Projekt 34341/01

Sicherung der Ernährungsgrundlage in Kenia durch die Etablierung eines nachhaltigen biologischen Verfahrens zur Bekämpfung des parasitären Unkrauts Striga hermonthica im kleinbäuerlichen Maisanbau

Projektdurchführung

Deutsche Welthungerhilfe e. V. Vorstandsvorsitzender
Friedrich-Ebert-Str. 1
53173 Bonn

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das parasitäre Unkraut Striga hermonthica, landläufig in Afrika unter dem Namen "Kichawi" (oder dem englischen Begriff Witch Weed) bekannt, hat in West-Kenia einen nachhaltig negativen Einfluss auf die Nahrungsmittelproduktion, vor allem von Mais, dem wichtigsten Grundnahrungsmittel in der Region. Der Aufbau einer Striga-Samenbank über Jahrzehnte im Boden, verbunden mit einem Rückgang der Bodenfruchtbarkeit, kleinen Anbauflächen und einer geringen Durchsetzung alternativer Methoden zur Bekämpfung von Striga, haben zu einer Abnahme der Ernährungssicherheit und Haushaltseinkommen in der Region geführt.

Im Rahmen dieses Vorhaben wurde ein biologisches Verfahren zur Bekämpfung von Striga hermonthica in Kenia etabliert.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenStriga ist ein parasitäres Unkraut, das insbesondere Mais und Hirse befällt und in Befallsgebieten zu Ertragsverlusten von 30 – 100 % führt. Die Wurzeln von Striga hermonthica setzen sich bereits kurz nach der Keimung an den Wurzeln der Maispflanze fest, bilden dort ein Haftorgan und dringen von diesem zum Gefäßsystem der Maiswurzel vor. Hier nimmt die parasitäre Pflanze Nährstoffe und Wasser auf, die dem Mais für die eigene Entwicklung fehlen. In schweren Fällen der Parasitierung stirbt die Maispflanze ab.

Da Mais in Kenia die Grundernährung der Landbevölkerung sichert, kann mit der erfolgreichen Bekämpfung von Striga hermonthica ein bedeutender Betrag zur Bekämpfung des Hungers erreicht werden.

In den USA wurde ein biologisches Produkt entwickelt, dass sich in den betroffenen Dörfern selbst produzieren lässt und so die Bekämpfung von Striga hermonthica unabhängig von der chemischen Industrie möglich macht. Durch die Produktion in den Dörfern unmittelbar vor der Anwendung ist das Produkt auch für kleine Subsistenzwirtschaften erschwinglich.

Das Verfahren, das von Prof. David Sands von der „Montana State University“ entwickelt wurde, beruht auf der Wirkung des pilzlichen Welkeerregers Fusarium oxysporum. Der Pilz befällt Striga hermonthica und führt zum Absterben der Pflanzen, bevor diese einen erheblichen Schaden an ihrer Wirtspflanze verursachen kann. Die befallene Striga-Pflanze ist nicht mehr in der Lage, Samen zu bilden, sodass die Verseuchung der Böden mit der Zeit sogar verringert werden kann. Das Verfahren kommt vollständig ohne die Anwendung chemisch-synthetischer Wirkstoffe aus. Die Anwendung ist daher außerordentlich umweltschonend.



Ergebnisse und Diskussion

Erstes Projektjahr – Juni 2018 – Mai 2019

Im ersten Projektjahr konnte sich die Toothpick Company (TPC) etablieren und verfügt Mitte 2019 weitgehend über die personelle und materielle Ausstattung, um kommerzielle Tätigkeiten aufzunehmen. Während das Unternehmen, das bereits Ende 2017 gegründet wurde, bisher im Regionalbüro der Welthungerhilfe untergebracht war, wurde im März 2019 ein eigenständiges Büro in Kakamega angemietet.

Durch die fortlaufende Züchtung des Pilzes in dem Labor der kenianischen Forschungseinrichtung KALRO hat sich ein hinreichend aggressiver Stamm ausgebildet, der sich in Topf- und in Feldversuchen bewährte – entsprechende Berichte von KALRO liegen vor. Bei dem Substrat, in dem sich der Pilz entwickelt bevor er ausgebracht wird, wurde zunächst mit gehäckselten Maisspindeln und mit Reis experimentiert. Da die Handhabung mit Reis sehr viel einfacher ist, wird vorübergehend lediglich mit dem Reis als Pilzsubstrat weitergearbeitet. Bei der Bestimmung der Dosis zeichnet sich eine Menge von 1,5 Gramm pro Pflanzloch als optimal ab, allerdings sind hier die Einflüsse auf die Wirksamkeit (etwa Bodenqualität, Ablagedistanz zum Saatgut, Witterungsverlauf) noch nicht abschließend gesichert. In separaten Pflanzversuchen wird der Einfluss von Saatgutbeizung mit Insektiziden untersucht.

Die kenianische Zulassungsbehörde forderte für die Genehmigung des Pilzproduktes unabhängig zertifizierte Freilandversuche über drei Anbausaisons, um die Wirksamkeit zu beweisen. Für die Freilandversuche der Anbausaisons 2018 (‚Große‘ und ‚Kleine Regenzeit‘) wurde dafür die bei der Zulassungsbehörde registrierte kenianische Zertifizierungsorganisation Fanon beauftragt. Obgleich die Anbauversuche gute Ergebnisse erbrachten (wobei die Ergebnisse der 2 Anbausaison stark durch Schädlingsbefall beeinträchtigt wurden), wurden die nötige Bericht von Fanon sehr verspätet erstellt.

Im ersten Projektjahr wurden Verträge mit KALRO, TPC und dem Wissenschaftlichen Berater, Dr. Peter Lüth, abgeschlossen, in denen die Aufgaben jeweils detailliert beschrieben sind. Die Beauftragung von KALRO bezog sich zunächst auf ein Jahr und umfasst die Weiterentwicklung des Pilzes durch Selektion, die Begleitung der Feldversuche und Ausführung ausgewählte Versuche zu Wirksamkeitsbestimmung (etwa des Einflusses von Pestiziden). Mit TPC wurde zunächst eine Beauftragung für den Zeitraum Juni 2018 bis Dezember 2019 vereinbart, die hauptsächlich die Betreuung der offiziellen Feldversuche und von dezentralisierten Demonstrationsparzellen, die Ausbildung und Schulung der Produzenten und Bauern sowie den Aufbau der Vermarktungswege und des Unternehmens selbst beinhaltet. Bezüglich der wissenschaftlichen Beratung von KALRO und Toothpick wurden regelmäßige Einsätze mit Dr. Peter Lüth vereinbart, die schriftlich dokumentiert werden.


Zweites Projektjahr – Juni 2019 – Mai 2020

Das Ende des Berichtzeitraums ist auch in Kenia durch die COVID-19-Pandemie gekennzeichnet, welche auch Auswirkungen auf den Projektfortschritt hat. In Kenia wurden seit März weitreichende Lockdown-Maßnahmen erlassen, die u.a. Ausgangssperren in den größeren Städten vorsehen. Aufgrund der allgemeinen Beschränkungen in Kenia ist seit April 2020 das Projektbüro der Welthungerhilfe und auch das Büro der Toothpick Company (TPC) in Kakamega geschlossen. Alle Mitarbeiter arbeiten soweit möglich von zuhause. Die Feldversuche können nur in reduzierter Form durchgeführt werden, d.h. es werden nur etwa die Hälfte der für 2020 geplanten 1.000 Versuchsparzellen angelegt und betreut, und auch hier werden die Ergebnisse einer geringeren Anzahl von Bauern und Bäuerinnen durch die Berater von TPC und der Offizialberatung vorgestellt, da größere Ansammlungen nicht erlaubt sind. Durch die Schließung der Behörden in Nairobi - u.a. die Zulassungsbehörde, bei der der Zulassungsantrag auf Genehmigung eingereicht wurde - kann es zu weiteren Verzögerungen kommen, denn die Zulassung ist die Voraussetzung für die Kommerzialisierung des biologischen Herbizids durch die TPC.

Personell gab es einige Veränderungen. Auf Projektebene wurde der lokale Büroleiter der Welthungerhilfe in Kakamega (der gleichzeitig auch als lokaler Projektleiter fungiert) im Januar 2020 ersetzt. In der Toothpick Company gab es eine Änderung in der Unternehmensleitung – der Geschäftsführer, der seit Beginn des Vorhabens diese Funktion ausfüllte, verließ das Unternehmen und wurde im April 2020 durch einen kompetenten Nachfolger ersetzt. Weiterhin gab es eine Veränderung im Aufsichtsgremium des Unternehmens. Als Vertreter der Welthungerhilfe hatte der Büroleiter (Country Director) des WHH-Landesbüro in Nairobi diese Funktion inne. Da er in ein anderes Land versetzt wurde, wurde diese Position im Oktober 2019 an eine neue lokale Fachkraft aus dem Landesbüro übertragen - die langjährige Welthungerhilfe-Mitarbeiterin, Frau Josephine Thome, hat einen landwirtschaftlichen Hintergrund und leitete zuvor die Monitoring-Abteilung in Nairobi. TPC wird weiterhin von dem regionalen Marketingfachmann der Welthungerhilfe beraten.

Im zweiten Projektjahr konnte sich die Toothpick Company (TPC) im eigenen Büro konsolidieren und die notwendigen Tätigkeiten zur Vorbereitung der Kommerzialisierung durchführen – dies umfasste vor allem die Anbauversuche für die Zulassung des Substrats Kichawi Kill, die Fortbildung der Produzenten, und die Begleitung der Demonstrationsversuche auf den Feldern ausgesuchter Bauern in 4 Distrikten. Obgleich alle Unterlagen für die Zulassung mittlerweile eingereicht wurden (basierend auf die Anbauergebnisse von 3 Anbauzyklen) steht die Genehmigung durch die kenianische Zulassungsbehörde, die die Voraussetzung für den Einstieg in die Kommerzialisierung ist, noch aus.

Beim Forschungspartner KALRO stand vor allem die Entwicklung von alternativen Substraten im Vordergrund – das derzeit verwendete Substrate basiert auf im Lande relativ teurem Reis, der die Akzeptanz des Endprodukts für die Bauern belastet. Kostengünstigere Lösungen werden derzeit getestet. Weiterhin wurden gute Fortschritte bei der Forschung zu fungizid-resistenten Pilz-Mutanten erzielt. In Kenia ist die Saatgut-Beizung von gehandeltem Maissaatgut mit Fungiziden vorgeschrieben und beim Einsatz von solchem behandelten Saatgut kommt es auch zur Schädigung von nützlichen Pilzen. Inzwischen ist es gelungen Mutanten zu identifizieren, die gegen einige der eingesetzten Fungizide resistent sind.

Im zweiten Projektjahr fand der 3. Freilandversuche zum Wirksamkeitsnachwies statt, der durch die Zertifizierungsorganisation SGS (Zentrale in der Schweiz) begleitet wurde. Der Zertifizierungsbericht (Anlage) bescheinigt erneut eine hohe Wirksamkeit des Substrats (Ertragsvorteile gegenüber Kontrollparzellen lag zwischen 45 und 85 %), so dass nun in Bälde eine Genehmigung zum kommerziellen Einsatz durch die Zulassungsbehörde erwartet wird.

Im Berichtszeitraum wurden die Verträge mit KALRO und TPC, in denen die Aufgaben jeweils detailliert beschrieben sind, erneuert. Die wissenschaftliche Beratung durch Dr. Peter Lüth wurde ohne Vertragsänderung fortgesetzt. Die Beauftragung von KALRO bezieht sich zunächst auf ein weiteres Jahr und umfasst weitere Experimente mit verschieden Substraten und die Selektion von fungizid-resistenten Pilzstämmen, die Begleitung der Feldversuche und des Zulassungsprozesses durch Erstellung und Einreichung der notwendigen Unterlagen.
Mit TPC wurde zunächst eine weitere Beauftragung für den Zeitraum Januar 2020 bis Dezember 2021 vereinbart, die hauptsächlich die Betreuung der Feldversuche, die Ausbildung und Schulung der Produzenten und Bauern sowie den Aufbau der Vermarktungswege und des Unternehmens selbst beinhaltet.

Letzte Projektjahre - Mai 2020 – Mai 2022

In der letzten Phase der Projektlaufzeit wurde kontinuierlich an dem Aufsetzen und der Verbesserung der Produktions- und Vertriebssysteme für Kichawi Kill gearbeitet. Alle drei Phasen (1.Phase Inokulumherstellung, 2. Phase: Substrathersteller auf Cluster Ebene und 3. Phase: Pilzbrutproduktion) werden erfolgreich durchgeführt:
Auf Dorfebene werden Village Inoculum Producer (VIPs; Substrathersteller) geschult und durch TCL mit allen notwendigen kostenpflichtigen Produktionsmaterialien ausgestattet. Die Substrathersteller stellen das Endprodukt, Kichawi Kill, her und liefern es an die Kleinbauern. Verfahren: Sie kochen einen Topf Reis, geben ihn in einen sterilisierten Behälter mit Plastikdeckel, fügen das pilzhaltige Holz hinzu und verschließen den Deckel. Über drei Tage wird die Mischung zweimal täglich geschüttelt, so dass der Pilz ausreichend auf dem Reis wachsen kann. Ein halber Teelöffel des Herbizids wird dann neben dem Saatgut in jedes Saatloch gegeben.
Als Kultursubstrat waren ursprünglich ein Granulat aus vermahlenen Maisspindeln vorgesehen. Damit wären die Substratkosten sehr gering gewesen und hätten sich kaum auf den Endpreis des Produktes ausgewirkt. Leider war es unter den gegebenen dörflichen Bedingungen nicht möglich, das vorgesehene Substrat vollständig zu sterilisieren. Aus diesem Grund musste eine Änderung der Produktionsstrategie erfolgen. Als Kultursubstrat hat sich Reis bewährt. Mit diesem Substrat ist es zwar möglich, die Kontaminationsrate in Grenzen zu halten, es hat aber den Nachteil, dass es relativ teuer ist.

Auch das zweite Ziel – Aufbau und Management der gesamten Lieferkette und finanzielle Unabhängigkeit des Unternehmens TCL – hat Fortschritte zu verzeichnen.
TCL wurde erfolgreich registriert und hat derzeit 8 Mitarbeiter, es verfügt über eine notwendige Infrastruktur, einschließlich eines Fahrzeugs und eines funktionsfähigen Labors.
Es wurde ein digitales, auf Mobiltelefonen basierendes Zahlungskonto eingerichtet, über das die Kleinbauern Zahlungen leisten.
Die kenianische Aufsichtsbehörde PCPB (Pest Control Product Boards) -Registrierung des Produkts erfolgte im Jahr 2021, so dass das Unternehmen das Produkt kommerziell vermarkten konnte.
Es wurden Vereinbarungen mit Substratproduzenten (VIPs) in 7 Bezirken geschlossen, bis 2025 ist eine Ausweitung auf 8 Bezirke geplant.
TCL wird voraussichtlich im Jahr 2025 die Gewinnschwelle erreichen (Anhang 4: Wachstumsprognose).



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Es wurden zahlreiche Informationen im Internet veröffentlich. Auch hat das Unternehmen mittlerweile eine eigene Internetseite:
Toothpick Company Limited – Biocontrol Solution For Improved Crop Yield.
The Toothpick Project: Food Security in sub-Saharan Africa
Darüber hinaus berichtet die Welthungerhilfe regelmäßig
Toothpick Company among the 50 Best Small Businesses - Welthungerhilfe
The Toothpick Project - Welthungerhilfe
2020-Toothpick-upscaling-striga-desease-Kenia-2pager-Welthungerhilfe.pdf


8_07_Peter_Lueth.pdf (abim.ch)
Peter_Lueth.pdf (abim.ch)


Vortrag von Herrn Lüth im Rahmen einer Veranstaltung: 
Conference-Programme-LATEST-(4).pdf (swansea.ac.uk)
The Toothpick Project: Fighting Striga (witchweed) with Smallholder Biotechnology - ruralsolutionsportal




Fazit

Das Projekt hat einen erheblichen Beitrag zur Einführung von Kichawi Kill in den kenianischen Markt geleistet. Das Potenzial dieses Produktes hinsichtlich einer verbesserten Ernte – und dadurch eines verbesserten Einkommens und einer erhöhten Ernährungssicherheit – die zeitgleich auch einen erfolgreichen Beitrag zum Einsatz natürlicher Ressourcen in der Landwirtschaft darstellt, ist weiterhin enorm. Die Expansion auf andere Länder, in denen Striga die Maisernte zerstört, ist daher folgerichtig und vielversprechend.

In den kommenden Jahren ist es nun wichtig, den Produktionsprozess zu stabilisieren, die Produktionskosten zu senken und die Vermarktung des Produkts zu verbessern. Diese sollte langfristig in einer Erhöhung der Zahl der Verbraucher, also der Kleinbauern, münden.

Trotz großer Fortschritte (Nachweis der Wirkung des Produktes im zertifizierten Feldversuch, Zulassung durch PCPB und erfolgreicher Beginn des Vertriebes), konnte die nachhaltige Produktion des biologischen Herbizides einschließlich dessen Vertriebes nur verzögert anlaufen und braucht noch weitere externe Unterstützung.

Um den Fortbestand der aufgebauten Strukturen und damit den bisher erzielten Erfolg langfristig zu sichern, ist eine Anschlussphase geplant, in der vor allem drei Bereiche bearbeitet werden sollen:
1. Vereinfachung der Anwendung des Produktes. Herr Dr. Peter Lüth ist hier in der Entwicklung eines Produktes auf der Basis von Chlamydosporen des Fusarium-Pilzes, die an das Saatgut geklebt werden können (Saatgutummantelung). Erste Versuche sind vielversprechend und in einigen Jahren mit Anbauversuchen und nach erneuten Zulassungsverfahren kann daraus eine anwendungsfreundliche und kostengünstige Alternative entstehen.
2. Entwicklung eines kostengünstigeren Kultursubstrat (zum bisher verwendeten Reis)
3. Weiterer Ausbau der Vertriebsstruktur. Hierfür ist die Einrichtung eines kleinen Labors in Kakamega erforderlich, da KALRO die erforderlichen Leistungen für die Qualitätssicherung und Fortentwicklung der Technologie nicht mehr erbringen kann und deshalb in Zukunft lediglich als beratender Partner eingebunden sein wird.