Fachwissen Pflanzenbau

Getreide: Vom Zellhaufen zur Ähre

Wie sich Getreide entwickelt, läuft weitgehend im Verborgenen ab. Tageslänge, Temperaturen und Bewirtschaftung beeinflussen den Ertrag.

Unsere Autoren: Dr. Ute Kropf, FH Kiel und Dr. Hansgeorg Schönberger, N.U. Agrar

Wie sich Pflanzen entwickeln, wann sie z.B. Wurzeln und Ährchen bilden, hat die Evolution festgelegt. Mit Saatzeit, Düngung und Pflanzenschutzmaßnahmen greifen wir in diesen Ablauf ein. Um die Standortressourcen optimal zu nutzen und gezielt die Anlage- und Reduktionsprozesse der Pflanzen zu unterstützen (und Stress zu minimieren), hilft es, die Entwicklungsabschnitte zu kennen und beurteilen zu können.

Wann genau welche Prozesse im Getreide ablaufen und wie das im Detail aussieht, lesen Sie in diesem Fachwissen-Ratgeber – von der Keimung bis zur Ernte. Wichtige Begriffe finden Sie ausführlicher erklärt in der Zusatzinfo „Glossar“ ganz unten.

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Morphologie: Getreideevolution im ­Schnelldurchlauf

Die äußere und innere Gestalt (Morphologie) der einkeimblättrigen Pflanzen, wie z. B. Gräser, Getreide, Mais, Sorghum, unterscheidet sich wesentlich von denen der Zweikeimblättrigen (Raps, Rüben, Leguminosen, Sonnenblumen).

Doch beide beginnen mit der vegetativen Entwicklung: Wurzeln, Blätter und Stängel. Mit der vegetativen Mindestentwicklung im 6-Blatt-Stadium steuern sie in die Anlage generativer Organe (Ährchen, Blüten) um. Durch die Samenbildung sichern die Pflanzen das Überleben der Art.

Im Laufe der Evolution hat sich die Massenproduktion von kleinen Grassamen mit schwach ausgebildetem Mehlkörper durchgesetzt, wie man am Ackerfuchsschwanz eindrucksvoll sieht. Auch die Wild- und Urformen unserer Getreidearten hatten noch sehr kleine Körner, dafür meist sehr lange Halme, um die Nachkommen weit weg von den Gefahren in Bodennähe in luftige und sonnige Höhen zu heben. Die mangelnde Standfestigkeit war im schütteren Bestand kein Problem. Feste Spelzen, brüchige Spindel und ausgeprägte Keimruhe bewahrten die reifen Samen lange genug vor dem Keimen, damit nicht jeder nasse Sommer ein vorzeitiges, zu frühes Auflaufen verursachte.

Heute muss das Kulturgetreide kurz und standfest sein, 20.000 bis 30.000 Körner/m² mit einem großen Mehlkörper und angemessenen Proteingehalten produzieren. Die Körner sollen sich leicht dreschen lassen, eine sichere Keimruhe bzw. stabile Fallzahl aufweisen und dennoch kurz nach der Ernte schon wieder gleichmäßig auflaufen können.

Damit Pflanzen hohe Kornerträge erzielen, muss die vegetative (source) und generative (sink) Entwicklung so aufeinander abgestimmt sein, dass die Pflanze nicht mehr Reserveassimilate produziert, als die Speicherorgane (Körner) aufnehmen können – und sie muss die Vegetationszeit voll nutzen können. Die Tageslänge (verlässlichster Standortfaktor) bestimmt den vegetativen (Blätter, Triebe) und den generativen Entwicklungsrhythmus (Ährenanlage, Blüte).

Im Kurztag bestocken die Pflanzen, im Langtag strecken sie sich und blühen. Organe, die bei genetisch fixierter Tageslänge nicht vital und weit genug entwickelt sind, werden durch Assimilatauslagerung reduziert (Nebentriebe), bzw. nicht weiter ausgebildet und vertrocknen (Blüten, Ährchen).

Eine frühe Saat und eine hohe, frühe N-Düngung verlängern vor allem die vegetative Phase. Für eine GPS-Kultur bedeutet das mehr Biomasseaufwuchs. Soll die Kultur aber gedroschen werden, geht eine überzogene vegetative Entwicklung zulasten der Ährenausbildung und der Kornfüllung. 

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Saat und Keimung: Größere Körner, ­bessere Triebkraft

Mehlkörper und Embryo werden von der Frucht- und Samenschale umhüllt. Bei Gerste und Hafer ist das Korn zusätzlich mit Deck- und Vorspelze verwachsen. Direkt unter der Samenschale liegt eine nur aus den Aleuronproteinen bestehende Zellschicht, die bei der Produktion von Weißmehlen mit der Kleie entfernt wird. Das Aleuronprotein macht etwa 10 % des gesamten Proteins aus.

Die Stärke des Mehlkörpers ist in eine Proteinmatrix eingebettet. Diese Kleberproteine sind ein Qualitätsmerkmal für Backweizen, stören dagegen beim Mälzen. Im Embryo sind bereits die ersten zwei Laubblätter und drei bis fünf Wurzeln angelegt.

Der Embryo liegt mit dem Skutellum (Schildchen) am Mehlkörper an. Dieses wird auch als Saugblatt bezeichnet, weil es die bei der Keimung durch die Amylase verzuckerte Stärke an die embryonalen Zellen weitergibt. Botanisch gesehen ist es das verdeckt bleibende Keimblatt der Monokotylen.

Ist die Keimruhe beendet, werden 24 Stunden nach Beginn der Quellung die ersten Phytohormone im Embryo aktiviert. Gibberelline wandern aus dem Embryo durch den Mehlkörper in die Aleuronschicht. Dort aktivieren sie Hydrolasen, die wiederum die Bildung von Cytokininen zur Zellteilung und Auxine zur Zellstreckung in Gang setzen.

Die Wurzelanlage erscheint zuerst. Die zentrale Wurzel schiebt sich der Schwerkraft folgend (Geotropismus) nach unten in Bodenporen oder Hohlräume. Triazolhaltige Beizwirkstoffe hemmen die Gibberellinsynthese und können den Feldaufgang um Tage verzögern.

Mit den Reserven des Mehlkörpers können die im Embryo angelegten Organe ausgebildet werden. Nach dem 2-Blattstadium muss sich die Pflanze durch Photosynthese sowie Wasser- und Nährstoffaufnahme über die Wurzel selbst versorgen. Bei kleinen Samen bleiben die ersten beiden Blätter kleiner und kürzer, wie auch die Wurzeln.

Große Körner haben mehr Triebkraft und größere Primärorgane, benötigen aber auch mehr Quellwasser zur Keimung. Das Saatgut für trockene Sandstandorte sollte daher kleinkörniger sein als die für feuchte, schwere Böden.

Der Wurzeltiefgang der zentralen Keimwurzel hat Vorrang vor den beiden seitlichen Wurzeln (Foto oben). Die zentrale Wurzel wächst nach dem Auflaufen 8 bis 10 cm nach unten. Stößt sie dabei auf ein Hindernis (Ernterückstände, Stein, Arbeitshorizont, Verdichtung), treiben die seitlichen Wurzeln aus. Stoßen diese an mechanische Grenzen, versuchen zwei weitere seitliche Wurzeln ihr Glück.

Pflanzen, die z. B. über einem Kreiseleggenhorizont wachsen, haben deshalb oft ein flaches Wurzelsystem mit wenig Tiefgang. Bei ausreichender Bodenfeuchtigkeit läuft ein 2 cm tief abgelegtes Getreidekorn nach einer Woche bzw. 90 °C Temperatursumme auf.

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Bestockung: Blatt- und Triebanlage nach ­Gradtagen

Die Ausbildung der späteren Bestockungsknoten, also die Blattansätze der ersten sechs bis acht Blätter, werden durch Licht ausgelöst. Befindet sich der Samen tief im Dunkeln, bildet sich erst ein Halmheber, um mit wenig Ressourcenverschwendung erst 2 cm unter der Oberfläche die Blattansätze zu...


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