtschaft geht über die einzelnen Anbaumethoden hinaus, die für die Produktion einer bestimmten Kulturpflanze angewendet werden. Es umfasst das gesamte landwirtschaftliche System, in dem die Produktion von Pflanzen eine wichtige Rolle spielt. Die konservierende Landwirtschaft sollte mit der Einführung einfacher Verfahren beginnen, wie der Vermeidung von Verbrennungen und dem Erhalt von Ernterückständen auf der Bodenoberfläche, der Verwendung der richtigen Pflanzenpopulation mit geeigneten Bodenbearbeitungs- und Pflanzsystemen. Die Umsetzung dieser landwirtschaftlichen Verfahren wird zu einer konservierenden Landwirtschaft führen und allein den Ertrag steigern und die Produktion nachhaltig stabilisieren. Die Einführung komplexerer landwirtschaftlicher Verfahren wie Fruchtfolge und Verzicht auf Bodenbearbeitung erfordert einen höheren Standard der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung und dauert viel länger, um sich zu integrieren.

Pflanzenschutz

Im Allgemeinen stellen Pflanzenschädlinge, Krankheiten und Unkräuter eine ernsthafte Bedrohung für die Pflanzenproduktion im Irak dar. Die Population von Unkraut, Schadinsekten und Krankheiten wurde durch die Einführung der Monokultur-Landwirtschaft im Land erhöht. Sonnenschädling und Deckbrand in Weizen und Gerste, Dubas-Käfer und Borer in Dattelpalme, Weiße Fliege in Zitrusfrüchten und Gemüse sowie Milben in Obst und Gemüse sind die wichtigsten Schädlinge und Krankheiten, die im Irak zu schweren Verlusten in der landwirtschaftlichen Produktion geführt haben. In ähnlicher Weise sind auch mehrere breit- und schmalblättrige Unkräuter in wichtigen Kulturpflanzen für die geringen Ernteerträge im Irak verantwortlich.

Traditionell ist der Irak bei der Bekämpfung verschiedener Unkräuter, Schädlinge und Krankheiten stark auf Agrochemikalien angewiesen. In den Jahren 1998 bis 2002 importierte der Irak insgesamt 655 Tonnen Fungizide, 2.573 Tonnen Herbizide, 3.538 Tonnen Insektizide und 117 Tonnen Nematizide für das Zentrum und den Süden des Irak. Dies deckte 25 % seines Pestizidbedarfs (FAO Bagdad-Datenbank). Die Lücke wird durch den informellen und den privaten Sektor geschlossen.

Pestizide werden entweder durch Boden- oder Luftspritzen ausgebracht. Das State Board of Plant Protection kontrolliert den Einsatz und die Verteilung von Pestiziden. Die Ultra-Low-Volume (ULV)-Pestizide werden hauptsächlich zur Bekämpfung schwerer Schädlinge wie Sonnenschädlinge, Heuschrecken und Dattelpalmenkrankheiten durch entweder Luft- oder Bodenkontrollanwendungsverfahren angewendet, die ausschließlich vom State Board of Plant Protection durchgeführt werden. Emulsionskonzentrate (EC) Pestizide hingegen werden den Landwirten bedarfsgerecht verabreicht. Das Pflanzenschutzpersonal legt auf Anfrage der Landwirte im Einzelfall Art, Menge und Aufwandmenge fest.

In den drei nördlichen Gouvernements wurden von Phase I bis VIII der Verteilungspläne des Oil-for-Food-Programms fast 2.100 Tonnen verschiedener Agrochemikalien und 23.544 Sprühgeräte und 2.097 Handstaubsauger importiert und an über 50.000 Bauernfamilien aus über 4.000 Dörfern verteilt zu subventionierten Preisen. Das Programm hat auch eine beträchtliche Anzahl von Landwirten und Mitarbeitern der Kommunalverwaltung in Pflanzenschutztechniken geschult.

Integrierter Pflanzenschutz (IPPM)

Integrierte Pflanzenschädlingsbekämpfung (IPPM) befindet sich im Irak noch in einem frühen Stadium des Verständnisses, der Entwicklung und der Einführung. Da viele ernsthafte Insekten Resistenzen gegen die meisten Pestizide entwickelt haben, ist die Bekämpfung solcher Schädlinge insbesondere bei einigen Kulturpflanzen wie Baumwolle und Gemüse extrem schwierig geworden. In ähnlicher Weise sind die Preise für Pestizide so hoch geworden, dass sie sich für gewöhnliche Landwirte nicht mehr leisten können. Dies zwang die Regierung und die Landwirte, bei der Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten in der Pflanzenproduktion im Irak nach Alternativen zu Pestiziden zu suchen. Seit 2002 hat die Regierung die Verwendung von IPPM in Baumwolle eingeleitet, indem sie die biologische Bekämpfung von Baumwollkapselwurminsekten eingeführt hat.Die Landwirte, die eine biologische Methode zur Bekämpfung des Baumwollkapselwurms anwandten, waren über den diesjährigen Erfolg bei der Baumwollproduktion äußerst glücklich (Baumwollbewertung der FAO vom Januar 2003). Dies zeigt, dass IPPM im Bereich des Pflanzenschutzes im Irak eine große Rolle spielt. Aber wie bereits erwähnt, ist das Fehlen einer grundlegenden Infrastruktur für Forschung und Beratung immer noch das Haupthindernis für die Weiterentwicklung und Kontinuität solch wichtiger Aktivitäten im Irak.

In den drei nördlichen Gouvernements wurden seit den letzten zwei Jahren integrierte Aktivitäten zur Pflanzenschädlingsbekämpfung eingeleitet und im Bereich der Bekämpfung von Sonnenschädlingen und Heuschrecken bei Weizen und anderen Feldfrüchten wurden erhebliche Fortschritte erzielt.

Bienenzucht

Die Imkerei ist eine traditionelle Tätigkeit im Irak. Bienen sind wichtig für die Bestäubung von Nutzpflanzen, die Honigproduktion und ein verbessertes Einkommen der Landwirte. Vor dem Oil-for-Food-Programm verschlechterte sich die Imkereitätigkeit aufgrund von Krieg, Bürgerkrieg und den Sanktionen stark. Das Programm hat eine begrenzte Menge an Inputs wie moderne Bienenstöcke, Bienenwachs, Extraktionsmaschinen und Pestizide zur Verfügung gestellt, um die Imkereiindustrie wiederzubeleben. Der Mangel an benötigten Betriebsmitteln, Krankheiten, Schädlinge und begrenzte Beratungs- und Unterstützungsdienste waren jedoch die Haupthindernisse für die Imkerei im Irak. Die Ertragsniveaus sind im Allgemeinen gering (9 kg pro Stock und Jahr gegenüber 15-20 kg pro Stock pro Jahr). Der traditionelle Bienenstock wurde durch verbesserte ersetzt. Viele Landwirte verwenden jedoch immer noch lokale Bienenstöcke, die viel weniger Ertrag bringen als die verbesserten Bienenstöcke. Es gibt einen großen Spielraum für die Verbesserung der Produktivität der Imkerei im Irak. Durch den Ersatz der lokalen Bienenstöcke, die Reduzierung von Krankheiten und Schädlingen und die Unterstützung bei der Verbesserung der genetischen Reinheit der Bienenrasse und der Honigverarbeitung könnten Ertrag und Qualität deutlich verbessert werden.

Die Bienenzucht in den nördlichen Gouvernements hat ein besseres Potenzial als in der Mitte und im Süden des Irak. Im Norden gibt es viel Vegetation (natürliche Wälder und Landwirtschaft), um die Imkerei zu unterstützen. Die FAO hat durch das Oil-for-Food-Programm im Norden ähnliche Artikel wie in der Mitte und im Süden bereitgestellt, aber eine viel größere Zahl von Imkern abgedeckt. Abgesehen von den oben genannten grundlegenden Inputs hat die FAO auch einer beträchtlichen Anzahl von Imkern Schulungsmöglichkeiten geboten.

Institutionen und Dienstleistungen

Das Landwirtschaftsministerium und das Bewässerungsministerium sind die Regierungsinstitutionen, die für die Entwicklung der Landwirtschaft im Irak zuständig sind. Für die Pflanzenproduktion und den Pflanzenschutz sind mehrere Abteilungen des Landwirtschaftsministeriums zuständig. Zu den Hauptabteilungen gehören: State Board of Seed Testing and Certification (SBSTC), State Board of Applied Agricultural Research (SBAAR) für Forschungsaktivitäten, Agricultural Supply Company (ASCO) für die Beschaffung und den Vertrieb von Betriebsmitteln. Die Iraqi Company und die Mesopotamia Company sind hauptsächlich für die Saatgutproduktion und -verarbeitung verantwortlich, das State Board of Plant Protection (SBPP) für die Pflanzenschutzaktivitäten. Das Bewässerungsministerium und seine Abteilung Zentrum für Boden- und Wasserressourcen (CSWR) sind für die Bewässerungswasserversorgung zuständig. Die Landwirtschaftshochschulen in Bagdad und Mosul konzentrieren sich hauptsächlich auf die landwirtschaftliche Forschung und Ausbildung.

Haupteinschränkungen für die Pflanzenproduktion

Mangel an Betriebsmitteln, Mangel an Beratungs- und Forschungsdienstleistungen und fehlende Fruchtfolge haben zu einem erheblichen Rückgang der Pflanzenproduktivität, einer Degradation der natürlichen Ressourcenbasis und einem erhöhten Krankheits- und Schädlingsbefall geführt. Zu den wichtigsten Einsatzstoffen, die besonders knapp sind, zählen hochwertiges Saatgut, Düngemittel, Maschinen und Ersatzteile, Pestizide und Spritzen, Fortbewegungsfahrzeuge und Transporteinrichtungen. Auch das extrem niedrige Gehalt der Beschäftigten im Agrarsektor ist einer der wichtigen Faktoren für die geringe landwirtschaftliche Produktivität im Irak.

Kapazität der Forschungs- und Beratungsdienste

Eines der Sprungbretter für die Verbesserung der Landwirtschaft ist die Generierung relevanter technologischer Informationen und deren Ausweitung auf die Landwirte. Die Kapazitäten in diesem Bereich sind seit vielen Jahren vor allem aufgrund fehlender Personalanreize und physischer Infrastruktur stark beeinträchtigt.

Begrenztes Angebot an hochwertigem Saatgut, Dünger und Pestiziden

Der Irak war vor den Sanktionen bei der Produktion und Lieferung von hochwertigem Weizensaatgut und Düngemitteln autark. Die Kapazität der Saatgutproduktion und -verarbeitung sowie der Düngemittelproduktion hat sich im letzten Jahrzehnt stark verschlechtert. Die derzeitige Produktion kann weniger als 20 % des Gesamtbedarfs des Landes decken.

Salzgehalt und Fruchtbarkeit des Bodens

Schätzungen zufolge leiden fast 70 % des kultivierbaren Landes unter der Gefahr des Salzgehalts. Der Mangel an Düngemitteln zwang die Landwirte, die Ausbringungsmengen zu reduzieren, was die Gesamtfruchtbarkeit des Bodens stark verringerte. Dies wurde durch die Einführung der Monokultur-Tradition nach der starken Mechanisierung der Landwirtschaft im Irak noch verschlimmert. Diese Praxis führte zu einer schnellen Erschöpfung der Bodenfruchtbarkeit und einer erhöhten Bodenerosion. Monokulturen haben zu einer Zunahme von Unkräutern, Schädlingen und Krankheiten auf den Feldern geführt. Während der schweren Dürre der Jahre 1999 und 2000 fehlte es an Futter- und Weideflächen für die Tiere. Dieser Mangel zwang die Landwirte, die Ernterückstände abzuweiden, was zu einer erheblichen Verarmung der organischen Substanz auf den Feldern und einer starken Erosion des Bodens führte.

Schädlinge wie Sonnenpest in Weizen und Gerste, Dubas Bug und Borer in Dattelpalme, Weiße Fliege in Zitrusfrüchten und Gemüse sowie Milben in Obst und Gemüse haben der landwirtschaftlichen Produktion im Irak ernsthaften Schaden zugefügt. In ähnlicher Weise haben auch mehrere breit- und schmalblättrige Unkräuter in Hauptkulturen zu geringen Ernteerträgen geführt. Viele Krankheiten verursachen erhebliche Verluste in der Gemüse- und Obstproduktion.

Veraltete Maschinen und schlechte Supportleistungen

Vor den Sanktionen verfügte der Irak über etwa 40.000 Traktoren und 5.000 Erntemaschinen. Alle diese Maschinen haben das normale Leben überschritten und mussten dringend ersetzt werden. Obwohl in den letzten Jahren einige Verbesserungen beim Austausch alter Maschinen und bei der Bereitstellung von Ersatzteilen vorgenommen wurden, bleibt noch viel zu tun, um dem Mangel an Maschinen und Ersatzteilen zu begegnen.

Grundbesitz, Besitzverhältnisse und Kreditfazilitäten

Bei einer durchschnittlichen Betriebsgröße von weniger als 10 ha, unsicheren Betriebsverhältnissen und dem Fehlen eines funktionierenden Kreditsystems haben Landwirte nur begrenzte Möglichkeiten, landwirtschaftliche Produkte und Einkommen zu verbessern.

Die meisten an die Großhandelsmärkte gelieferten Beerenobst und -gemüse wurden durch unsachgemäße Handhabung, Verpackung und Transport beschädigt. Die Qualität der Körner ist hauptsächlich aufgrund der Beimischung von Fremdstoffen und Unkrautsamen schlecht.

Marktinformationen, Preismechanismen und physische Einrichtungen reichen nicht aus, um Landwirte zu motivieren, durch höhere Produktion oder verbesserte Qualität höhere Gewinne zu erzielen.

Starker Unkrautbefall an Flussufern und verschlammten Kanälen

Aufgrund der Dürre sank der Wasserstand in den Jahren 1999 und 2000 auf ein Rekordtief in der 30-jährigen Geschichte des Irak, was die Unkrautpopulation entlang von Flussufern und Kanälen erhöhte.

Während die Bereitstellung von Food Basket die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und die Nahrungsaufnahme der irakischen Bevölkerung stark unterstützt hat, hatte dies negative Auswirkungen auf die irakische Landwirtschaft. Alle Artikel unter Lebensmittelkorb werden importiert. Da es nicht vorgesehen ist, lokale Produkte für den Lebensmittelkorb zu kaufen, gibt es keinen Anreiz für die Landwirte, die Pflanzenproduktion zu verbessern oder zu steigern.

Natürliche Vorteile der irakischen Landwirtschaft

Das Klima mit kühlen Tagen im Winter und trockenen, warmen und sonnigen Tagen im Sommer mit vielen Bewässerungsmöglichkeiten ist eine günstige Voraussetzung für den Anbau einer Vielzahl hochwertiger Nutzpflanzen. Die saisonale Niederschlagsmenge reicht von 200 bis 1000 mm, verteilt über 4-8 Monate.

Der Irak verfügt über eine beträchtliche Fläche mit gut strukturierten Böden mit guter Wasserhaltekapazität (schluffiger Tonlehm ist am häufigsten), die für eine breite Palette von Pflanzenproduktionen geeignet sind.

Ausreichende Versorgung mit Wasserressourcen für die Bewässerung

Die jährliche Wasserquelle der Flüsse Tigris und Euphrat und ihrer Nebenflüsse wird auf 44 Milliarden Kubikmeter für schlechte Jahre und 77 Milliarden Kubikmeter für gute Jahre geschätzt. Die Grundwasserressource wurde zu einem wichtigen Element für die landwirtschaftliche Produktion, da der Irak während der Saisons 1998/1999 und 1999/2000 mit zwei aufeinanderfolgenden schweren Dürren konfrontiert war. Etwa 8 Millionen Hektar der Gesamtfläche werden als bewässerbar geschätzt.

Eine lange Tradition der Landwirtschaft

Landwirte praktizieren seit Jahrhunderten eine Vielzahl von Pflanzen, die sowohl auf trockenem Land als auch unter bewässerten Bedingungen angebaut werden.

Etwa 40 % der Bevölkerung leben in ländlichen Gebieten, wo die Familien groß sind und Gelegenheitsarbeiter billig zu finden sind (oft für weniger als 2 US-Dollar/Tag).

Hohe Mechanisierung und reichlich Kraftstoffvorrat

Das Landwirtschaftssystem ist sogar auf der Ebene der Kleinbauern im Irak mechanisiert. Das Angebot der Maschinenversorgung und des Ersatzes der Älteren hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Da der Irak ein Erdöl produzierendes Land ist, sind die Treibstoffkosten gering.

Eine Fülle von Vieh-Subsektoren

Der Irak hat etwa 18 Millionen Schafe und Ziegen (12 C/S und 6 North), 3 Millionen Rinder (2,5 C/S und 0,5 North) und 240 Millionen Hühner (213 C/S und 27 North). Schafe, Ziegen und Rinder werden 500.000 Tonnen Getreide und 100.000 Tonnen Hülsenfruchtkörner nur für die Pflege benötigen. Darüber hinaus werden weitere 500.000 Tonnen Getreidekörner und 100.000 Tonnen Hülsenfruchtkörner für die Geflügelfütterung benötigt.

Potenzial zur Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion

Selbstversorgung und Export

Die Erträge können potenziell um das 2-3-fache oder sogar noch mehr gesteigert werden, was eine Diversifizierung in neue Kulturen und einen möglichen Export von Überschüssen ermöglicht. Die durchschnittliche Weizenproduktion des Irak beträgt ca. 1 Mio. Tonnen von 1,4 Mio. ha (ca. 8 Tonnen/ha). Der geschätzte Bedarf für 27 Millionen Menschen (z. B. 150 kg/Kopf) wird 4,05 Millionen Tonnen betragen. Wenn die Produktivität um das Dreifache gesteigert wird, werden etwa 80% des nationalen Weizenbedarfs gedeckt. Wenn weitere 400.000 ha Weizenfläche vergrößert werden, kann der Irak zur Deckung des Weizenbedarfs seiner gesamten Bevölkerung autark werden. Die derzeitige Produktion von Gerste für Tier- und Geflügelfutter reicht für den Irak aus. Das Klima des Irak ist sehr gut geeignet, um die meisten Gemüse und Früchte für den Inlands- und Exportmarkt zu produzieren. Der Irak ist einer der größten Produzenten und Exporteure von Dattelpalmen.

In einer riskanten Umgebung ist es ratsam, das Risiko durch den Anbau von mehr als einer Kultur zu verteilen. Im Irak können viele Getreide- und Futterleguminosen sowie Ölsaaten angebaut werden, die anderen Nutzpflanzen zugute kommen, indem sie Nährstoffe (Stickstoff) liefern und die Verbreitung von Unkraut, Krankheiten und Schädlingen minimieren.

Eine verbesserte Landwirtschaft kann insbesondere bei der Bereitstellung von Dienstleistungen für die lokale Verarbeitung mehr Arbeitsplätze schaffen. Wenn die Agrarindustrien von den Hauptzentren dezentralisiert werden, wird auch die Abwanderung aus den Dörfern in die Städte abnehmen .

Die entscheidende Rolle des Landwirtschaftsprogramms im Irak besteht darin, die heimische Nahrungsmittelproduktion zu verbessern, um die Ernährungsbedürfnisse der irakischen Bevölkerung zu verbessern. Die landwirtschaftliche Produktion umfasst viele komplexe und miteinander verbundene biologische Prozesse, die sorgfältige und ausgewogene Eingriffe erfordern, um die gesetzten Ziele in der Pflanzenproduktion zu erreichen. Im Folgenden sind einige Interventionen aufgeführt, die zur Verbesserung der landwirtschaftlichen Entwicklung im Irak vorgeschlagen werden.

Einführung eines dynamischen Forschungssystems zur Generierung geeigneter Technologien einschließlich ertragreicher Pflanzensorten für die lokalen Bedingungen des Irak.

Einführung eines dynamischen Beratungsdienstes zur Verknüpfung der Forschung und Verbreitung von Informationen, die von der Forschung entwickelt wurden.

Einrichtung eines soliden Entwicklungsprogramms für die Saatgutindustrie in Verbindung mit Forschungs- und Beratungsdiensten unter Einbeziehung des Privatsektors.

Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit durch

Minimale Bodenbearbeitung zur Reduzierung von Feuchtigkeitsverlust, Oxidation von organischem Material und Vermeidung von tiefem Eingraben von Unkrautsamen.

Wiederherstellung der organischen Bodensubstanz durch Rückhaltung von Ernterückständen, was auch einen zusätzlichen Vorteil bei der Verringerung der Bodenerosion und der Verbesserung der Bodenfeuchtigkeit bietet.

Einführung einer geeigneten Fruchtfolge mit Leguminosen einschließlich Futter und Weiden, um den Krankheitszyklus zu durchbrechen und die Kulturpflanzen mit stickstoffhaltigen Nährstoffen zu versorgen.

Verbesserung der agronomischen Praktiken – Anpassung der Saatzeit, optimaler Einsatz von Düngemitteln (Makro- und Mikronährstoffe) basierend auf Boden- und Gewebetests, Einsatz ertragreicher Sorten und verbesserte Unkrautbekämpfungspraxis.

Unterstützung der Diversifizierung der Pflanzenproduktion durch die Einführung oder den Anbau einer breiten Palette neuer Nutzpflanzen und Sorten von Getreide, Hülsenfrüchten, Ölsaaten, Gemüse, Obst, Futter- und Industriepflanzen.

Entwicklung eines nachhaltigen und umweltfreundlichen Pflanzenschutzsystems durch die Einführung des Integrierten Pflanzenschädlingsmanagementsystems (IPPM).

Unterstützung der Verbesserung der Infrastruktur, die Einrichtungen für Forschung, Erweiterung, Nacherntehandhabung und Marketing umfasst.


Die Anpassung der Sämaschinenparameter an die Feldbedingungen kann den Aufgang und den Ertrag maximieren

Die Leistung der Sämaschine ist eine entscheidende Komponente, wenn es darum geht, den Grundstein für eine erfolgreiche Erntesaison zu legen. Umwelt- und Bodenbedingungen können die Keimung und das Auflaufen der Pflanzen erheblich beeinflussen und die Entwicklung eines angemessenen Pflanzenbestands zu Beginn der Saison unterstützen oder behindern. Die Anpassung bestimmter Komponenten und Einstellungen der Sämaschine an die aktuellen Feldbedingungen kann in den meisten Fällen einen maximierten Aufgang gewährleisten und den Ertrag steigern.

Zu den wichtigsten Sämaschinenparametern, die zur Maximierung des Pflanzenaufgangs verwendet werden, gehören eine gleichmäßige und hochstehende Etablierung, eine gleichmäßige Saattiefe beim Pflanzen und eine genaue Saatplatzierung. Um die beste Einstellung für jeden Parameter zu ermitteln, führte Wesley Porter, ein Extension Precision Ag and Irrigation Specialist an der University of Georgia, eine Baumwolltiefen- und Abtriebsforschung durch, bei der er drei Abtriebseinstellungen, drei Bewässerungsanwendungen vor dem Pflanzen, drei Aussaattiefen und zwei Samengrößen.

Porter stellte fest, dass nassere Feldbedingungen und tiefere Tiefen das Auflaufen insgesamt verringerten, aber die Verwendung eines größeren Saatguts führte zu einem leichten Anstieg des Auflaufens. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Hangbepflanzung einige unzureichende Feldbedingungen überwindet, und in einigen Fällen konnten die Pflanzen den Mangel an Bestandsaufbau kompensieren. Insgesamt stellte Porter fest, dass die Umgebungsbedingungen ein kritischer Faktor für eine erfolgreiche Aussaat sind, und empfiehlt Landwirten, diese Bedingungen zu überwachen und die Pflanztiefe und den Abtrieb entsprechend anzupassen.

Porter erläutert die Forschung im Webcast "Importance of Planter Depth and Downforce in Cotton Production" ausführlich und gibt Baumwollbauern weitere Ratschläge. Diese 28-minütige Präsentation ist über die Ressource "Focus on Cotton" im Plant Management Network verfügbar. Diese Ressource enthält mehr als 100 Webcasts sowie Präsentationen von einer Reihe von Konferenzen zu einem breiten Spektrum von Aspekten des Baumwollanbaumanagements: agronomische Praktiken, Krankheiten, Ernte und Entkörnung, Insekten, Bewässerung, Nematoden, Präzisionslandwirtschaft, Bodengesundheit und Ernte Fruchtbarkeit und Unkraut. Diese Webcasts stehen den Lesern Open Access (ohne Abonnement) zur Verfügung.

Die Homepage "Focus on Cotton" bietet auch Zugriff auf "Cotton Cultivated", eine Ressource von Cotton Incorporated, die Benutzern hilft, schnell die aktuellsten verfügbaren Informationen zur Baumwollproduktion zu finden. Diese und andere Ressourcen sind mit freundlicher Genehmigung von Cotton Incorporated unter http://www. Pflanzenmanagementnetzwerk. org/foco.

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Der Anbau und die Umweltauswirkungen von Pilzen

Das Wort Pilz kann für verschiedene Menschen in verschiedenen Ländern unterschiedliche Bedeutungen haben. Fachstudien zum Wert von Pilzen und deren Produkten sollten den Begriff Pilz klar definieren. Im weitesten Sinne ist „Pilz ein charakteristischer Fruchtkörper eines Makropilzes, der Sporen produziert, die entweder epigäisch oder hypogäisch sein können und groß genug sind, um mit bloßem Auge gesehen und von Hand gepflückt werden zu können.“ Daher müssen Pilze weder Mitglieder der Gruppe der Basidiomyceten sein, wie sie üblicherweise assoziiert werden, noch luftig, noch fleischig oder essbar. Diese Definition ist nicht perfekt, aber sie wurde als praktikabler Begriff akzeptiert, um die Anzahl der Pilze auf der Erde zu schätzen (ungefähr 16.000 Arten nach den Regeln des Internationalen Nomenklaturcodes). Die am häufigsten angebauten Pilze sind Saprophyten und sind heterotroph für Kohlenstoffverbindungen. Obwohl ihre Zellen Wände haben, enthalten sie kein Chlorophyll und können keine Photosynthese betreiben. Sie sind auch frei von vaskulärem Xylem und Phloem. Außerdem enthalten ihre Zellwände Chitin, das auch im Außenskelett von Insekten und anderen Gliederfüßern vorkommt. Sie nehmen O2 auf und geben CO2 ab. Tatsächlich können sie mit tierischen Zellen funktionell enger verwandt sein als Pflanzen. Sie unterscheiden sich jedoch sowohl von Pflanzen als auch von Tieren ausreichend und gehören zu einer separaten Gruppe im Pilzkönigreich. Sie erheben sich aus lignozellulosehaltigen Abfällen: dennoch werden sie reichlich und nahrhaft. Pilze können die Umweltbedingungen erheblich verbessern. Sie biosynthetisieren ihre eigene Nahrung aus landwirtschaftlichen Ernterückständen, die wie Sonnenenergie leicht verfügbar sind, andernfalls würden ihre Nebenprodukte und Abfälle Gesundheitsgefahren verursachen. Der verbrauchte Kompost/das verbrauchte Substrat könnte zum Züchten anderer Pilzarten, als Viehfutter, als Bodenverbesserer und Dünger und zur biologischen Umweltsanierung verwendet werden. Der Anbau von Pilzen reicht viele Jahrhunderte zurück Auricularia auricula-judae, Lentinula edodes, und Agaricus bisporus wurden zum Beispiel seit 600 n. Chr., 1100 n. Chr. und 1650 n. Chr. kultiviert. In den letzten drei Jahrzehnten hat das Interesse, die Popularität und die Produktion von Pilzen durch die weltweite Landwirtschaft dramatisch zugenommen. Die Anbaumethoden können eine relativ einfache landwirtschaftliche Tätigkeit beinhalten, wie bei Volvariella volvacea und Pleurotus pulmonarius div. stechangii (=P. sajor-caju), oder eine High-Tech-Industrie, wie bei Agaricus bisporus, Flammulina velutipes, und Hypsizygus marmoreus. In jedem Fall erfordert die kontinuierliche Produktion erfolgreicher Kulturen jedoch sowohl praktische Erfahrung als auch wissenschaftliche Kenntnisse.

Pilze können als Nahrungsmittel, Stärkungsmittel, Medikamente, Kosmetika und als natürliche Biokontrollmittel im Pflanzenschutz mit insektiziden, fungiziden, bakteriziden, herbiziden, nematoziden und antiphytoviralen Wirkungen verwendet werden. Der multidimensionale Charakter der globalen Pilzanbauindustrie, ihre Rolle bei der Bewältigung kritischer Probleme der Menschheit und ihre positiven Beiträge werden vorgestellt. Darüber hinaus können Pilze als Agenten zur Förderung eines gerechten Wirtschaftswachstums in der Gesellschaft dienen.Da die Lignozellulose-Abfälle in allen Teilen der Welt verfügbar sind, können sie richtig für den Anbau von Pilzen verwendet werden und könnten daher eine sogenannte weiße Agrarrevolution in weniger entwickelten Ländern und auf der ganzen Welt einleiten. Pilze zeigen einen großen Einfluss auf die Landwirtschaft und die Umwelt und haben ein großes Potenzial, einen großen sozioökonomischen Einfluss auf das menschliche Wohlergehen auf lokaler, nationaler und globaler Ebene zu erzielen.

Schlüsselwörter

Themen

Einführung

Der Pilzanbau ist nicht nur eine Quelle für nährstoffreiche, proteinreiche Nahrung, er kann auch zur Herstellung wirksamer Arzneimittel beitragen (Chang & Wasser, 2012 Wasser, 2010, 2014). Ein weiterer wichtiger Aspekt des Pilzanbaus ist es, Schadstoffe in der Umwelt zu reduzieren. Die Bioumwandlung von lignozellulosehaltiger Biomasse in Lebensmittel und nützliche Produkte hat einen erheblichen Einfluss auf die nationalen und regionalen Verschmutzungsniveaus und wird weiter zunehmen. (Chang, 1984 Chang & Buswell, 2003a Koutrotsios, Mountzouris, Chatzipavlidis & Zervakis, 2014). Bei der Bioremediation werden Pilzmyzelien verwendet, um Schadstoffe zu entfernen und abzubauen und schließlich die Schadstoffe zu absorbieren (Biosorptionsprozess), was eine weitere einflussreiche Rolle von Pilzen im Ökosystem darstellt (Dai, 2016 Miller, 2013 Stamets, 2005). Kultivierte Pilze sind mittlerweile auf der ganzen Welt beliebt. Im Jahr 2012 wurde die weltweite Gesamtproduktion von Speise- und Heilpilzen auf über 31 Millionen Tonnen geschätzt, was einem Wert von über 20 Milliarden US-Dollar entspricht (Chang & Wasser, 2012). Ohne nachteilige rechtliche, ethische oder sicherheitstechnische Auswirkungen hat diese Form der Biokonversionstechnologie nicht nur günstige sozioökonomische, ernährungsphysiologische und gesundheitliche Vorteile, sondern erhöht auch die Beschäftigungsmöglichkeiten (erhöht die Beschäftigungsmöglichkeiten) und hat positive Auswirkungen auf die Umwelt (Mshigeni & Chang, 2013) .

Was sind Pilze?

Pilze sind einzigartig, wie im folgenden Zitat beschrieben:

Ohne Blätter, ohne Knospen, ohne Blüten bilden sie Früchte als Nahrung, als Stärkungsmittel, als Medizin, die gesamte Schöpfung ist kostbar.

Pilze sind Teil einer Pilzbiota, die durch Wunder gekennzeichnet ist. Verschiedene Menschen aus verschiedenen Ländern haben unterschiedliche Definitionen eines Pilzes. Aus diesem Grund kann niemand eine Schätzung abgeben, wie viele Pilzarten es auf der Erde gibt. Eine breite Verwendung des Begriffs Pilz umfasst alle großen Pilze oder alle Pilze mit Stielen und Kappen oder alle großen fleischigen Pilze. Eine eingeschränktere Verwendung umfasst nur die größeren Pilze, die essbar und/oder medizinisch wertvoll sind. Die extremste Verwendung des Begriffs Pilz bezieht sich nur auf die essbaren Arten der Gattung Agaricus. Zum Beispiel wird die Pilzindustrie im Vereinigten Königreich und anderen westlichen Ländern zu fast 100 % von A. bisporus. Dies könnte zu der irrigen Annahme führen, dass dies die einzige Art ist, die als Pilz angesehen wird. Einige Branchen betrachten braune Pilze sogar als exotisch. Laut Mykologen gibt es Tausende verschiedener Pilzarten. Diese Spezialisten klassifizieren Pilze als eine Gruppe von Makropilzen, die größere, charakteristische Fruchtkörper haben (Chang & Miles, 1992). Nach der Definition von Chang und Miles (1992) ist ein Pilz im weiteren Sinne „ein Makropilz mit einem ausgeprägten Fruchtkörper. Sie können entweder epigäisch (oberirdisch wachsend) oder hypogen (vollständig im Boden wachsend) sein und groß genug sein, um mit bloßem Auge gesehen und von Hand gepflückt zu werden.“ Verschiedene Pilzarten können zu einem von zwei Stämmen im Unterreich Dikarya (gemeine Pilze) Basidiomycetes und Ascomycetes gehören. Dies spiegelt sich in einer Vielzahl von physikalischen Eigenschaften wider, einschließlich der relativen Essbarkeit. Diese Definition ist nicht perfekt, kann aber als Rahmen (Hawksworth, 2001) zur Schätzung der Anzahl der Pilze auf der Erde akzeptiert werden. Die häufigste Pilzart ist schirmförmig, mit einem Pileus (Kappe) und einem Stiel (Stiel), wie z Lentinula edodes (Abbildung 1). Andere Arten haben zusätzlich eine Volva (Tasse), Volvariella volvacea (Abbildung 2), oder nur ein Ring (Ring), Agarius campestris (Abbildung 3), oder haben beide, wie in Amanita muscaria, (Abbildung 4) und/oder haben nur Fruchtkörper, wie bei Kalahari-Trüffel, Terfezia pfeilii (Abbildung 5). Darüber hinaus haben einige Pilze die Form von biegsamen Bechern, andere sind rund wie Golfbälle. Einige haben die Form kleiner Keulen, einige ähneln Korallen, andere sind gelbe oder orange geleeartige Klumpen und einige ähneln sogar dem menschlichen Ohr. Tatsächlich sind ihre Formen und Formen zahllos und ihre Farben zeigen alle Elemente des Regenbogens. Ihre Zellwände enthalten Chitin, das auch im Außenskelett von Insekten und anderen Gliederfüßern vorkommt. Sie absorbieren O2 und CO . freisetzen2. Tatsächlich sind sie möglicherweise enger mit tierischen Zellen verwandt als mit Pflanzenzellen (Baldauf, Roger, Wenk-Siefert, & Doolittle, 2000 Dal Campo & Ruiz-Trillo, 2013 Feeney, Dwyer, Hasler-Lewis, Milner, Noakes, Rowe, et al., 2014 Steenkamp, ​​Wright & Baldauf, 2006).

Abbildung 1. Lentinus edodes, eine typische Pilzsorte mit Pileus und Stiel.

Figur 2. Volvariella volvacea, mit Pileus, Stiel und Volva.

Figur 3. Agarius campestris, mit Pileus, Stiel und Anulus.

Figur 4. Amanita muscaria, mit Pileus, Stiel, einem Ring und auch der bauchige Sockel mit mehreren konzentrischen Zonen weißer Schuppen geschmückt, die die Volva darstellen.

Abbildung 5. Terfezia pfeilii, nur mit Fruchtkörper.

Pilze haben keine Blätter und kein chlorophyllhaltiges Gewebe. Sie sind auch frei von vaskulärem Xylem und Phloem. Daher sind sie zur photosynthetischen Lebensmittelproduktion nicht in der Lage und verlassen sich stattdessen auf organisches Material, das von umgebenden grünen Pflanzen synthetisiert wird, einschließlich organischer Produkte, die in landwirtschaftlichen Ernterückständen enthalten sind. Die organischen Materialien, aus denen Pilze ihre Nahrung beziehen, werden als . bezeichnet Substrate. Sie verarbeiten ihre Nahrung, indem sie abbauende Enzyme absondern, die als Schlüssel zum Aufschließen und Zersetzen der komplexen Nahrungsmaterialien dienen, die in der Biomasse vorhanden sind, in der sie wachsen, um einfachere Verbindungen zu erzeugen, die absorbiert und dann in frisches neues Pilzgewebe umgewandelt werden können. Pilze haben keine echten Wurzeln, sondern verankern sich stattdessen durch ihre eng verwobenen fadenartigen Myzelien, die die Substrate besiedeln, ihre biochemischen Bestandteile abbauen und die hydrolysierten organischen Verbindungen für ihre eigene Ernährung absaugen. Diese Substratmaterialien reichen von zersetzendem Material in natürlichen Ökosystemen, vom Boden unter Waldböden bis hin zu Nebenprodukten und Abfällen aus Industrie, Haushalten und Landwirtschaft.

Die Struktur, die wir Pilz nennen, ist in Wirklichkeit nur der Fruchtkörper des Pilzes. Der vegetative Teil des Pilzes, genannt Myzel, besteht aus einem System von sich verzweigenden Fäden und schnurartigen Strängen – genannt Hyphen die sich durch den Boden, Kompost, Holzstämme oder anderes lignozellulosehaltiges Material verzweigen, in dem der Pilz wachsen kann. Nach einer Wachstumsphase und unter günstigen Bedingungen bildet das etablierte (gereifte) Myzel die Fruchtstruktur, die wir den Pilz nennen. In Bezug auf den menschlichen Nutzen können Pilze in vier Kategorien eingeteilt werden: (a) diejenigen, die fleischig und essbar sind, fallen in die Kategorie essbarer Pilze, wie z Agaricus bisporus (b) Pilze, von denen angenommen wird, dass sie medizinische Anwendungen haben, werden als Heilpilze bezeichnet, wie z Ganoderma lucidum (c) Pilze, von denen nachgewiesen wird, dass sie giftig sind oder vermutet werden, werden als giftige Pilze bezeichnet, wie z Wulstling phalloides und (d) eine sonstige Kategorie, die eine große Anzahl von Pilzen umfasst, deren Eigenschaften weniger genau definiert sind, kann vorläufig als „andere Pilze“ zusammengefasst werden. Sicherlich ist dieser Ansatz zur Klassifizierung von Pilzen nicht absolut und schließt sich nicht gegenseitig aus. Viele Arten von Pilzen sind nicht nur essbar, sondern besitzen auch stärkende und medizinische Eigenschaften.

Pilze können auch in verschiedene ökologische Gruppen eingeteilt werden. Die wichtigsten Gruppen sind saprophytisch und bodenbasiert (lebend von abgestorbenem organischem Material), Mykorrhiza (symbiotische Beziehung mit Pilzmyzelien und Wurzeln fast aller Grünpflanzen), holzig (lebend auf Holz von Bäumen oder anderen ligninhaltigen Substanzen, die teilweise auf lebende Pflanzen und werden als parasitär bezeichnet), entomogen (in Verbindung mit Insekten) und koprophile Pilze (die auf dem Mist verschiedener Tiere wachsen).

Pilze und Pilze im Allgemeinen sind weltweit extrem häufig und vielfältig. Jüngste Schätzungen der Zahl der Pilze auf der Erde reichen von 500.000 bis zu mehr als 5 Millionen Arten, mit einer allgemein akzeptierten Arbeitszahl von etwa 1,5 Millionen, die Anfang der 2000er Jahre veröffentlicht wurde (Hawksworth, 2001). Bis heute wird empfohlen, bis zu 3 Millionen Pilzarten zu akzeptieren (Blackwell, 2011). Mittlerweile beträgt die Gesamtzahl der beschriebenen Pilze aller Art derzeit 110.000 Arten. Die Zahl basiert auf der Gesamtzahl, die durch Addition der in der letzten Ausgabe des Wörterbuch der Pilze (Kirk, Cannon, David, & Stalpers, 2008) und anderen neueren Veröffentlichungen und umfasst alle traditionell von Mykologen untersuchten Organismen: Schleimpilze, Chromistanpilze, Chytridiaceenpilze, flechtenbildende Pilze, Fadenpilze, Schimmelpilze und Hefen. Davon bilden Pilze 16.000 Arten, berechnet aus den Wörterbuch der Pilze und andere Publikationen der letzten Jahre (Hawksworth, 2012 Kirk et al., 2008 Wasser, 2010). Aber die tatsächliche Zahl der Pilzarten auf der Erde wird derzeit auf 150.000–160.000 geschätzt, sodass der Wissenschaft bisher nur etwa 10 % der existierenden Pilzarten bekannt sind (Blackwell, 2011 Wasser, 2010). Eine Analyse der Fundorte, aus denen in den letzten 10 Jahren wissenschaftlich neue Pilze beschrieben und im Pilzindex katalogisiert wurden, ergab, dass etwa 60 % aller neu beschriebenen Pilze aus den Tropen stammen. Dies gilt auch für Pilze, insbesondere solche, die mit einheimischen Bäumen Ektomykorrhiza (symbiotische Wurzelverbände) bilden, obwohl in Europa und Nordamerika immer wieder neue Arten entdeckt werden. In verschiedenen tropischen Gebieten sind 22–55 % (teilweise bis zu 73 %) der Pilzarten noch nicht beschrieben (Hawksworth, 2012). Moderne Sequenzierungsmethoden legen nahe, dass bis zu 5 Millionen Pilzarten existieren. Daher würden wir mehr als 4.000 Jahre brauchen, um diese Pilzvielfalt zu beschreiben, basierend auf der gegenwärtigen Entdeckungsrate von etwa 1.200 neuen Arten pro Jahr, was einem Durchschnitt der letzten 10 Jahre entspricht. Zusammenfassend können wir davon ausgehen, dass Mykologen bis heute ungefähr 2 % der weltweiten Pilzbiota und etwa 10 % der weltweiten Pilzbiodiversität entdeckt haben, sodass der Großteil der Pilzbiodiversität immer noch verborgen bleibt.

Von den 1,5 Millionen geschätzten Pilzarten schätzt Hawksworth (2012), dass 160.000 Arten Fruchtkörper von ausreichender Größe und geeigneter Struktur produzieren, um als Makropilze angesehen zu werden. Diese können nach obiger Definition als Pilze bezeichnet werden. Von den anerkannten Pilzarten gelten etwa 7.000 Arten (50 %) als unterschiedlich genießbar, und mehr als 3.000 Arten aus 231 Gattungen gelten als erstklassige Speisepilze (Wasser, 2002, 2010 Wasser & Weis, 1999). In vielen Ländern werden jedoch nur etwa 200 der besten Speisepilze experimentell angebaut, 100 wirtschaftlich gezüchtet, etwa 60 kommerziell gezüchtet und mehr als 10 industriell hergestellt. Darüber hinaus gelten von den 16.000 bekannten Pilzarten etwa 700 als sichere Arten mit medizinischen Eigenschaften (Wasser, 2010). Die Zahl der giftigen Pilze beträgt ungefähr 500 Arten. Es sollte besonders betont werden, dass einige wild lebende, nicht identifizierte Pilze giftig und tödlich sein können. Wenn Sie sich also nicht ganz sicher sind, ob ein bestimmter Pilz essbar ist oder nicht, berühren Sie ihn nicht! Lass den unbekannten Pilz in Ruhe!

Der Anbau von Pilzen

Kurze Geschichte des Pilzanbaus

In der gesamten aufgezeichneten Geschichte gibt es immer wieder Hinweise auf die Verwendung von Pilzen als Nahrungsmittel und für medizinische Zwecke, und es überrascht nicht, dass der gezielte Anbau von Pilzen sehr früh begann. China kann sich rühmen, als erstes Land viele beliebte Pilzarten erfolgreich angebaut zu haben – zum Beispiel Auricularia auricula-judae (voraussichtliches Datum, 600 n. Chr.), Flammulina velutipes ( 800–900 n. Chr. ), Lentinula edodes ( 1000–1100 Anzeige ), Volvariella volvacea (1700 n. Chr.), und Tremella fuciformis (1800 n. Chr.). Vor den 1900er Jahren, Agaricus bisporus (1650 n. Chr. in Frankreich) war die einzige bedeutende, kommerziell kultivierte Pilzart, die nicht zuerst in China kultiviert wurde (Chang & Miles, 2004). Der weit verbreitete Einsatz mechanisierter Anbautechniken zur Gewinnung von Pilzen in großen Mengen für Lebensmittel, wie so viele andere landwirtschaftliche Großbetriebe, ist ein Phänomen des 20. Jahrhunderts. Agaricus bisporus ist ein beliebter Pilz in den westlichen Ländern, wo er verschiedentlich als Champignon, weißer Pilz, Zuchtpilz oder Champignon bekannt ist. Pilzanbautechniken wurden von Frankreich in andere europäische Länder, nach Nordamerika und vor kurzem in Länder auf der ganzen Welt eingeführt. Nach dem Zweiten Weltkrieg gab es einen großen Schub in der Produktion von Agaricus, und in den letzten Jahrzehnten ist auch die Produktion von Lentinula, Flammulina, und Pleurotus und in geringerem Maße Volvariella. (Chang & Buswell, 2008) Die Entwicklung der Champignonzüchtungstechnologie war maßgeblich für den Anstieg der Champignonproduktion verantwortlich. Im folgenden Abschnitt werden viele der Kultivierungstechniken beschrieben, die für verschiedene Pilze in verschiedenen Teilen der Welt entwickelt wurden.

Prinzipien der Pilzzucht und -produktion

Der Anbau von Pilzen reicht von einer relativ primitiven landwirtschaftlichen Tätigkeit bis hin zu einer hochtechnologischen Industrie. In jedem Fall erfordert die kontinuierliche Produktion erfolgreicher Kulturen jedoch sowohl praktische Erfahrung als auch wissenschaftliche Kenntnisse. Der Anbau von Pilzen ist sowohl eine Wissenschaft als auch eine Kunst. Die Wissenschaft wird durch Forschung entwickelt, die Kunst wird durch Neugier und praktische Erfahrung perfektioniert. Die Wachstumsdynamik von Pilzen beinhaltet einige Entwicklungsaspekte, die mit denen unserer üblichen landwirtschaftlichen Nutzpflanzen übereinstimmen. Zum Beispiel gibt es eine vegetative Wachstumsphase, in der die Myzelien stark wachsen, und eine reproduktive (fruchtende) Wachstumsphase, in der sich der schirmartige Körper entwickelt, den wir als reifen Pilz bezeichnen. Bei landwirtschaftlichen Pflanzen wie Sonnenblumen wird jedes weitere Wachstum der Spitzen verzögert, wenn die Pflanzen vom vegetativen Wachstum zum reproduktiven Wachstum wechseln, und die Pflanze wird als reif bezeichnet. Nachdem die vegetative (myzeliale) Phase ausgereift ist, wird der Pilzzüchter als Nächstes als Induktion der Fruchtbildung bezeichnet. Dies ist die Zeit, in der das Myzelwachstum an den Spitzen verlangsamt und durch die Regulierung bestimmter Umweltfaktoren umgeleitet werden sollte. Diese Faktoren, die allgemein als „Trigger“ oder „Umweltschocks“ bezeichnet werden, können das Einschalten des Lichts, die Bereitstellung von Frischluft, das Senken der Temperaturen, das Besprühen der Pilzbeete mit Wasser und in einigen Fällen die Reduzierung von Nährstoffen sein, um die Fruchtbildung auszulösen (Abbildung 6).

Abbildung 6. Die beiden Hauptphasen des Pilzwachstums und der Entwicklung: vegetative Phase und reproduktive Phase (modifiziert nach Chang, 2001). Auslöser für den Übergang von der vegetativen Phase in die reproduktive Phase sind die verschiedenen Umweltfaktoren, die für die Fruchtbildung wichtig sind. Die beiden gestrichelten Linien ohne Beschriftung können je nach kultivierten Pilzen Ernährungsfaktoren oder pH-Werte sein.

Obwohl die Kultivierungsprinzipien für alle Pilze allgemein ähnlich sind, können die praktischen Ansätze für verschiedene kultivierte Arten sehr unterschiedlich sein. Die Ansätze müssen an die örtlichen klimatischen Bedingungen, die verfügbaren Substrate und die verwendeten Pilzsorten angepasst und angepasst werden.

Die wichtigsten praktischen Schritte der Pilzzucht

Der Pilzanbau ist ein komplexes Geschäft, das Präzision erfordert. Tatsächlich ist es nicht so einfach, wie manche Leute oft locker annehmen. Sie fordert die Einhaltung präziser Verfahren. Die wichtigsten praktischen Schritte/Segmente der Pilzzucht, wie von Chang und Chiu (1992) und Chang und Mshigeni (2013) beschrieben, sind:

Auswahl einer akzeptablen Pilzart: Bevor die Entscheidung getroffen wird, einen bestimmten Pilz zu kultivieren, ist es wichtig festzustellen, ob diese Art organoleptische Eigenschaften besitzt, die für die einheimische Bevölkerung oder für den internationalen Markt akzeptabel sind, ob die geeigneten Substrate für den Anbau reichlich vorhanden sind und ob die Umweltanforderungen für Wachstum und Fruchtbildung kann ohne übermäßig kostspielige mechanische Kontrollsysteme erreicht werden.

Sicherstellung einer hochwertigen Fruchtkultur: Eine „Fruchtkultur“ ist definiert als eine Kultur mit der genetischen Fähigkeit, unter geeigneten Wachstumsbedingungen Fruchtkörper zu bilden. Die ausgewählte Stammkultur sollte hinsichtlich Ertrag, Geschmack, Textur, Fruchtzeit usw. akzeptabel sein.

Entwicklung eines robusten Pilzbruts: Ein Medium, durch das das Myzel einer Fruchtkultur gewachsen ist und das als Inokulum für „Samen“ für das Substrat bei der Pilzzucht dient, wird als „Pilzlaich“ bezeichnet. Wenn keine zufriedenstellende Ernte erzielt wird, kann dies oft auf einen nicht zufriedenstellenden Laich zurückgeführt werden. Auch die Beschaffenheit des Laichsubstrats muss berücksichtigt werden, da dies die Wachstumsgeschwindigkeit im Laichmedium sowie die Myzelwachstumsgeschwindigkeit und die Befüllung der Beete nach der Inokulation beeinflusst.

Vorbereitung von selektivem Substrat/Kompost: Während ein steriles Substrat, das frei von allen konkurrierenden Mikroorganismen ist, das ideale Medium für die Kultivierung von Speisepilzen ist, sind Systeme mit solch strenger Hygiene im Allgemeinen zu teuer und unpraktisch, um im großen Maßstab betrieben zu werden. Substrate für die Kultivierung von Speisepilzen erfordern normalerweise einen unterschiedlichen Grad an Vorbehandlung, um das Wachstum des Pilzmyzels zu fördern und andere Mikroorganismen praktisch auszuschließen. Das Substrat muss reich an essentiellen Nährstoffen sein, in für den Pilz leicht verfügbaren Formen und auch frei von giftigen Substanzen, die das Wachstum des Laichs hemmen. Feuchtigkeitsgehalt, pH-Wert und ein guter Gasaustausch zwischen dem Substrat und der Umgebung sind wichtige physikalische Faktoren, die berücksichtigt werden müssen.

Pflege des Myzels (Spawn) läuft: Nach der Kompostierung wird das Substrat in Beete gelegt, wo es in der Regel mit Dampf pasteurisiert wird, um potenzielle konkurrierende Mikroorganismen abzutöten.Nach dem Abkühlen des Komposts können die Laichen entweder über die Beetoberfläche ausgesät und dann fest an das Substrat gedrückt werden, um einen guten Kontakt zu gewährleisten, oder sie werden 2 bis 2,5 cm tief in das Substrat gesteckt. „Laichlauf“ ist die Phase, in der Myzelien aus dem Laich wachsen und in das Substrat eindringen. Ein gutes Myzelwachstum ist für die Pilzproduktion unerlässlich.

Frucht-/Pilzentwicklung: Unter geeigneten Umweltbedingungen, die von denen des Laichlaufs abweichen können, erfolgt die natürliche Keimung und anschließend die Fruchtkörperbildung. Das Auftreten von Pilzen tritt normalerweise in rhythmischen Zyklen auf, die „Flushes“ genannt werden.

Pilze sorgfältig ernten: Die Ernte erfolgt in unterschiedlichen Reifestadien, je nach Art, Verbraucherpräferenzen und Marktwert.

Wenn Sie einen kritischen Schritt/einen kritischen Abschnitt ignorieren, laden Sie zu Problemen ein, die zu einem erheblich geringeren Pilzerntenertrag und Pilzmarketingwert führen könnten.

Der kurze Hintergrund mit Referenzen für die Kultivierung einiger ausgewählter Pilze

Der Anbau von Pilzen umfasst eine breite Palette von Technologien. Die Wahl dieser Technologien hängt von der angebauten Art, den Substraten, dem verfügbaren Kapital usw. ab. Beispiele für sechs repräsentative Pilzarten werden hier vorgestellt: Agaricus bisporus, Lentinula eddoes, Pleurotus pulmonarius div. stechangii, Volvariela volvacea, Agaricus brasilienesis, und Ganoderma lucidum. In den letzten drei Jahrzehnten zusätzlich zu Agaricus Pilz, viele andere Arten wurden in größerem Maßstab kultiviert. Beim 19. Kongress der ISMS (International Society for Mushroom Science) vom 29. Mai bis 2. Juni 2016 in den Niederlanden war bemerkenswert, dass von den fast 120 eingereichten Vorträgen und Präsentationen etwa die Hälfte andere Pilze als Agaricus bisporus Pilz (Wach, 2016).

Agaricus bisporus

Agaricus bisporus (Champignon, Champignon, Abbildung 7) ist einfach der am häufigsten gezüchtete Pilz. In den westlichen Ländern hat sich der Anbau dieses Pilzes in den letzten 500 Jahren entwickelt, galt jedoch von Anfang an als riskantes Unterfangen als vorhersehbarer und kontrollierbarer industrieller Prozess, insbesondere in Frankreich, Großbritannien und den Niederlanden. Die Kultur dieses Pilzes hat seinen Ursprung in Paris (Frankreich) in Gebieten, in denen Pilze häufig auf gebrauchtem Kompost aus Melonenkulturen gewonnen wurden. Zu einem späteren Zeitpunkt wurde beobachtet, dass dieser Pilz ohne Licht wachsen kann. Daher wurde seine erfolgreiche Kultur in Höhlen durchgeführt (Delmas, 1978). Frankreich war bis zum Ausbruch des Zweiten Weltkriegs 1939 als Pilzzüchter weltweit führend. Von diesem Zeitpunkt an haben die Vereinigten Staaten die beherrschende Stellung eingenommen. Die Pilzzuchtmethode im Standardhaus wurde im englischsprachigen Raum entwickelt und übernommen. Darüber hinaus wird in westlichen Ländern der Anbau von Agaricus Mushroom ist ein professionelles Geschäft und für Großbauern ein Industrieunternehmen. Die Verbesserungen der Anbautechniken, z.B. Trennung von Wärmeräumen von Anbauräumen, Beettiefe, Kompost, Laichen und Laichen, Gehäuse, Pflanzenmanagement, Schädlings- und Krankheitsbekämpfung, Ernte u sondern auch die Pilzqualität verbessert. Ein weiterer Schritt war die Verwendung von Hybridsorten, die es den Züchtern ermöglicht haben, die Qualitätspilze zu produzieren, die für die Ausweitung des Inlands- und Exportverkaufs von frischen Champignons erforderlich sind. Diese innovativen Veränderungen mussten expandieren und den sich ändernden Bedürfnissen der Märkte gerecht werden. In nicht geringem Maße kann diese bemerkenswerte Leistung in der modernen industriellen Entwicklung von Pilzen den Beiträgen der intensiven Forschung zugeschrieben werden, die in Labors, Zentren und Stationen für die Pilzzucht durchgeführt wurde. (z. B. PB Flegg und D. Wood, Glasshouse Crops Research Institute, Littlehampton, UKG Fritsche und LJ Van Griensven, Mushroom Research Institute, Horst, Holland DJ Royse und IC Schisler, Department of Plant Pathology, Pennsylvania State University, Philadelphia, PA) .

Die Besonderheiten dieses Pilzes wurden durch die wiederholten praktischen Experimente von Forschern wie San Antonio (1975) Chang und Hayes (1978) Van Griensven (1988) Quimio, Chang und Royse (1990) und Kaul und Dhar (2007) ). Der Kompostierungsprozess für Agaricus Der Anbau ist hier von besonderem Interesse als grundlegende Veranschaulichung der pilzbasierten Landwirtschaft (Buth, 2016 Hayes, 1977 Hilkens, 2016 Nair, 1993).

Abbildung 7. Agaricus Pilze, die auf Pferdemistkompost angebaut werden.

Unter Kompostierung versteht man im Allgemeinen das Aufschichten von Substraten über einen bestimmten Zeitraum und die Veränderungen durch die Aktivitäten verschiedener Mikroorganismen, die dazu führen, dass sich das kompostierte Substrat chemisch und physikalisch vom Ausgangsmaterial unterscheidet. Dies wird manchmal als Festphasenfermentation bezeichnet. Zwei Arten der Kompostierung werden allgemein beschrieben. Eine Art beinhaltet die Zersetzung von Haufen organischer Abfälle und die anschließende Ausbringung des Rückstands auf den Boden. Ziel dieser Art der Kompostierung ist es, auf hygienische Weise sowohl das Volumen als auch den Kohlenstoff- und Stickstoffanteil der organischen Abfälle so zu reduzieren, dass sie für die Düngung des Bodens zur Verbesserung des Pflanzenwachstums geeignet sind. Organische Abfälle mit hohem C:N-Verhältnis (z. B. Stroh) können, wenn sie ohne Kompostierung direkt in den Boden gegeben werden, zu einem vorübergehenden Stickstoffmangel führen, der dann zu einer Minderung des Ertrags der Pflanzen führt.

Die Rolle der zweiten Kompostierung ist die Produktion eines selektiven Substrats, das vorzugsweise das Wachstum des Pilzmyzels unterstützt. Die Grundlage dieser Selektivität kann jedoch weder einem Faktor noch einem Aspekt des Gesamtsystems zugeschrieben werden. Die physikalischen, chemischen und biologischen Aspekte der Kompostierung sind grundsätzlich miteinander verbunden, können aber zur Erleichterung der Untersuchung und Diskussion künstlich getrennt werden.

Pilzzüchter verwenden ihren Seh-, Geruchs- und Tastsinn, um den Fortschritt des Kompostierungsprozesses und die Qualität des Endprodukts zu beurteilen. Die groben Eigenschaften von Kompost, die gewöhnlich als „Struktur“ bezeichnet werden, resultieren aus einer Reihe komplexer physikalischer, chemischer und mikrobieller Prozesse, die die Kompostierung umfassen (Nair, 1993).

Die Kompostierung wird in Übereinstimmung mit gut dokumentierten kommerziellen Verfahren hergestellt (Chang & Hayes, 1978 Kaul & Dhar, 2007 Van Griensven, 1988). In Phase I des Prozesses (Outdoor-Kompostierung) werden lokal verfügbare Rohstoffe in Haufen angeordnet, die periodisch gewendet und bewässert werden. Der anfängliche Abbau der Rohstoffe durch Mikroorganismen erfolgt in Phase I. Diese Phase ist in der Regel innerhalb von 9 bis 12 Tagen abgeschlossen, wenn die Materialien biegsam, dunkelbraun und wasserhaltig geworden sind. Normalerweise riecht es stark nach Ammoniak. Die Belüftung – eine gute Sauerstoffversorgung – wurde kürzlich als signifikant wichtig im Phase-I-Kompost erkannt (Buth, 2016). Phase II (Innenfermentation) ist die Pasteurisierung, bei der unerwünschte Organismen aus dem Kompost entfernt werden. Dies erfolgt in einem Dampfraum, in dem die Lufttemperatur für mindestens 4 Stunden auf 60 °C gehalten wird. Die Temperatur wird dann je nach Beschaffenheit des Komposts für 8 bis 72 Stunden auf 50°C gesenkt. CO2 wird bei 1,5 bis 2 % gehalten und der Ammoniakgehalt fällt unter 10 PPM. Nach der Kompostierung der Phase II wird das Substrat für auf 30 °C abgekühlt A. bitorquis und auf 25°C für A. bisporus zum Laichen. Produktion von Phase-III- oder Phase-IV-Komposten für den Anbau Agaricus Pilze waren in den letzten Jahren in den westlichen Ländern eine fortschrittliche technologische Entwicklung. Die Produktion von Phase-III-Kompost ist ein Phase-II-Kompost-Laichverfahren, das in einem Bulk-Tunnel läuft und bei Lieferung an den Züchter für die Verrohrung bereit ist. Wenn der Phase-III-Kompost dann umhüllt wird und sich der Laich zu einer Deckschicht entwickelt, bevor er an die Anbaueinheit oder an die Erzeuger geliefert wird, wird er als Phase-IV-Kompost bezeichnet. Die Erfolge der Bulk-Phase III und Phase IV hängen stark von der Qualität der Phase-I- und Phase-II-Prozesse ab.

Die Kompostierung der Phase II in den Regalen produziert durchschnittlich 4,1 Ernten pro Jahr. Seit 1999 ernten Züchter, die Phase-III-Produktion verwenden, durchschnittlich 7,1 Ernten pro Jahr. In den letzten Jahren kann Phase IV 10–12 Ernten pro Jahr erzeugen (Dewhurst, 2002, Lemmers, 2003). Guter Kompost ist daher für die Unterstützung des Anbaus von entscheidender Bedeutung und macht 85 % der Leistung für die Pilzproduktion aus (Heythuysen, 2015).

Lentinula edodes

Lentinula edodes (Xiang-gu, Shiitake, Eichenpilz, Abbildung 8) ist aus produktionstechnischer Sicht einer der wichtigsten Speisepilze der Welt und der beliebteste Pilz, der in China, Japan und einigen anderen asiatischen Ländern angebaut wird. Dieser Pilz wird seit langem wegen seines einzigartigen Geschmacks und Aromas und als medizinisches Stärkungsmittel geschätzt. Sie kann entweder auf Holzstämmen oder auf synthetischen Substratstämmen kultiviert werden (Chang & Miles, 2004 Quimio et al., 1990 Stamets, 2000).

Abbildung 8. Lentinula edodes auf synthetischen Sägemehlstämmen angebaut.

Lentinula edodes ist eine Art Holzfäulepilz. In der Natur wächst er auf abgestorbenen Baumstämmen oder -stümpfen. Im Allgemeinen besteht das Holz für das Pilzwachstum aus Rohprotein, 0,38 % Fett, 4,5 % löslicher Zucker, 0,56 % Gesamtstickstoff, 0,148 % Zellulose, 52,7 % Lignin, 18,09 % und Asche, 0,56 %. Im Allgemeinen sollte das C/N im Substrat im Bereich von 25 bis 40:1 im vegetativen Wachstumsstadium und zwischen 40 und 73:1 im Reproduktionsstadium liegen. Ist die Stickstoffquelle in der Fortpflanzungsphase zu reich, werden Fruchtkörper des Pilzes meist nicht gebildet und entwickelt.

Die optimale Temperatur für die Sporenkeimung beträgt 22–26 °C. Die Temperatur für das Myzelwachstum liegt im Bereich von 5–35 °C, die optimale Temperatur liegt jedoch bei 23–25 °C. Allgemein gesagt, L. edodes gehört zu den Niedertemperaturpilzen, die Anfangs- und Entwicklungstemperatur der Fruchtkörperbildung liegt im Bereich von 10–20 °C und die optimale Fruchtbildungstemperatur für die meisten Pilzsorten liegt bei etwa 15 °C. Einige Sorten können bei höheren Temperaturen von 20–23 ºC Früchte tragen. Diese Hochtemperaturpilze wachsen normalerweise schneller und haben eine größere und dünnere Kappe (Pileus) und einen dünnen und langen Stiel (Stiel). Ihre Fruchtkörper lassen sich leicht öffnen und werden zu flachen Pilzen, die als minderwertig gelten. Der optimale pH-Wert des Substrats, das zur Herstellung des Pilzbeutels/-logs verwendet wird, beträgt etwa 5,0–5,5 (Chang & Miles, 2004, Stamets, 2000).

Nährmedien und Vorbereitung: Der Pilz kann je nach Kultivierungszweck auf einer Vielzahl von Nährmedien und auf verschiedenen Agar-Formulierungen, sowohl natürlichen als auch synthetischen, wachsen. Synthetische Medien sind oft teuer und zeitaufwendig in der Herstellung, daher werden sie nicht allgemein für Routinezwecke verwendet.

Der Kartoffel-Dextrose-Agar (PDA) ist das einfachste und beliebteste Medium zum Züchten des Pilzmyzels. Es wird wie folgt zubereitet:

Zutaten: Kartoffelwürfel 200 g Dextrose (oder gewöhnlicher weißer Rohrzucker), 20 g Agarpulver (oder Agarriegel), 20 g und destilliertes Wasser (oder Leitungswasser) 1 Liter.

Verfahren: Geschälte Kartoffeln werden gewaschen, gewogen und in Würfel geschnitten. Sie werden in einer Kasserolle mit mindestens einem Liter Wasser gekocht, bis sie weich werden (ca. 15 Minuten). Die Kartoffeln werden entfernt und der Brühe wird Wasser hinzugefügt, um genau 1 Liter zu ergeben. Die Brühe wird in die Kasserolle zurückgeführt und Dextrose und der Agar hinzugefügt. Die Lösung wird erhitzt und gelegentlich gerührt, bis der Agar geschmolzen ist. Die heiße Lösung wird dann in saubere flache Flaschen gegossen. Bei Rein- oder Stammkulturen werden die Reagenzgläser mit mindestens 10 ml der Flüssigagarlösung gefüllt. Die Flaschen oder Reagenzgläser werden mit Watte verstopft. Wenn Petrischalen verfügbar sind, können diese verwendet werden, um Myzelpfropfen für die Inokulation von Mutterbrut herzustellen.

Die L. edodes Pilz wird sowohl im Cottage- als auch im kommerziellen Maßstab hergestellt. Der folgende Abschnitt skizziert einige der Probleme, die mit den verschiedenen Anbaustilen verbunden sind.

Anbau im Cottage-Maßstab: Für die Zusammensetzung des Substrats gibt es viele Formeln. Die Zutaten können von Ort zu Ort und Land zu Land variieren, abhängig von den verfügbaren Rohstoffen und den lokalen klimatischen Bedingungen. Im Allgemeinen wird nach dem Mischen der trockenen Zutaten von Hand oder mit einem mechanischen Mischer der Mischung Wasser zugesetzt, so dass die Endfeuchte des Substrats zwischen 55% und 60% liegt, je nach Wasseraufnahmefähigkeit des Sägemehls. Die Zutaten werden dann in autoklavierbare Polypropylen- oder High-Density-Polyethylenbeutel verpackt. Obwohl sie teurer sind, sind Polypropylenbeutel am beliebtesten, da Polypropylen eine größere Klarheit bietet als Polyethylen. Nach dem Befüllen der Säcke (1,5 bis 4 kg Feuchtgewicht) mit Substrat kann das Sackende entweder mit Schnüren verschlossen oder mit Wattestopfen verschlossen werden. Als Referenz werden hier vier Formeln bei der Vorbereitung des Substrats für die Pilzzucht genannt: (a) Sägemehl 82 %, Weizenkleie 16 %, Gips 1,4 %, Kaliumphosphat, Dibasisches 0,2 % und Kalk 0,4 % (b) Sägemehl 54 %, verbrauchter Kaffeesatz 30 %, Weizenkleie 15 % und Gips 1 % (c) Sägemehl 63 %, Maiskolbenpulver 20 %, Weizenkleie 15 %, Calciumsuperphosphat 1 % und Gips 1 % (d) Sägemehl 76 %, Weizenkleie 18 %, Maispulver 2 %, Gips 2 %, Zucker 1,2 %, Calciumsuperphosphat 0,5 % und Harnstoff 0,3 %.

Anbau im kommerziellen Maßstab: Im Allgemeinen kann der Betrieb Eichenholz oder ein anderes Hartholz-Sägemehl verwenden, um den Pilz zu züchten. Die grundlegenden Schritte sind (a) das Mischen von Sägemehl, Nahrungsergänzungsmitteln und Wasser (b) Verpacken der Mischung (c) Autoklavieren der Beutel auf 121 °C und Abkühlen der Beutel (d) Beimpfen und Versiegeln der Beutel (e) Inkubieren für 90 Tage bis eine vollständige Besiedelung der Sägemehlmischung zu erreichen, mit anderen Worten, um das Myzel für eine schnelle Fruktifizierung zu ermöglichen (f) die kolonisierten und etablierten Sägemehlstämme/Säcke/Blöcke 6-mal in einem 21-Tage-Zyklus bei 16 bis 18 °C zu befruchten und (g) Ernten, Clip-Schritte, Sortieren, Boxen und Kühlhaus für den Frischmarkt oder Ernten, Trocknen, Schneiden von Schritten, Sortieren und erneutes Trocknen vor der Box für den Trockenmarkt.

Die in der Produktion verwendete Hauptausrüstung besteht aus Mischer/Förderband, Autoklav, Gaskessel, Kühltunnel, Laminar-Flow-Kabinett, Beutelverschließer, Luftkompressor zur Befeuchtung, Regale zum Inkubieren.

Die Inkubation kann in zwei Räumen und in zwei Versandbehältern erfolgen. Die beiden Versandbehälter können in der Nähe der Fruchträume aufgestellt werden. Die Temperatur während der Inkubation wird zwischen 18 und 25 ºC gehalten.

Die Fruchtbildung kann in sechs Räumen erfolgen, so dass die Blöcke / Stämme als Einheit bewegt werden können. Durch die Aufteilung können Blöcke in jedem Raum einem Zyklus aus feuchter Kälte, feuchter Hitze und trockener Hitze ausgesetzt werden.

Pleurotus pulmonarius var. stechangi

Pleurotus pulmonarius div. stechangii (=P. sajor-caju) (Changs Austernpilz) ist vergleichbar mit den Hochtemperaturarten in der Gruppe der Pleurotus (Austern-)Pilze, mit hohen Temperaturen, die für die Befruchtung erforderlich sind. Dieser Pilz hat eine vielversprechende Aussicht in tropischen und subtropischen Gebieten. Seine Kultivierung ist mit relativ unkomplizierten Verfahren einfach (Chang & Miles, 2004 Kaul & Dhar, 2007 Zmitrovich & Wasser, 2016, Abbildung 9).

Abbildung 9. Pleurotus pulmonarius div. stechangii auf Getreidestrohsubstrat gewachsen.

Die Temperatur für das Myzelwachstum beträgt 10–35 ºC. Die optimale Wachstumstemperatur des Myzels beträgt 23–28 ºC. Die optimale Entwicklungstemperatur des Fruchtkörpers liegt bei 18–24 ºC. Der optimale pH-Wert des Substrats, das zur Herstellung des Pilzbeutels/-betts verwendet wird, beträgt 6,8–8,0. Das C/N-Verhältnis im Substrat liegt im Bereich von 30–60:1. Für die Entwicklung der Fruchtkörper sind eine große Luftzirkulation und angemessenes Licht erforderlich.

Laichsubstrat: (a) Weizenkorn + 1,5 % Gips oder Kalk (b) Baumwollsaatschale, 88 % Weizenkleie, 10 % Zucker, 1 % und Gips, 1 % (c) Sägemehl, 78 % Weizenkleie, 20 % Zucker, 1 % und Gips, 1 % (d) Sägemehl, 58 % verbrauchter Kaffeesatz/ausgelaufene Teeblätter, 20 % Wasserhyazinthe/Getreidestroh, 20 % Zucker, 1 % und Gips, 1 %.

Kultursubstrat: (a) Baumwollsaatschale, 95 % Gips, 2 % Kalk, 1 % und Calciumsuperphosphat, 2 % (b) Reisstroh, 80 % Baumwollabfälle, 18 % Gips, 1 % und Kalk, 1 % (c) Wasser Hyazinthe, 80% Getreidestroh 17%, Gips, 2% und Kalk, 1%.

Zu Demonstrationszwecken kann dieser Pilz genährt werden, um in eine baumartige Form zu wachsen (Abbildung 10). Die erfolgreich getestete Kultivierungsmethode sieht wie folgt aus: Als Substrat werden Baumwollabfälle oder Reisstroh gemischt mit Wasserhyazinthe verwendet. Reißen Sie große Baumwollreste in kleine Teile oder schneiden Sie Stroh und Wasserhyazinthe in kleine Segmente. 2 % (w/w) Kalk hinzufügen und mit ausreichend Wasser mischen, um einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 60–65 % zu erreichen. Stapeln Sie die Materialien, decken Sie sie mit Plastikfolien ab und lassen Sie sie über Nacht stehen. Laden Sie das Substrat zum Pasteurisieren in kleine Körbe oder auf Regale oder kochen Sie das Substrat 15 Minuten lang mit kochendem Wasser. Nach dem Abkühlen auf ca. 25 °C ca. 2 % (w/w) Spawn gründlich mit dem Substrat mischen und in Säulen mit 60 cm langen Röhrchen mit Hartplastik (PVC)-Rohr von 100 cm (4 cm Durchmesser) packen wie zentrale Stütze und Plastikfolien als äußere Umhüllung (Chang, Lau & Cho, 1981).

Abbildung 10. Robustes Wachstum von Pleurotus pulmonarius div. stechangii als Pilzbaum.

Inkubieren Sie diese Säulen bei etwa 24 bis 28 °C, vorzugsweise im Dunkeln. Wenn das Myzel des Pilzes nach drei bis vier Wochen die gesamte Substratsäule verästelt hat, entfernen Sie die Plastikhülle und schalten Sie weißes Licht ein. Gelegentlich muss gewässert werden, damit die Oberfläche nicht austrocknet. Nach etwa drei bis vier Tagen beginnen weiße Primordien auf der gesamten Oberfläche zu erscheinen. Nach weiteren zwei bis drei Tagen ist die Pleurotus Pilze sind bereit für die Ernte. Während der Erntezeit ist das Gießen sehr wichtig, wenn viele Spülungen erforderlich sind.

Volvariella volvacea

Volvariella volvacea (Pastetchenstrohpilz, Chinesischer Pilz, Abbildung 11) ist ein Pilz der Tropen und Subtropen und wird seit vielen Jahren in China und in südostasiatischen Ländern traditionell in Reisstroh kultiviert (Chang, 1965). 1971 wurden erstmals Baumwollabfälle als Heizmaterial für den Anbau des Strohpilzes eingeführt (Yau & Chang, 1972). 1973 hatten Baumwollabfälle das traditionelle Reisstroh für den Pilzanbau vollständig ersetzt (Chang, 1974).Dies war ein Wendepunkt in der Geschichte des Strohpilzanbaus, da der Baumwollabfallkompost durch den Pasteurisierungsprozess den Anbau des Pilzes zu einem industriellen Maßstab brachte – zuerst in Hongkong und dann in Taiwan, Thailand und China. Für die Kultivierung des Pilzes, der in Temperaturbereichen von 28 bis 36 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 75–85 % gedeiht, werden verschiedene Techniken angewendet. Ausführliche Beschreibungen der verschiedenen Methoden geben Chang und Miles (2004), Kaul und Dhar (2007) sowie Quimio et al. (1990). Die Wahl der Technologien hängt in der Regel von den persönlichen Vorlieben, der Verfügbarkeit von Substraten und der Menge der verfügbaren Ressourcen ab. Während für die Produktion des Pilzes im industriellen Maßstab eine ausgefeiltere Indoor-Technologie empfohlen wird, sind die meisten anderen Technologien kostengünstig und für die Entwicklung des ländlichen Raums geeignet, insbesondere wenn die Produktion auf Gemeindeebene etabliert wird.

Abbildung 11. Verschiedene Stadien der Fruchtkörper des Strohpilzes (Volvariella volvacea) auf Baumwollabfällen als Substrat angebaut.

Agaricus brasiliensis

In den vergangenen Jahren, A. brasiliensis (Royal Sun Agaricus, Himematuatake, Abbildung 12), früher genannt A. blazei Murrill (Wasser, Didukh, Amazonas, Nevo, Stamets, & da Eira, 2002) hat sich schnell zu einem beliebten Pilz entwickelt. Er hat sich nicht nur als wohlschmeckender und sehr nahrhafter Pilz, sondern auch als wirksamer Vitalpilz, insbesondere für antitumoraktive Polysaccharide, erwiesen.

Abbildung 12. Verschiedene Stadien von Agaricus brasiliensis Pilz in Strohkompost mit Fallerde gezüchtet.

A. brasiliensis entstand als wilder Pilz im Südosten Brasiliens, wo er von den Menschen als Teil ihrer Ernährung verzehrt wurde. Die Kultur des Pilzes wurde 1965 nach Japan gebracht, und 1978 wurde ein Versuch unternommen, diesen Pilz kommerziell zu kultivieren. 1992 wurde dieser Pilz für den kommerziellen Anbau nach China eingeführt (Chang & Miles, 2004).

A. brasiliensis gehört zu den sogenannten Mitteltemperaturpilzen. Die Wachstumstemperatur für Myzel liegt zwischen 15 und 35 °C und die optimale Wachstumstemperatur liegt zwischen 23 °C und 27 °C. Die Fruchttemperatur kann zwischen 16 °C und 30 °C liegen, und die optimale Entwicklungstemperatur der Fruchtkörper beträgt 18 °C bis 25 °C. Die ideale Luftfeuchtigkeit für Deckerde beträgt 60–65%. Die Luftfeuchtigkeit in einem Pilzhaus bevorzugt 60–75 % für das Myzelwachstum und 70–85 % für die Fruchtkörperbildung und -entwicklung. Der optimale pH-Wert des Komposts, der zur Herstellung des Pilzbettes verwendet wird, beträgt 6,5–6,8. Der optimale pH-Wert der Deckerde beträgt 7,0. Für die Entwicklung der Fruchtkörper ist eine gute Luftzirkulation erforderlich. Diese Bedingungen ähneln denen für den Anbau von A. bisporus. Unter natürlichen Bedingungen kann der Pilz für zwei Ernten pro Jahr angebaut werden. Jede Ernte kann drei Flushes ernten. Je nach lokalem Klima kann der Landwirt die Laichzeit im Jahr bestimmen, um innerhalb von 50 Tagen nach dem Laichen Pilze zur Ernte zu haben.

Vorbereitung des Pilzbettes (Stamets, 2000): A. brasiliensis ist eine Pilzart, die zu den Strohpilzen gehört und bevorzugt auf zellulosereichem Substrat wächst. Als Hauptbestandteil können die Abfälle/Nebenprodukte der Agrarindustrie wie Reisstroh, Weizenstroh, Bagasse (gepresste Zuckerrohrrückstände), Baumwollsaatschalen, Maisstängel, Sorghumstängel und sogar Wildgräser verwendet werden des Komposts zur Kultivierung des Pilzes. Es ist zu beachten, dass diese Materialien zuerst luftgetrocknet und dann mit Rinderdung, Geflügelmist und einigen chemischen Düngemitteln gemischt werden müssen. Die folgenden Formeln zur Herstellung von Kompost dienen nur als Referenz. Sie sollten entsprechend den lokal verfügbaren Materialien und klimatischen Bedingungen modifiziert werden: (a) Reisstroh, 70 % luftgetrockneter Rinderdung, 15 % Baumwollsaatschalen, 12,5 % Gips, 1 % Calciumsuperphosphat, 1 % und Harnstoff, 0,5 % ( b) Maisstängel, 36 % Baumwollsaatschalen, 36 % Weizenstroh, 11,5% Hühnertrockenmist, 15 % Calciumcarbonat, 1 % und Ammoniumsulfat oder Harnstoff, 0,5 % (c) Reisstroh, 90,6 % Reiskleie, 2,4 % Geflügel Kot, 3,6 % gelöschter Kalk, 1,9 % Superphosphat, 1,2 % und Ammoniumsulfat/Harnstoff, 0,3 % (d) Bagasse, 75 % Baumwollsaatschalen, 13 % Geflügelkot, 10 % Superphosphat, 0,5 % und gelöschter Kalk, 1,5 %.

Ganoderma lucidum

Obwohl der medizinische Wert von G. lucidum (lingzhi, Reishi, Abbildung 13) wird in China seit mehr als 2.000 Jahren geschätzt, der Pilz wurde in der Natur selten gefunden. Diese mangelnde Verfügbarkeit war maßgeblich dafür verantwortlich, dass der Pilz so hoch geschätzt und teuer war. In der Antike wurde in China jede Person, die den Pilz aus der natürlichen Umgebung pflückte und ihn einem hochrangigen Beamten überreichte, normalerweise gut belohnt (Chang & Miles, 2004).

Abbildung 13. Die Fruchtkörper von Ganoderma lucidum auf kurzen Holzsegmenten angebaut, die dann zur Fruchtbildung in die Bodenbasis eingegraben wurden.

Die künstliche Kultivierung dieses wertvollen Pilzes gelang Anfang der 1970er Jahre erfolgreich und seit 1980 insbesondere in China die Produktion von G. lucidum hat sich rasant entwickelt. Gegenwärtig sind die am weitesten verbreiteten Verfahren für die kommerzielle Produktion das Holzstamm-, Kurzholzsegment-, Baumstumpf-, Sägemehlsack- und Flaschenverfahren (Chang & Buswell, 1999 Stamets, 2000 Hsu, 1994 Mizuno et al., 1995).

Zu den Anbaumethoden für Rundholz gehört die Verwendung von Naturstämmen und Baumstümpfen, die direkt unter natürlichen Bedingungen mit Laich beimpft werden. Die dritte alternative Technik beinhaltet die Verwendung von sterilisierten kurzen Stämmen mit einem Durchmesser von etwa 12 cm und einer Länge von etwa 15 cm, die einen guten Myzellauf ermöglichen. Dieses Verfahren sorgt für einen kurzen Wachstumszyklus, eine höhere biologische Effizienz, eine gute Qualität der Fruchtkörper und folglich einen überlegenen wirtschaftlichen Nutzen. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch aufwendiger und die Herstellungskosten viel höher als bei natürlichen Rundholz- und Baumstumpfverfahren. Für dieses Produktionsverfahren sollten die Rundhölzer aus Laubbäumen, vorzugsweise aus Eichen, hergestellt werden. Das Fällen der Bäume erfolgt in der Regel in der Ruhezeit, also nach der Entlaubung im Herbst und vor dem Austrieb der neuen Blätter im darauffolgenden Frühjahr. Der optimale Feuchtigkeitsgehalt des Stammes liegt bei ca. 45–55 %. Die Ablaufroutine für die Kurzholz-Anbaumethode ist wie folgt: Auswahl und Fällen des Baumes Sägen/Schneiden des Stammes in kurze Segmente Übergabe der Segmente in Plastiktüten Sterilisation Beimpfung Laich Eingraben des Stammes in Erde Pflege der Fruchtkörper während der Entwicklung vom Stecknadelkopfstadium bis zur Reife Ernte der Fruchtkörper Trocknung der Fruchtkörper durch elektrische Trockner Verpackung. Es sollte beachtet werden, dass die vorbereiteten Stämme/Segmente normalerweise in einem Gewächshaus oder Plastikschuppen in Erde eingegraben werden. Der Boden sollte optimale Drainage-, Luftdurchlässigkeits- und Wasserrückhaltebedingungen ermöglichen, aber übermäßige Feuchtigkeit sollte vermieden werden.

Beispiele für Kultursubstrate, bei denen Plastiktüten oder -flaschen als Behälter verwendet werden, umfassen Folgendes (bitte beachten Sie, dass diese Beispiele nur zu Referenzzwecken dienen und je nach den ausgewählten Stämmen und den an verschiedenen Orten verfügbaren Materialien modifiziert werden können): (a) Sägemehl, 78% Weizenkleie, 20% Gips, 1% und Sojabohnenpulver, 1% (b) Bagasse, 75% Weizenkleie, 22% Rohrzucker, 1% Gips, 1% und Sojabohnenpulver, 1% (c) Baumwollsaatschalen , 88 % Weizenkleie, 10 % Rohrzucker, 1 % und Gips, 1 % (d) Sägemehl, 70 % Maiskolbenpulver, 14 % Weizenkleie, 14 % Gips, 1 % und Getreidestrohasche, 1 % (e) Maiskolbenpulver, 78 % Weizen-/Reiskleie, 20 % Gips, 1 % und Strohasche, 1 %. Nach der Sterilisation können die Plastiktüten zur Fruchtbildung horizontal auf Beete oder den Boden gelegt werden.

Rasante Expansion der Pilzindustrie im späten 20. Jahrhundert

Es wurde festgestellt, dass eine ausgewogene Ernährung und ein aktiver Lebensstil in einer freundlichen Umgebung dazu beitragen können, ein Leben lang eine optimale Gesundheit zu erreichen. Die Verwendung von Pilzen als Diättherapie zur Erhaltung oder Verbesserung der Gesundheit oder zur Behandlung von Krankheiten wurde bereits vor 2.000 Jahren von einfachen Menschen und am kaiserlichen Hof von China verwendet (Xue & O’Brien, 2003). Das Pyramidenmodell der Verwendung von Pilzen (Abbildung 14) entspricht voll und ganz einem alten chinesischen Sprichwort „Medizin und Nahrung haben einen gemeinsamen Ursprung“. Diese Aussage trifft insbesondere auf Pilze zu, deren ernährungsphysiologische Eigenschaften und tonisierende Wirkungen als Nutrazeutika (Chang & Buswell, 1996) oder als Nahrungsergänzungsmittel (DS) und medizinische Eigenschaften seit langem anerkannt sind (Wasser, 2010). Die menschliche Gesundheit kann in drei Zustände eingeteilt werden: Gesundheit, Untergesundheit und Krankheit. Pilze können hauptsächlich als Nahrung für einen gesunden Zustand, als Medizin für Krankheiten und als DS für einen untergesunden Zustand sowie sowohl für gesunde als auch für kranke Zustände verwendet werden (Chang & Wasser, 2012).

Abbildung 14. Ein Pyramidenmodell der Verwendung von Pilzen (Industrie).

Seit dem Ende des Zweiten Weltkriegs hat die Pilzproduktion in landwirtschaftlichen Industrien stetig zugenommen. Tabelle 1 zeigt die Weltproduktion von gezüchteten Speisepilzen über mehrere Jahre. 1990 betrug die Gesamtproduktion 3.763,0 Tsd. Tonnen und stieg bis 1997 auf 6.158,4 Tsd. Tonnen. Insgesamt stieg die weltweite Champignonproduktion im Zeitraum von 1981 bis 1997 jährlich um über 12%. Allerdings ist die Agaricus Der Anteil der Pilze an der weltweiten Gesamtproduktion ging zurück. Dies liegt vor allem daran, dass andere alternative Speisepilze gefragter werden, zum Beispiel, LentinuS edodes prozentualer Anteil am weltweiten Gesamtverbrauch von Pilzen von 14,3% im Jahr 1981 auf 25,2% im Jahr 1997 und in der Produktion von 180.000 Tonnen auf 1.564,4 Tausend Tonnen gestiegen. Pleurotus Pilze stiegen von 2,8% auf 14,2%, und ihre Produktion stieg von 35 Tausend Tonnen auf 875,6 Tausend Tonnen, mit einem 25-fachen Anstieg im gleichen Zeitraum. Ohrmuschel Pilze stiegen von 0,8% im Jahr 1981 auf 7,9% im Jahr 1997 und ihre Produktion stieg von 10.000.000 Tonnen im Jahr 1981 auf 485,6 Tausend Tonnen im Jahr 1997, mit einem 48,5-fachen Anstieg (Chang & Wasser, 2012). Insgesamt ist der Anstieg der weltweiten Pilzproduktion hauptsächlich auf Beiträge von Ländern mit Entwicklungsländern wie China, Indien, Polen und Ungarn zurückzuführen. Im Gegensatz dazu ist die Pilzproduktion in den westeuropäischen Ländern, den Vereinigten Staaten und Japan unverändert geblieben oder sogar gesunken. Vor allem China verzeichnete einen enormen Anstieg des Anbaus von Speisepilzen und leistet nun mit über 85 % den größten Beitrag zur weltweiten Gesamtproduktion (Tabelle 2). Darüber hinaus wurden in China in letzter Zeit mehrere neue Pilzarten angebaut und vermarktet. Indiens jährliche Produktion von Pilzen hat sich von 5.000 Tonnen im Jahr 2001 auf 10.000 Tonnen im Jahr 2004 verdoppelt und wird voraussichtlich auf absehbare Zeit weiter um etwa 25 % pro Jahr steigen. Auch in Lateinamerika ist die jährliche Pilzproduktion seit 1995 stetig gestiegen. Im Zeitraum 1995-2001 stieg die geschätzte kommerzielle Champignonproduktion in dieser Region um 32% (49.975 auf 65.951 Tonnen), was einem jährlichen Anstieg von 5% entspricht. Da der Pilzanbau eine arbeitsintensive agroindustrielle Tätigkeit sein kann, könnte er große wirtschaftliche und soziale Auswirkungen haben, indem er insbesondere in ländlichen Gebieten in Entwicklungsländern Einkommen und Beschäftigung für Frauen und Jugendliche schafft. Am Beispiel Chinas betrug die Gesamtproduktion von Pilzen in China im Jahr 1978 nur 60.000 Tonnen, was weniger als 6% der gesamten weltweiten Pilzproduktion ausmachte. Im Jahr 2012 (Tabelle 2) erreichte die Gesamtproduktion von Pilzen in China jedoch 28,3 Millionen Tonnen, was mehr als 85 % ausmachte. Bis 2013 (Royse, Baars, & Tan, 2017) stieg die Weltproduktion an gezüchteten Speisepilzen auf 34 Millionen Tonnen. China ist der Hauptproduzent von Pilzen und produziert über 30 Millionen Tonnen. Dies machte etwa 87% der Gesamtproduktion aus. Der Rest Asiens produzierte etwa 1,3 Millionen Tonnen, während die Europäische Union, Amerika und andere Länder etwa 3,1 Millionen Tonnen produzierten. Im gleichen Bericht, Lentinula edodes ist die Hauptart und trägt etwa 22% der weltweit gezüchteten Pilze bei. Pleurotus spp, darunter 5 bis 6 kultivierte Arten, tragen etwa 19 % bei, und Ohrmuschel spp, einschließlich 2 bis 3 Arten, trägt 17% bei, während Agaricus bisporus Pilz ist für 15% des Volumens verantwortlich. Darüber hinaus ist nach Feeney et al. (2014) produziert China seit 2009 65 % der weltweiten Pilz- und Trüffelproduktion, die Europäische Union 24 %, die Vereinigten Staaten 5 % und Japan, Indonesien und Kanada jeweils 1 %. Genaue Zahlen zur Weltproduktion von Pilzen sind tatsächlich schwer zu erhalten, da einige geschätzte Zahlen das Gesamtgewicht aller Arten von Pilzprodukten sind, einschließlich frischer, getrockneter und konservierter Pilze. Das ist falsch. Technisch sollten jedoch getrocknete, konservierte und andere konservierte Produkte zunächst auf das äquivalente Frischgewicht umgerechnet und dann zusammenaddiert werden.


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