Diepenbrock Ellmer / Léon Ackerbau, Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung

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Ulmer

Diepenbrock Ellmer / Léon

Ackerbau,

Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung

Grundwissen Bachelor

D ie pe nb ro ck / E llm er / L éo n A ck er ba u, Pf la nz en ba u, P fl an ze nz üc ht un g 3. A . 2629

Basiswissen für das Grundstudium in den Agrarwissenschaften

Dieses Buch ist für den ersten Studienabschnitt der Agrarwissenschaften mit Abschluss Bachelor verfasst.

Acker- und Pflanzenbau sowie die Pflanzenzüchtung werden daher in komprimierter Form und leicht über- schaubar dargestellt. Der Ackerbau nimmt Bezug auf den Acker als Pflanzenstandort sowie Bodennutzungs- systeme, Grunddüngung, Unkrautkontrolle und nach- haltige Entwicklung des Landbaus. Dabei wird die acker- bauliche Nutzung im Kontext zum Ressourcen schutz dargestellt.

Aufbauend auf den biologischen und agrotechnischen Grundlagen konzentriert sich der Pflanzenbau auf die Anbauverfahren landwirtschaftlicher Kulturpflanzen des gemäßigten Klimas. Neben den Hauptackerkulturen werden auch Sonderkulturen, Nachwachsende Roh - stoffe und Grünland sowie die Bewertung der Land - bewirt schaftung beschrieben.

Im Abschnitt Pflanzenzüchtung werden zunächst die Domestikation der Kulturarten und das Sortenwesen behandelt. Ausgehend von den biologisch-genetischen und quantitativ-genetischen Grundlagen sind die biotechnologischen Eingriffsmöglichkeiten und die Zuchtmethodik leicht verständlich erklärt.

www.utb.de

Agrarwissenschaften

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ISBN 978-3-8252-3843-8

3. Auflage

Titel, Impressum, Inhaltsverzeichnis, Vorspann, 9783825238438, 2020 wurde mit IP-Adresse 134.122.089.123 aus dem Netz der ${institutionUser.displayName} am Dezember 12, 2021 um 11:37:46 (UTC) heruntergeladen. Das Weitergeben und Kopieren dieses Dokuments ist nicht zulässig.

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Wulf Diepenbrock/Frank Ellmer/Jens Léon

Ackerbau, Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung

UTB Grundwissen Bachelor

3., völlig neu bearbeitete und erweiterte Auflage 68 Zeichnungen

20 Schwarzweißfotos 102 Tabellen

Verlag Eugen Ulmer Stuttgart

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Wulf Diepenbrock ist Universitätsprofessor für Speziellen Pflanzenbau am Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften der Martin-Luther-Univer- sität Halle-Wittenberg.

Frank Ellmer ist Universitätsprofessor für Acker- und Pflanzenbau und De- kan der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin.

Jens Léon ist Universitätsprofessor für Speziellen Pflanzenbau und Pflan- zenzüchtung und Direktor des Institutes für Pflanzenbau der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.

Bildquellen: Die Zeichnungen fertigte Artur Piestricow, Stuttgart, nach Vor- lagen der Autoren. Alle anderen Abbildungen stammen, wenn nicht anders vermerkt, von den Autoren

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen National bibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.

ISBN 3-8252-3843-8 (UTB) ISBN 3-8001-2959-1 (Ulmer)

Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt.

Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbeson- dere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.

Wollgrasweg 41, 70599 Stuttgart (Hohenheim) E-Mail: info@ulmer.de

Internet: www.ulmer.de Lektorat: Werner Baumeister

Umschlagentwurf: Atelier Reichert, Stuttgart Satz: Bernd Burkart; www.form-und-produktion.de Freiburger Graphische Betriebe, Freiburg

Printed in Germany

ISBN 3-8252-3843

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8 (UTB-Bestellnummer)

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort . . . 8

I Ackerbau . . . 9

I- 1 Einführung . . . 9

I- 2 Acker als Pflanzenstandort . . . 12

I- 2.1 Boden . . . 13

I- 2.1.1 Ackerbaulich relevante Bodeneigenschaften . . . 15

I- 2.1.2 Bodenfruchtbarkeit . . . 19

I- 2.2 Klima und Witterung . . . 25

I- 3 Bodennutzungssysteme . . . 31

I- 3.1 Historische Entwicklung . . . 32

I- 3.2 Fruchtfolgen . . . 35

I- 3.2.1 Fruchtfolgesystematik . . . 37

I- 3.2.2 Anbaukonzentration . . . 41

I- 3.2.3 Vorfruchtwirkungen . . . 46

I- 3.2.4 Vorfruchtansprüche . . . 50

I- 3.2.5 Fruchtfolgegestaltung und ackerbauliches Management . . . . 53

I- 3.3 Bodenbearbeitung . . . 58

I- 3.3.1 Historische Entwicklung . . . 59

I- 3.3.2 Bodenphysikalische Grundlagen . . . 61

I- 3.3.3 Geräte und Verfahren der Bodenbearbeitung . . . 67

I- 3.3.4 Bodenbearbeitung und Bodenschutz . . . 78

I- 3.4 Düngung . . . 85

I- 3.4.1 Organische Düngung . . . 86

I- 3.4.2 Mineralische Grunddüngung . . . 91

I- 4 Unkrautkontrolle . . . 97

I- 4.1 Ackerunkräuter . . . 98

I- 4.2 Schadwirkungen . . . 104

I- 4.3 Integrierte Unkrautkontrolle . . . 108

I- 4.3.1 Vorbeugende und ackerbauliche Maßnahmen . . . 109

I- 4.3.2 Physikalische Unkrautkontrolle . . . 113

I- 4.3.3 Chemische Unkrautkontrolle . . . 115

I- 5 Nachhaltige Entwicklung im Ackerbau . . . 121

I- 5.1 Integrierter Landbau . . . 123

I- 5.2 Ökologischer Landbau . . . 125

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6

II Pflanzenbau . . . 131

II- 1 Einführung . . . 131

II- 2 Biologische Grundlagen des Pflanzenbaus . . . 133

II- 2.1 Morphologie der Kulturpflanzen . . . 133

II- 2.2 Ertragsbildung der Kulturpflanzen . . . 137

II- 2.3 Qualität der Ernteprodukte . . . 146

II- 3 Agrotechnische Grundlagen des Pflanzenbaus . . . 154

II- 3.1 Arten- und Sortenwahl . . . 155

II- 3.2 Saat . . . 158

II- 3.3 N-Düngung . . . 160

II- 3.4 Ernte . . . 163

II- 3.5 Nacherntebehandlung und Lagerung . . . 165

II- 4 Landwirtschaftliche Kulturpflanzen des gemäßigten Klimas . . 169

II- 4.1 Getreide . . . 170

II- 4.1.1 Saatweizen, Weichweizen (Triticum aestivum L.) . . . 176

II- 4.1.2 Spelzweizen, Dinkel (Triticum spelta L.) . . . 183

II- 4.1.3 Durumweizen, Hartweizen (Triticum durum Desf.) . . . 184

II- 4.1.4 Roggen (Secale cereale L.) . . . 184

II- 4.1.5 Triticale (Triticosecale Wittm.) . . . 184

II- 4.1.6 Gerste (Hordeum vulgare L.) . . . 185

II- 4.1.7 Hafer, Saathafer, Spelzhafer (Avena sativa L.) . . . 187

II- 4.2 Körnerleguminosen . . . 188

II- 4.2.1 Erbsen (Pisum sativum L.) . . . 193

II- 4.2.2 Ackerbohne (Vicia faba L.) . . . 199

II- 4.2.3 Lupinen (Lupinus spec.) . . . 199

II- 4.2.4 Sojabohne (Glycine max [L.] Merr.) . . . 199

II- 4.3 Öl- und Faserpflanzen . . . 200

II- 4.3.1 Winterraps (Brassica napus L. ssp. Oleifera (Metzg.) Sinsk.) . . 204

II- 4.3.2 Sonnenblume (Helianthus annuus L.) . . . 213

II- 4.3.3 Lein (Linum usitatissimum L.) . . . 214

II- 4.3.4 Hanf (Cannabis sativa L. ssp. sativa) . . . 214

II- 4.4 Wurzel- und Knollenfrüchte . . . 215

II- 4.4.1 Zuckerrübe (Beta vulgaris L. var. altissima Döll) . . . 216

II- 4.4.2 Kartoffel (Solanum tuberosum L.) . . . 226

II- 4.5 Ackerfutterpflanzen . . . 234

II- 4.5.1 Mais (Zea mays L.) . . . 235

II- 4.5.2 Ackergräser . . . 242

II- 4.5.3 Luzerne (Medicago spec.) . . . 242

II- 4.5.4 Ackerrotklee (Trifolium pratense L. var. sativum) . . . 243

II- 4.6 Grünland . . . 244

II- 4.7 Sonderkulturen und Nachwachsende Rohstoffe . . . 251

II- 4.7.1 Sonderkulturen . . . 251

II- 4.7.2 Nachwachsende Rohstoffe . . . 253

II- 5 Bewertung der Landbewirtschaftung . . . 259 Inhaltsverzeichnis

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7

Inhaltsverzeichnis

III Pflanzenzüchtung . . . 264

III- 1 Einführung . . . 264

III- 1.1 Tätigkeitsfeld der Züchter . . . 265

III- 1.2 Domestikation der Kulturarten . . . 268

III- 1.3 Sortenwesen . . . 270

III- 2 Biologische Grundlagen . . . 274

III- 2.1 Mutation . . . 274

III- 2.2 Sexuelle Rekombination . . . 276

III- 2.3 Befruchtungsregulierung . . . 276

III- 3 Populationsgenetik . . . 279

III- 3.1 Allel- und Genotypfrequenz . . . 279

III- 3.2 Fremdbefruchtung . . . 282

III- 3.3 Selbstbefruchtung . . . 285

III- 4 Quantitative Genetik . . . 288

III- 4.1 Genetische Varianz . . . 290

III- 4.2 Verwandtschaftliche Strukturen innerhalb der Population . . . 296

III- 4.3 Heterosis . . . 300

III- 5 Selektion . . . 307

III- 5.1 Selektionserfolg . . . 308

III- 5.2 Selektion auf mehrere Merkmale . . . 312

III- 6 Biotechnologie . . . 317

III- 6.1 Gewebekultur . . . 317

III- 6.2 Genetische Transformation . . . 321

III- 6.3 Transgene Pflanzen im Anbau . . . 323

III- 6.4 Genetische Marker . . . 329

III- 7 Zuchtmethodik . . . 334

III- 7.1 Züchtungsverfahren . . . 335

III- 7.2 Klonzüchtung . . . 337

III- 7.3 Linienzüchtung . . . 339

III- 7.4 Populationszüchtung . . . 342

III- 7.5 Hybridzüchtung . . . 345

Literaturauswahl . . . 350

Sachregister . . . 356

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Vorwort

Seit der Herausgabe der 2. korrigierten Auflage des „Ackerbau, Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung“ im Jahre 2009 sind nur drei Jahre vergangen. Das re - lativ kurze Intervall deutet darauf hin, dass sich das vorliegende Lehrbuch in den deutschsprachigen Bachelor-Studiengängen als fester Bestandteil der Wissensvermittlung etabliert hat.

Obwohl das inhaltliche Kontinuum des Buches seit der 1. Auflage unver- ändert geblieben ist, hat sich über die Jahre ein Bedarf an Aktualisierung ergeben. So haben sich seit 2005 die agrar- und marktpolitischen Rahmenbedin- gungen in der EU verändert und in Einzelfällen Akzentverschiebungen sowie Neuerungen ergeben. Diesen Veränderungen trägt diese Neuauflage Rech- nung, ohne dass der Umfang des Buches davon berührt wurde.

Am Zustandekommen der 3. Auflage haben Kollegen, Freunde und Leser insoweit mitgewirkt, als sie Korrektur- und Verbesserungsvorschläge gemacht sowie unterlaufene Fehler aufgedeckt haben. In diesem Zusammenhang gilt unser besonderer Dank Prof. Dr. F.-M. Chmielewski, Dr. H. Eißner, Dr. Karin Förster, Dr. B. Hofmann, Dr. G. Pasda, Prof. Dr. R. Pude, Dr. R. Roth, Prof. Dr.

G. Schilling und Dr. Carola Schuster.

Wir danken Frau N. Fiensch und Frau H. Grützmacher für die umsichtigen Schreib- und Korrekturarbeiten am Manuskript.

Unser besonderer Dank gilt aber wiederum dem Eugen Ulmer Verlag, na- mentlich Herrn W. Baumeister, der unsere Änderungs- und Gestaltungswün- sche bereitwillig aufgenommen und umgesetzt hat.

Halle, Berlin, Bonn, im Herbst 2011 W. Diepenbrock, F. Ellmer, J. Léon