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30. Januar 2016 00:01 Uhr

Schwermetall

Bioanbau: Ist Kupfer als Pflanzenschutzmittel sinnvoll?

Auf Kupfer ist Gerhard Hoffmann nicht gut zu sprechen. Er hält das Schwermetall für gefährlich, obwohl es als Pflanzenschutzmittel auch im Bioanbau zugelassen ist.

  1. Chemisch-synthetische Pestizide sind ihm verboten, Kupfer jedoch erlaubt. Foto: David Ebener

  2. Kupfer ist ein wirkungsvolles Mittel gegen Pilzbefall im Weinbau. Foto: dpa

Seit 2003 setzt der Ökowinzer vom gleichnamigen Privatweingut im südpfälzischen Göcklingen auf Molke und Kräutertee, um seine 20 Hektar Wein vor Mehltau und anderen Schädlingen zu bewahren – ein altes Rezept aus dem Mittelalter, wie er betont. Nur fünf bis zehn Prozent der Ernte verliere er. Auch Schwefel brauche er bedeutend weniger. Inzwischen könne er fast auf Kupfer verzichten.

Sein Molkeeinsatz sei "weltweit der größte bisher bekannte Freilandversuch", sagt Hoffmann. Seit fast 30 Jahren ist sein Hof auf Bio umgestellt. Ein konsequenter Mann, der gelernt hat, dass man es aushalten muss, wenn einem der Pilz die Reben mal vernichtet. Auch für Forscher ist Hoffmanns Methode interessant: "Man würde ein wissenschaftliches Versuchsdesign benötigen", meint Carsten Brühl, Umweltwissenschaftler an der Universität Koblenz-Landau. So könne man überprüfen, "was passiert, wenn man nichts macht oder Wasser als Placebo spritzt, das heißt Kräutertee und Molke über ein paar Jahre hinweg mit Wasser vergleicht."

Nicht nur dem Südpfälzer Rebellen, auch dem Umweltbundesamt (UBA) macht das Kupfer auf den Äckern Kopfzerbrechen. Das Schwermetall, auf das man seit den 80er Jahren des 19. Jahrhunderts als "Bordeauxbrühe" in der europäischen Landwirtschaft vor allem bei Pilzbefall schwört, reichere sich durch den Dauereinsatz an. Bodenorganismen würden im Labor ab einer Konzentration von 55 Milligramm Kupfer pro Kilogramm Erde geschädigt. Bei Regenwürmern hätten sich im Freiland Effekte ab 50 Milligramm gezeigt, heißt es in einer UBA-Studie von 2011.

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Zwar gibt es bislang keinen Beleg dafür, dass Kupfer sich in der Nahrungskette anreichert. Aber Fische sind einer kanadischen Untersuchung von 1989 zufolge 10- bis 100- mal empfindlicher gegenüber Kupferionen als Säugetiere, weil ihre Kiemen das Schwermetall direkt abbekommen, wenn es in Gewässer abgeschwemmt wird. Forellen zeigten ab 1,4 Mikrogramm pro Liter Anzeichen von Stress.

Kupfer wird laut Julius-Kühn-Institut (JKI) vor allem bei Wein, Hopfen, Kernobst und Kartoffeln als Fungizid eingesetzt. Seit rund 20 Jahren läuft die Debatte um die Kupferpräparate. Bis 2018 sind sie in der EU zugelassen, im Moment steht wieder eine Überprüfung an. Deutschland erlaubt maximal drei Kilogramm Kupfer pro Hektar und Jahr, im Hopfenanbau sind es vier Kilogramm. Belgien lässt Kupfer ausschließlich im Weinberg zu. Dänemark verbietet die Substanz. Mengenmäßig stammt das meiste ausgebrachte Kupfer in Deutschland von konventionellen Betrieben: 290 Tonnen waren es im Jahr 2008, das entspricht zwei Kilogramm pro behandeltem Hektar. Die Biobauern steuerten 34 Tonnen bei, brachten pro Hektar aber 2,3 Kilogramm aus. Ihnen sind chemisch-synthetische Pestizide verboten. Zwar versuchen vor sie, die Kupferlast soweit wie möglich zurückzufahren – aber der Anteil des Bioanbaus an der Landwirtschaft wächst.

Gerade in den deutschen Weinbergen steckt viel von dem Schwermetall: Der Bericht der internationalen Oberrheinkonferenz von 2009 nennt Werte bis zu 2880 Milligramm pro Kilogramm Boden. Zum Vergleich: Die Bundesbodenschutzverordnung legt als Höchstgrenzen 20, 40 oder 60 Milligramm fest – je nachdem, ob es sich um Sand, Schluff oder Tonerde handelt. Der Weinbau kämpft vor allem mit Altlasten: Rund 100 Jahre lang wurden die Reben mit Kupfer behandelt, zum Teil mit 50 bis 60 Kilogramm pro Hektar und Jahr. Im Mittel enthalten deutsche Ackerböden acht bis 42 Milligramm, das liegt leicht über dem natürlichen Kupfergehalt. Ob das aus der Landwirtschaft und zum Teil auch aus der Industrie stammende Schwermetall im Acker Mensch, Tier und Pflanze gefährlich werden kann, bleibt unklar – auch deshalb, weil sich Laborversuche nicht ohne Weiteres auf das Freiland übertragen lassen. Beim Menschen ist Kupfer nur in hohen Dosen giftig und führt dann zu Entzündungen, Arthritis oder Bluthochdruck. Man weiß, dass Kupferionen die Eiweißbildung stören können und Zellmembranen schädigen, wobei freie Radikale entstehen, die der DNA zusetzen.

Die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft rät, Schafe nicht mehr weiden zu lassen, wenn die Kupferbelastung bei über 200 Milligramm pro Kilogramm Erdreich liegt. Bekannt ist, dass die Wurzeln von Raps und Zuckerrüben bei hohen Kupfergehalten schnell Schaden nehmen und ihre Blätter absterben. Kupfer konkurriert zudem mit anderen Spurenelementen, was bei Pflanzen einen Zink- oder Molybdänmangel auslösen kann. Allerdings steckt Kupfer auch in vielen Enzymen und ist von daher lebenswichtig für die meisten Organismen. Pflanzen benötigen es unter anderem, um Photosynthese zu betreiben.

Studien der belgischen KU Leuven und des Julius-Kühn-Instituts (JKI) – einer Bundeseinrichtung – zeigen, dass Kupfer der Natur offenbar nicht automatisch schadet. In konventionell und ökologisch bewirtschafteten Weinbergen fand das JKI manchmal viele, manchmal wenige Regenwürmer und Regenwurmarten – genauso wie auf unbelasteten Flächen auch. "Effekte von Kupfer auf Mikroorganismen konnten gar nicht nachgewiesen werden", bekräftigt Nadine Herwig vom Berliner JKI.

Nicht die Menge des Schwermetalls sei entscheidend, sondern wie viel davon die Erdbewohner überhaupt aufnehmen können. Diesen mobilen Kupferanteil hält Herwig für sehr gering. "Ein weiteres wichtiges Ergebnis unserer Untersuchungen ist, dass die möglichen negativen Auswirkungen auf Bodenorganismen nicht allein dem Kupfer geschuldet sind, sondern hier immer ein Zusammenspiel aus verschiedensten Faktoren wie die Bewirtschaftung, die Bodenverhältnisse, Klima und Lage den Boden als Lebensraumfunktion beeinflusst", betont die JKI-Forscherin.

Zu ähnlichen Ergebnissen kam bereits das Umweltbundesamt, trotzdem sieht man das Ganze dort kritisch: "Wir wissen aus Freilandstudien, übrigens auch solchen des Julius-Kühn-Instituts, dass an belasteten Standorten über lange Zeiträume mit dem Verschwinden der weniger kupfertoleranten Arten und insofern mit gravierenden Auswirkungen auf die biologische Vielfalt zu rechnen ist", widerspricht der zuständige UBA-Experte Tobias Frische.

Bei Pflanzen reguliert der pH-Wert des Bodens, wie viel Kupfer sie auf dem Acker wegstecken: In saurer Umgebung, bei Werten unter fünf, wird sehr vielmehr Kupfer aufgenommen als in basischer Erde bei Werten über sieben. Doch Pflanzen sind dem nicht wehrlos ausgeliefert: Sie können um ihre Wurzeln herum eine Art Schutzschild bilden, indem sie den pH-Wert ansteigen lassen. Wachsen sie dagegen in einer kupferarmen, nichtsaueren Gegend und benötigen sie das Metall, binden sie das Kupfer in Komplexen und bauen es ein.

Ein französisches Team um Olivier Ribolzi kam 2011 nach der Untersuchung von mediterranen Weinbergen zu dem Ergebnis, dass die Kupfermenge im Boden nach unten schnell abnimmt. Die hohen Konzentrationen des Schwermetalls finden sich vor allem in der ersten, zehn Zentimeter dicken Erdschicht. Da Weinstöcke aber bis zu sechs Meter tief wurzeln und ihre größte Wurzeldichte sich erst nach einem halben bis dreiviertel Meter entfaltet, sehen die Experten hier keine Gefahr, dass Kupfer von den Pflanzen oder vom Menschen aufgenommen werden könnte. Ähnlich ist es im Obstbau. Zudem kann man beispielsweise Kalk ausbringen, um den pH-Wert anzuheben und die Böden weniger sauer zumachen. "Allerdings", hält Tobias Frische vom Umweltbundesamt in Dessau dagegen, "ist gerade die oberste Bodenschicht als Lebensraum für viele Bodenorganismen und für die von diesen getragenen ökologischen Funktionen – zum Beispiel den Abbau von Laub zu Nährstoffen – und damit für die Bodenfruchtbarkeit von zentraler Bedeutung."

Für die Verbraucher zumindest gibt das Öko-Institut in Freiburg, das im Jahr 2014 die Datenlage zum Thema gesichtet hat, vorerst Entwarnung: "Derzeit stellen zum Beispiel die im Wein gefundenen Kupferkonzentrationen kein gesundheitliches Problem dar." Der Einsatz von konventionellen Spritzmitteln sei sehr viel problematischer: "In Weinproben wurden gleichzeitig bis zu 13 verschiedene Rückstände synthetischer Pestizide gefunden. Das mögliche Zusammenwirken dieser Stoffe ist bisher noch nicht ausreichend untersucht", moniert das Freiburger Institut.

In den Weinbergen steckt

viel Kupfer – eine Altlast

Wohl ist den grünen Landwirten, ihren Verbänden und den Behörden dennoch nicht mit dem Kupfer. Das hört man immer wieder hinter vorgehaltener Hand – der Rechtfertigungsdruck auch gegenüber den Kunden sei enorm. Unter anderem werden deshalb innerhalb der Kupfergemeinde bessere Vorhersagemodelle empfohlen, die einen Schädlingsbefall schon im Keim ersticken; dadurch kann man das Kupfer niedriger dosieren. Eine weitere Möglichkeit sei, resistente Sorten anzubauen oder die Immunabwehr der Pflanzen mit Hilfe von Spurenelementen zu verbessern.

Darüber hinaus wird an Kupfer-Ersatzstoffen geforscht, darunter natürliche Substanzen, mit denen sich der Phytophthora-Pilz bekämpfen lässt, dessen Arten unter anderem Kartoffeln, Tomaten, Erdbeeren und Äpfel faulen lassen. Im Labor hätten Zuckerverbindungen wie Chitosan, Süßholz, Zitrus oder Schachtelhalm gut angeschlagen, sagt Jan Nechwatal, Arbeitsgruppenleiter bei der bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft in Freising. Vieles funktioniert im Freiland aber noch nicht. Und dann muss doch wieder Kupfer ran. Schließlich hängen das wirtschaftliche Überleben und der Gewinn des Landwirtes davon ab, dass die Ernteausfälle so gering wie möglich gehalten werden. Und das gilt für den konventionellen wie für den Ökobauern gleichermaßen.

Autor: vfmy