Kupfer im Öko-Landbau – Wirkung, Bedeutung, Einsparpotentiale

Kupfer ist für die ökologische und konventionelle Landwirtschaft ein elementarer Stoff. Es dient im geringen Umfang als Nährstoff für Nutzpflanzen, ist aber vor allem ein hochwirksames, natürliches Pflanzenschutzmittel gegen diverse Pilzkrankheiten. Bereits vor über 130 Jahren entdeckte man die Wirkung, als man Kupfer mit Kalk mischte und mit der sogenannten Bordeauxbrühe erstmals ein Mittel gegen den Falschen Mehltau in Wein zur Verfügung stand.

Wirksam gegen unterschiedliche Schadpilze

Kupfer ist auch deshalb so wertvoll für den ökologischen Pflanzenbau, weil es ein breites Wirkungsspektrum hat, etwa gegen Apfelschorf (Venturia inaequalis) im Obstbau, Krautfäule (Phytophthora infestans) in Kartoffeln und Tomaten oder gegen Falschen Mehltau in Hopfen (Pseudoperonospora humuli). Die Wirkung beruht bei allen Pilzarten auf dem gleichen Mechanismus: Die Kupferionen dringen durch die Zellwand in den Pilz ein und bringen ihn zum Absterben, indem sie lebenswichtige Enzymreaktionen blockieren.

Auf diese Weise sichert Kupfer nicht nur eine gewisse Ertragshöhe, sondern auch die Qualität der Ernte, etwa durch die Wirkung gegen Apfelschorf. Fachleute des Julius-Kühn-Instituts (JKI) gehen davon aus, dass ein Verzicht auf Kupfer im ökologischen Weinbau zu Ertrags- und Qualitätseinbußen von 50 bis 100 Prozent führen würde. Bei Kartoffeln rechnet man mit Einbußen von bis zu 80 Prozent in Jahren mit ungünstiger Witterung, im Obstbau mit bis zu 40 Prozent. Ökologischer Hopfenanbau wäre gar nicht möglich. Ohne Kupfer würde deshalb die Zahl der Biobetriebe drastisch zurückgehen.

Kupfer schädigt Mikroorganismen

Doch Kupfer ist nicht unproblematisch. Vor allem auf Mikroorganismen und Weichtiere kann das Metall bereits in geringen Konzentrationen toxisch wirken. Hinzu kommt, dass sich Kupfer vor allem in den oberen Bodenschichten anreichert. So weisen Böden in Weinbergen oder Obstbauanlagen umso mehr Kupfer auf, je länger sie bewirtschaftet wurden. Untersuchungen in stärker belasteten Bodenschichten zeigten, dass einige Mikroorganismen bei höherer Belastung eine gewisse Kupfertoleranz entwickeln und sich die Zusammensetzung der Arten verschiebt. Welche Konsequenzen diese Artenverschiebung für den Boden hat, ist aber völlig unklar.

Aufwändige Studien zur Wirkung von Kupfer auf Regenwürmer brachten bislang keine eindeutigen Ergebnisse. Zwar wurde bei hohen Kupferkonzentrationen von über 40 Kilogramm pro Hektar in Weinbergen eine Abnahme der Diversität von Regenwurmarten beobachtet. Doch auch in deutlich geringer belasteten Parzellen im gleichen Weinberg beobachtete man einen vergleichbaren Rückgang an Regenwürmern. Deshalb gehen Fachleute davon aus, dass Kupfer lediglich ein Faktor von vielen ist, der das Bodenleben beeinflusst.

Wie schädlich ist Kupfer wirklich?

Erschwert werden ökotoxikologische Einschätzungen durch Alterungsprozesse des angereicherten Kupfers. So ist nicht in jedem Fall das Gesamtkupfer im Boden entscheidend für die Toxizität, sondern lediglich die bioverfügbare Kupfermenge. Von welchen boden- und witterungsspezifischen Faktoren die Bildung der beiden Kupferformen beeinflusst wird und welche Bedeutung das für die Toxizität hat, ist bis heute nicht wissenschaftlich geklärt.

Eine weitere Frage ist zudem, wie groß das Gefährdungspotential der heutigen Ausbringungsmengen ist. Denn die mit Abstand größten Kupferaltlasten in Dauerkulturen wie Obst und vor allem Wein stammen aus der Zeit von Anfang bis Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts, als Kupfer in Größenordnungen von weit über 50 Kilogramm pro Hektar und Jahr ausgebracht wurde. In Hopfen waren im Jahr 1965 sogar noch 60 Kilogramm pro Hektar üblich. Heute arbeiten die Biobetriebe mit deutlich geringeren Mengen.

Strenge Mengenbegrenzung in Deutschland

Um die Auswirkungen von Kupfer auf die Umwelt möglichst gering zu halten, wurde 2006 in der EU-Öko-Verordnung eine zulässige Höchstmenge von sechs Kilogramm Reinkupfer pro Hektar und Jahr festgelegt. In Deutschland sind die Vorgaben für den Ökolandbau nochmals deutlich strenger. Hier dürfen in Wein, Obst und Kartoffeln nicht mehr als drei Kilogramm Reinkupfer pro Hektar und Jahr ausgebracht werden, bei Hopfen sind maximal vier Kilogramm erlaubt. Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass der Gesamtkupfergehalt im Boden bei diesen Ausbringungsmengen nur geringfügig ansteigt.

Auch im konventionellen Anbau werden nach wie vor Kupferpräparate eingesetzt, meist in Kombination mit chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln. Kupfer dient hier vor allem dazu, die Ausbildung von Resistenzen bei Schadpilzen zu vermeiden. Denn obwohl das Metall seit weit über 100 Jahren ausgebracht wird, sind bis heute keinerlei Resistenzen bekannt.

Der Ökologische Landbau ist dennoch bestrebt, den Kupfereinsatz weiter einzuschränken. Deshalb wurde im Jahr 2010 eine Kupferminimierungsstrategie vereinbart, in der sich ökologische und konventionelle Anbauverbände gemeinsam mit der Politik auf weitere Maßnahmen zur Reduzierung verständigt haben. Dabei werden unterschiedliche Ansätze verfolgt.

Ein wichtiger Ansatzpunkt ist die Möglichkeit, Kupferpräparate mit anderen, im Ökolandbau bewährten Mitteln wie Kalium-Phosphonaten und Myco-Sin (Weinbau) oder Schwefelkalk und Kalium-Hydrogenkarbonaten (Obstbau) auszubringen. Diese Mittel hatten bereits einige Jahre lang eine Zulassung für den Einsatz im Ökolandbau. Zurzeit wird ihre Zulassung neu geprüft und die Bewertung noch nicht abgeschlossen. Deshalb dürfen Betriebe die entsprechenden Präparate momentan nicht einsetzen.

Verstärkte Züchtung auf Resistenzen

Weitere Einsparpotentiale erhofft man sich durch die Züchtung pilzresistenter Sorten. Im Weinbau ist dies mit sogenannten PIWIs (Pilzwiderstandsfähige Sorten) zum Teil bereits gelungen. Allerdings können Biowinzerinnen und -winzer auch bei diesen Sorten nicht komplett auf Kupfer verzichten, sondern nur die Aufwandmengen verringern. Für den Kartoffelanbau sind inzwischen erstmals einige Phytophthora-resistente Sorten entwickelt worden, die aber noch keine Zulassung erhalten haben. Fachleute sehen aber gerade bei Kartoffeln das größte Potential, um mithilfe von Resistenzen den Kupferaufwand weiter zu minimieren.

Im Obstbau, vor allem bei Äpfeln, ist die Resistenzzüchtung dagegen sehr schwierig. Hier gibt es bisher kaum Erfolge bei der Züchtung. Zwar gibt es einige resistente Sorten, aber die Resistenzen beruhen hier auf einzelnen Genen, weshalb sie meist in wenigen Jahren durchbrochen werden. Außerdem ist das Aufpflanzen neuer Sorten für die Betriebe mit sehr hohen Kosten und entsprechend hohen wirtschaftlichen Risiken verbunden.

Schwierige Suche nach Alternativen

Auch die Suche nach alternativen, umweltfreundlichen Wirkstoffen mit vergleichbarer fungizider Wirkung ist ein Ansatz der Minimierungsstrategie. Doch anfangs vielversprechende Präparate auf Basis von Chitosan, Süßholz-, Zitrus- oder Schachtelhalmextrakten haben sich bisher nur unter Laborbedingungen bewährt. Im Feldeinsatz dagegen bisher noch nicht gelungen, regenstabile Formulierungen mit diesen Wirkstoffen zu entwickelt. Immerhin konnte mit anderen neuen Wirkstoffen, etwa mit eisenhaltigen Fettsäuren, zumindest eine Teilwirkung erzielt werden. Dennoch ist nach Ansicht von Fachleuten auf absehbare Zeit kein Stoff in Sicht, der Kupfer mit gleicher Wirkung vollständig ersetzen könnte.

Die im Zuge der Kupferminimierungsstrategie erhobenen Daten zu den Aufwandmengen der Praxisbetriebe zeigen, dass zumindest die Aufwandmengen niedrig gehalten werden konnten. So bewegten sich die ausgebrachten Kupfermengen im Bioweinbau in den letzten Jahren durchschnittlich zwischen 2 und 2,5 Kilogramm pro Hektar und Jahr, im ökologischen Apfelanbau waren es im Schnitt etwa 1,5 Kilogramm, bei Biokartoffeln 1,5 bis 2 Kilogramm Kupfer pro Hektar. In der ökologischen Hopfenerzeugung liegen die Werte mit durchschnittlich über drei Kilogramm Kupfer pro Hektar deutlich höher. Allerdings gibt es bundesweit weniger als 15 Biohopfenbetriebe, weshalb dieser Bereich flächenmäßig kaum ins Gewicht fällt.

Kupferkonto erwünscht

Trotz der relativ günstigen Durchschnittsmengen können die benötigten Aufwandmengen in Jahren mit sehr feuchter Witterung deutlich höher ausfallen. In solchen Jahren können die Betriebe per Sondergenehmigung die Kupfermenge von drei auf vier Kilogramm pro Hektar erhöhen. Um bei hohem Befallsdruck den bürokratischen Aufwand zu reduzieren und schneller handeln zu können, wird seit langem ein Kupferkonto gefordert. Statt einer jährlichen Begrenzung auf drei Kilogramm Kupfer pro Hektar wäre die zulässige Höchstmenge von 15 Kilogramm pro Hektar auf fünf Jahre verteilt. So könnten die Betriebe niedrige Aufwandmengen in Jahren mit trockener Witterung gutschreiben und mit erhöhten Aufwandmengen in ungünstigen Jahren gegenrechnen.