Bewährtes und Neues beim Maisanbau

Für das derzeit populärste Problem bei der landwirtschaftlichen Maisproduktion muss ein kleiner Schmetterling herhalten: Der Maiszünsler

Das es meist mehrere Lösungsmöglichkeiten für ein landwirtschaftliches Problem gibt, zeigt ein Forschungsbericht aus dem Jahr 2003, den das Umweltbundesamt herausgegeben hat. Verfasser der Studie „Alternativen zu gentechnisch veränderten Pflanzen“ ist das österreichische Umweltbundesamt in Wien. Die bis heute kontrovers geführte Diskussion um gentechnisch veränderte Pflanzen (GVP) gibt Anlass genug, Nutzen und Risiko der konventionellen und ökologischen Landwirtschaft gegenüberzustellen. Der gentechnische Ansatz scheint dem Wunsch nach einfachen Lösungen entgegenzukommen und klingt daher vielversprechend – die bisherigen Ergebnisse blieben aber hinter den Erwartungen zurück, weil sich laufend neue Probleme ergeben. Zum Beispiel auch, weil sich die Risikoabschätzung bisher nur auf die jeweilige Pflanze bezog. Doch für die Frage, die es zu beantworten gilt: „Welcher Weg wird jeweils den Zielen einer nachhaltigen Entwicklung unter Berücksichtigung des Vorsorgeprinzips am ehesten gerecht?“, muss auch die Wirkung im landwirtschaftlichen und ökologischen System berücksichtigt werden.

Im folgenden wird exemplarisch der Insektenbefall bei Mais herausgegriffen. Andere Fallbeispiele für GVP wären: die Unkrautbekämpfung bei Raps, der Rizomaniabefall (viröse Wurzelbärtigkeit) bei der Zuckerrübe, die Veränderung der Stärkezusammensetzung bei Kartoffeln oder der Mehltaubefall bei Weinreben.

Mais ist nach wie vor der wichtigste Energieträger in der tierischen Produktion. Keine andere Kultur ermöglicht so hohe Energieerträge. Die entscheidende Pflanzenschutzmaßnahme ist die frühzeitige und sichere Kontrolle von ungewollten Kräutern und Gräsern, insbesondere wegen der langsamen Jugendentwicklung und der weiten Reihenabstände.

In der konventionellen Landwirtschaft kann der Landwirt zur Unkrautbekämpfung aus einem reichlichen Angebot von über 20 Wirkstoffen in derzeit mehr als 40 Herbiziden wählen. Für jeden Standort muss nach Zusammensetzung und Umfang der Verunkrautung eine individuelle Strategie in der Unkrautbekämpfung entwickelt werden.

Im ökologischen Landbau ist die wirkungsvollste Maßnahme zur Minimierung von Unkräutern eine durchdachte Fruchtfolge. Als Vorfrucht für Mais eignet sich Wintergetreide, da dieses eine andere Begleitflora mit vorwiegend Herbst- und Frühjahrskeimern aufweist. Nach einem zweijährigen Kleegrasanbau sind die Erträge – aufgrund der Stickstofffixierungsleistung der Leguminosen – generell am höchsten. Heute wird Mais nicht mehr während der gesamten Vegetationsperiode, sondern lediglich in den empfindlichsten Stadien unkrautfrei gehalten. Zur mechanische Unkrautbekämpfung kommt vor und nach dem Auflaufen der Striegel die Hacke zum Einsatz.

Hinsichtlich der Schädlinge und Krankheiten zählt Mais zu den pflanzenschutzextensiven Kulturen. Als tierische Schädlinge treten insbesondere die Fritfliege und in jüngster Zeit vermehrt der Maiszünsler auf. In Südeuropa kann Sesemia nonagrioides zusätzlich Fraßschäden in größerem Ausmaß an Maiskulturen verursachen. Die bedeutendsten pilzlichen Erkrankungen sind der Maisbeulenbrand und Fusariosen (Stengel- und Kolbenfäule).

Der Maiszünsler

Gerade der Maiszünsler ist es, gegen den auch gentechnische Produkte für die agroindustrielle Intensivwirtschaft entwickelt werden. Deshalb steht dieser Schmetterling im Vordergrund über die alternativen Ansätze zum Pflanzenschutz beim Maisanbau.

Das Verbreitungsgebiet des Maiszünslers reicht in Europa von Südspanien, Griechenland, Süditalien (mit drei Generationen pro Jahr) über Norditalien, Nordspanien, Südfrankreich (mit zwei Generationen pro Jahr) über Österreich, Deutschland, Benelux-Staaten, Südschweden und Südnorwegen mit je einer Generation pro Jahr.

Der Maiszünsler ist zwar ein bedeutender Maisschädling, über seine Biologie ist jedoch vergleichsweise wenig bekannt. Er hat ein breites Wirtsspektrum und war in früheren Zeiten ein bedeutender Schädling im Hanf. Mehr als 200 Wirtspflanzen sind für den Maiszünsler bekannt.

Reife Larven überwintern in Stängeln, um sich dann im Frühling zu verpuppen. Im späten Frühling entstehen die erwachsenen Maiszünsler, die sich nach wenigen Tagen paaren. Jedes Weibchen legt 500 bis 600 Eier in kleinen Paketen von 15 bis 20 Eiern auf die Blattunterseite. Die Larven schlüpfen nach 3 bis 12 Tagen, in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Die Mortalität der frisch geschlüpften Larven liegt bei etwa 90 Prozent. Ursachen hierfür sind natürliche Feinde, Hitze oder geringe Feuchtigkeit. Die jungen Larven beginnen für gewöhnlich mit dem Fraß an der Blattoberfläche. Im weiteren Verlauf bohren sie sich durch die Mittelblattader und den Blattstiel. Im 4. Larvenstadium bohrt sich der Maiszünsler in den Maisstängel oder in den Kolben. Je nach Region überwintert die Larve (5. Larvenstadium) oder es entwickelt sich eine weitere Generation.

In den letzten Jahrzehnten hat der Maiszünsler auch klimatisch weniger begünstigte Gebiete erobert. In Deutschland kommt der Zünsler in allen südlichen Bundesländern vor. Größere Befallsgrade sind auch im Oderbruch gegeben. Ertragseinbußen für Maiszünsler werden bei intensivem Befall – sofern keine vorbeugenden Maßnahmen zum Einsatz kommen – mit weniger als 15 Prozent angegeben.

Gegen den Maiszünsler

Der Standard – Stoppel- und Bodenbearbeitung

Als vorbeugende Standardmaßnahme gegen einen drohenden Befall des Maises durch den Maiszünsler gilt eine geeignete Stoppel- und Bodenbearbeitung. Sie ist die beste und in der Praxis am weitesten verbreitete Form der Bekämpfung des Maiszünslers. Dabei werden die Ernterückstände, also die Maisstoppeln und das Maisstroh, unmittelbar nach dem Maisdrusch möglichst durch Schlegeln oder Häckseln gut zerkleinert und mindestens 25 Zentimeter tief und sauber untergepflügt. Um den Rotteprozess durch die Erhöhung der Angriffsfläche für abbauende Organismen zu beschleunigen, muss das Material oberflächlich gut verteilt in den Boden eingemischt werden. Für Landwirte, die aus Gründen des Erosionsschutzes eine Minimalbodenbearbeitung und Direktsaat durchführen, wird das intensive Häckseln des Maisstrohs auf Stücke die kürzer als drei Zentimeter sind empfohlen. Die mechanische Bearbeitung des Maisstrohs erhöht die Wahrscheinlichkeit von Verletzungen des Maiszünslers und zudem wird er für Vögel zugänglicher. Ein positiver Nebeneffekt dieser Methoden ist eine deutliche Reduktion von Fusariosen in der nachfolgenden Frucht.

Die Stoppel- und Bodenbearbeitung ist ökologisch sehr gut verträglich, mit einem hohen Wirkungsgrad und führt zur vollständigen Einsparung von Insektiziden gegen den Maiszünsler. Es ist bisher nicht bekannt, dass der Maiszünsler Toleranzen gegenüber mechanischer Zerkleinerung des Maisstrohs entwickelt hätte. Theoretisch wäre denkbar, bei einer rein mechanischen Zerkleinerung des Maisstrohs ohne Pflügen, Maiszünslerrassen zu selektieren, die weniger empfindlich gegen das Schlegeln des Strohs sind, wie kleinere Larven oder vermehrtes Einwandern in den Wurzelbereich. Bisher sind keine derartigen Anpassungen bekannt.

Biologische Verfahren

Ebenso gut ökologisch verträglich aber mit einem deutlich geringeren Wirkungsgrad, ist der Einsatz von Trichogramma. Der Bekämpfungserfolg durch Trichogramma entsteht durch die Parasitierung der vom Maiszünsler abgelegten Eier. In den Eiern entwickeln sich statt Maisünslerlarven Larven der Wespenart Trichogrammea evanescens. Gegen Trichogramma sind bisher keine Resistenzen dokumentiert. Aufgrund der Wetteranfälligkeit und des dadurch schwankenden Wirkungsgrades und des Wirkungsmechanismus (Parasitierung) ist eher unwahrscheinlich, dass der Maiszünsler Resistenzen gegen die Parasitierung durch Trichogramma entwickelt.

Eine hohe ökologische Verträglichkeit weisen auch die – in der Praxis kaum eingesetzten – biologischen Pflanzenschutzmittel auf Basis von Bacillus thuringiensis (Bt) auf. Bt-Präparate müssen in einem schmalen Zeitfenster – nach dem Schlüpfen der Maiszünslerlarven aus den Eiern und vor dem Eindringen in den Kolben – ausgesprüht werden. Aufgrund der meist fortgeschrittenen Bestandsentwicklung ist hierfür der Einsatz eines Stelzenschleppers erforderlich. Die Bt-Toxine werden jedoch leicht durch den Regen abgewaschen sowie durch die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichtes inaktiviert, wodurch die Wirksamkeit stark vermindert und eine mehrmalige Ausbringung erforderlich sein kann.

Die Wirkungsweise des Bt-Toxins erklärt sich folgendermaßen: Durch Blattfraß gelangt das Toxin in den Verdauungstrakt der Maiszünslerlarve und wird an spezifische Rezeptoren des Darmes gebunden. Dadurch kommt es zur Induktion von Poren im Darm des Insektes, was in weiterer Folge zur Auflösung des Darmes und zum Tod des Insektes führt.

Eine Resistenzentwicklung gegen das Bt-Toxin bei der Anwendung von Bt-Präparaten als biologische Pflanzenschutzmittel zur Insektenbekämpfung in der Landwirtschaft wird für sehr unwahrscheinlich gehalten, da das Bt-Toxin seit mehr als zwei Jahrzehnte ohne Berichte über Resistenzerscheinungen bei Insekten angewendet wurde.

Chemische Verfahren

Der Einsatz von Insektiziden zur Bekämpfung des Maiszünslers liegt bei knapp zwei Prozent der Gesamt-Maisanbaufläche in Deutschland. Rechnet man lediglich die Maisfläche der südlichen Bundesländer, in denen Maiszünsler bekämpfungswürdig erscheint, so werden auch in den gefährdeten Gebieten auf nur rund drei Prozent der Maisflächen Insektizide zur Bekämpfung des Maiszünslers oder der Fritfliege eingesetzt. Im Jahre 2001 waren in Deutschland für Zucker-, Süß- und Gemüsemais keine chemischen Mitteln zur Bekämpfung des Maiszünslers zugelassen.

Grundsätzlich sind jedoch im Ackerbau die chemische Pflanzenschutzmittel Baythroid 50 und Baythroid Schädlingsfrei gegen den Maiszünsler zugelassen. Bei optimalem Anwendungstermin konnten in Versuchen im mehrjährigen Mittel gute Wirkungsgrade erzielt werden. Zu berücksichtigen ist aber, dass durch Insektizidspritzungen Nützlinge mit erfasst werden. Der Einsatz des Insektizids Baythroid 50 ist sicherlich die Variante mit den größten bekannten ökologischen Nachteilen. Beispielsweise darf keine Anwendung auf Flächen, von denen die Gefahr einer Abschwemmung in Gewässer gegeben ist, erfolgen. Weiterhin sind Mindestabstände zu Oberflächengewässern einzuhalten. Da mit dem Insektengift auch Marienkäfer und Florfliegenlarven ausgeschaltet werden, folgt in manchen Jahren ein starker Blattlausbefall in den behandelten Maisschlägen.

Für Insektizide ist bei großflächiger Anwendung mit einer Resistenzentwicklung zu rechnen. Dem wäre mit neuen Wirkstoffen oder einem Resistenzmanagement zu begegnen. Solange der geringe Einsatz von Insektiziden anhält, wird die Resistenzentwicklung des Maiszünsler kaum in Erscheinung treten, das heißt, dass kontinuierlich gebildete resistente Zufallsmutanten in einer Population kaum nennenswerten Stellenwert erhalten werden.

Gentechnische Verfahren

Der gentechnische Ansatz zum Schutz von Maispflanzen gegen den Maiszünsler erfolgt über die Konstruktion von Genen, die ursprünglich aus Bacillus thuringiensis (Bt) gewonnen wurden. Bis zum Jahre 2003 waren folgende Bt-Mais-Linien in der EU zugelassen:

• CG 00256-176 (Event 176) der Firma Novartis
  
  
• MON 810 der Firma Monsanto
  
  
• Bt 11 der Firma Novartis

Eine Resistenzentwicklung gegen das Bt-Toxin der genetisch produzierten Bt-Maislinien wird, im Gegensatz zur Anwendung von Bt-Präparaten als biologische Pflanzenschutzmittel, erwartet. In Laborversuchen konnten bereits Stämme mit erhöhter Resistenz gegen extrahierte Bt-Toxine selektiert werden. Soweit bekannt, gehen alle wissenschaftlichen Modelle davon aus, dass Resistenzmanagementstrategien die Resistenzentwicklung lediglich hinauszögern, jedoch nicht verhindern können. Die Nachhaltigkeit des Anbaus von Bt-Mais ist deshalb eng mit der Frage verknüpft, ob es gelingt, flächendeckend ein Resistenzmanagement zu implementieren, das von den Landwirten akzeptiert wird.

Die Debatte über potentielle Nebenwirkungen von Bt-Mais auf den Monarchfalter und andere Schmetterlinge ist nach wie vor aktuell (siehe dazu den Beitrag in Umweltpanorama Heft 12/2006: Umweltwirkungen von gentechnisch verändertem Mais auf Schmetterlinge). Momentaner Stand der Diskussion ist, dass es zu einer zeitlichen wie räumlichen Überlappung von Pollen auf Blättern und der Entwicklung der Monarchfalterlarven kommt. Die größte Gefahr für den Monarchfalter geht von Bt-Mais Event 176 aus, der die höchsten Toxinexpression im Pollen aufweist. Untersuchungen von Nebenwirkungen von Bt-Mais auf Nicht-Zielorganismen und andere Umweltparameter sind am laufen – beispielsweise die Auswirkung des Bt-Toxin im Boden, da der Bt-Mais über Wurzelexsudate Bt-Toxine in die Rhizosphäre abgibt.

Ökologischer Landbau

Die Maiszünslerbekämpfung im ökologischen Landbau unterscheidet sich nicht von der konventionellen Standardmaßnahme – der vorsorgeorientierte Stoppel- und Bodenbearbeitung. Der Einsatz von Bacillus thuringiensis Präparaten als direkte Bekämpfungsmaßnahme ist zwar erlaubt, kommt jedoch nicht oder nur vereinzelt zum Einsatz.

Der wichtigste Vorteil des ökologischen Landbaus ist die 100-prozentige Einsparung von Agrochemikalien, und davon insbesondere von Herbiziden. Gerade beim intensiven oder gentechnischen Maisanbau liegt der Haupteinsatz von Pflanzenschutzmitteln in der Bekämpfung von Kräutern und Gräsern, gegen die Insektizide oder Bt-Mais unwirksam ist. Die mechanische Unkrautbekämpfung im ökologischen Landbau führt lediglich zu ein bis zwei Arbeitsgängen mehr und zu etwas höheren Dieselemissionen.

Fazit

Ertragseinbußen durch Maiszünsler spielen im Maisanbau eine untergeordnete Rolle. Chemische Pflanzenschutzmittel gegen Schädlinge (Insekten) oder (pilzliche) Krankheiten kommen nur in geringem Ausmaß zum Einsatz. Ein großflächiger Einsatz von Bt-Mais würde daher nur zu sehr geringen Einsparungen von Pflanzenschutzmitteln führen. Anstelle der sehr geringen Pflanzenschutzmitteleinsparungen treten neue Emissionen in die Umwelt in Form von Pollen und Wurzelexudaten mit Bt-Toxin auf.

Dagegen ist der Unkrautregulierung ein erheblicherer Stellenwert in der Ausschöpfung des Ertragspotentials einzuräumen. Aus Sicht des vorbeugenden Umweltschutzes wird daher vor allem der intensive Einsatz von Herbiziden problematisiert. Bt-Mais leistet jedoch keinen Beitrag zur Verringerung des Herbizideinsatzes, der im Maisanbau eine zentrale Rolle bei den Umweltemissionen spielt.

Dr. Susanne Barfuss
Berliner Umweltagentur e.V.

Anmerkungen

Der 147-seitige Bericht mit fünf Fallbeispielen kann über das Umweltbundesamt bezogen werden (UBA-Publikationen): Werner Müller et al., Alternativen zu gentechnisch veränderten Pflanzen, Hrsg. Umweltbundesamt, Texte 68/03, Berlin, Oktober 2003