Ackerbau, Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung

1 Ackerbau 9
1.1 Einführung 9
1.2 Acker als Pflanzenstandort 11
1.2.1 Boden 11
1.2.1.1 Ackerbaulich relevante Bodeneigenschaften 13
1.2.1.2 Bodenfruchtbarkeit 16
1.2.2 Klima und Witterung 21
1.3 Bodennutzungssysteme 25
1.3.1 Historische Entwicklung 26
1.3.2 Fruchtfolgen 28
1.3.2.1 Fruchtfolgesystematik 29
1.3.2.2 Anbaukonzentration 33
1.3.2.3 Vorfruchtwirkungen 36
1.3.2.4 Vorfruchtansprüche 40
1.3.2.5 Fruchtfolgegestaltung und ackerbauliches Management 43
1.3.3 Bodenbearbeitung 47
1.3.3.1 Historische Entwicklung 48
1.3.3.2 Bodenphysikalische Grundlagen. 48
1.3.3.3 Geräte und Verfahren der Bodenbearbeitung 55
1.3.3.4 Bodenbearbeitung und Bodenschutz 64
1.3.4 Düngung 70
1.3.4.1 Organische Düngung 72
1.3.4.2 Mineralische Grunddüngung 75
1.4 Unkrautkontrolle 80
1.4.1 Ackerunkräuter 81
1.4.2 Schadwirkungen 86
1.4.3 Integrierte Unkrautkontrolle 89
1.4.3.1 Vorbeugende und ackerbauliche Maßnahmen 89
1.4.3.2 Physikalische Unkrautkontrolle 92
1.4.3.3 Chemische Unkrautkontrolle 94
1.5 Nachhaltige Entwicklung im Ackerbau 98
1.5.1 Integrierter Landbau 100
1.5.2 Ökologischer Landbau 102
2 Pflanzenbau 107
2.1 Einführung 107
2.2 Biologische Grundlagen des Pflanzenbaus 108
2.2.1 Morphologie der Kulturpflanzen 108
2.2.2 Ertragsbildung der Kulturpflanzen 111
2.2.3 Qualität der Ernteprodukte 120
2.3 Agrotechnische Grundlagen des Pflanzenbaus 126
2.3.1 Arten- und Sortenwahl 127
2.3.2 Saat 129
2.3.3 N-Düngung 131
2.3.4 Ernte 135
2.3.5 Nacherntebehandlung und Lagerung 136
2.4 Landwirtschaftliche Kulturpflanzen des gemäßigten Klimas 140
2.4.1 Getreide 141
2.4.1.1 Saatweizen, Weichweizen (Triticum aestivum L.) 143
2.4.1.2 Spelzweizen, Dinkel (Triticum spelta L.) 151
2.4.1.3 Durumweizen, Hartweizen (Triticum durum Desf.) 151
2.4.1.4 Roggen (Secale cereale L.) 151
2.4.1.5 Triticale (Triticosecale Wittm.) 152
2.4.1.6 Gerste (Hordeum vulgare L.) 152
2.4.1.7 Hafer, Saathafer, Spelzhafer (Avena sativa L.) 154
2.4.2 Körnerleguminosen 154
2.4.2.1 Erbsen (Pisum sativum L.) 157
2.4.2.2 Ackerbohne (Vicia faba L.) 162
2.4.2.3 Lupinen (Lupinus spp.) 163
2.4.2.4 Sojabohne (Glycine max [L.] Merr.) 163
2.4.3 Öl- und Faserpflanzen 163
2.4.3.1 Winterraps (Brassica napus L. ssp. oleifera (Metzg.) Sinsk.) 166
2.4.3.2 Sonnenblume (Helianthus annuus L.) 173
2.4.3.3 Lein (Linum usitatissimum L.) 173
2.4.3.4 Hanf (Cannabis sativa L. ssp. sativa) 174
2.4.4 Wurzel- und Knollenfrüchte 174
2.4.4.1 Zuckerrübe (Beta vulgaris L. var. altissima Döll) 175
2.4.4.2 Kartoffel (Solanum tuberosum L.) 183
2.4.5 Ackerfutterpflanzen 189
2.4.5.1 Mais (Zea mays L.) 190
2.4.5.2 Ackergräser 196
2.4.5.3 Luzerne (Medicago spp.) 196
2.4.5.4 Ackerrotklee (Trifolium pratense L. var. sativum) 196
2.4.6 Grünland 197
2.4.7 Sonderkulturen und Nachwachsende Rohstoffe 202
2.4.7.1 Sonderkulturen 202
2.4.7.2 Nachwachsende Rohstoffe 204
2.5 Bewertung der Landbewirtschaftung 208
3 Pflanzenzüchtung 213
3.1 Einführung 213
3.1.1 Tätigkeitsfeld der Züchter 214
3.1.2 Domestikation der Kulturarten 217
3.1.3 Sortenwesen 219
3.2 Biologische Grundlagen 221
3.2.1 Mutation 222
3.2.2 Sexuelle Rekombination 223
3.2.3 Befruchtungsregulierung 223
3.3 Populationsgenetik 224
3.3.1 Allel- und Genotypfrequenz 225
3.3.2 Fremdbefruchtung 227
3.3.3 Selbstbefruchtung 230
3.3.4 Pan-Genom-Konzept 232
3.4 Quantitative Genetik 233
3.4.1 Genetische Varianz 235
3.4.2 Verwandtschaftliche Strukturen innerhalb der Population 240
3.4.3 Heterosis 247
3.5 Selektion 252
3.5.1 Selektionserfolg 256
3.5.2 Selektion auf mehrere Merkmale 259
3.6 Biotechnologie 263
3.6.1 Gewebekultur 263
3.6.2 Genetische Transformation 266
3.6.3 Transgene Pflanzen im Anbau 268
3.6.4 Genome-Editing 273
3.6.5 Genetische Marker 275
3.7 Zuchtmethodik 280
3.7.1 Züchtungsverfahren 281
3.7.2 Klonzüchtung 282
3.7.3 Linienzüchtung 284
3.7.4 Populationszüchtung 286
3.7.5 Hybridzüchtung 289
3.7.6 Erhaltungszüchtung 293
3.7.7 Alternative Züchtungsverfahren 295
3.7.8 Züchtung von heterogenen Beständen 300
3.7.9 Ökologische Pflanzenzüchtung 304
Literaturauswahl 308
Sachregister 314