Transition Paths to Sustainable Legume-based Systems in Europe (TRUE)

Im feucht-gemäßigten Klima ist der Linsenanbau nicht ganz einfach. Da die Pflanzen stetig weiter in die Länge wachsen und nur schwach ausgebildete Ranken haben, neigen sie zum Lagern. Das geschieht nicht in Regionen mit Sommertrockenheit, da hier die Pflanzen mit zunehmender Wasserknappheit das Wachstum einstellen und klein und standfest bleiben. Im feuchten Klima aber ist eine Stützfrucht erforderlich, um den Linsenpflanzen einen Halt zu bieten. Auch ist hier eine Trocknung des Ernteguts meistens zwingend erforderlich, da der Wassergehalt der Linsen oft mehr als 20 % beträgt. Eine weitere Herausforderung ist die Trennung der Samen von Linse und Stützfrucht.
Bevor Landwirte in den Linsenanbau einsteigen, sind für die Wahl der Stützfrucht folgende Kriterien zu berücksichtigen:
• Decken sich die Wachstumsperioden von Linsen und Stützfrucht?
• Ist die Saattiefe gleich?
• Ist die Stützwirkung ausreichend?
• Wie stark ist die Konkurrenz der Stützfrucht gegenüber Linsen und Unkraut?
• Sind Trocknungs- und Reinigungsanlagen verfügbar?
• Gibt es einen Markt und einen hinreichenden Preis für das Erntegut der Stützfrucht?
Grundvoraussetzungen für den Gemengeanbau von Linsen mit Stützfrucht sind gleiche Wachstumszeiten, hinreichende Stützwirkung und die Verfügbarkeit von Reinigungs- und Trocknungsanlagen. Bei der Saattiefe muss entweder ein Kompromiss eingegangen werden, oder die Gemengepartner werden in getrennten Arbeitsgängen bzw. mit einer speziellen Sämaschine zusammen gesät. Die Konkurrenz der Stützfrucht kann über die Saatstärke angepasst werden.
Insgesamt trägt der Mischanbau von Linsen im Gemenge zur Artenvielfalt bei und zur ökologischen Wertigkeit von Ackerflächen bei.

Agriculture in Ireland is a major source of greenhouse gas (GHG) emissions and removal of the milk quota has stimulated a rapid increase in milk output. This has made it more difficult to meet GHG reduction targets, although several avenues for lowering GHG emissions from dairy farms while maintaining profitability exist. Available 'off the shelf' technologies include:
(1) significantly reducing fertiliser Nitrogen (N) input and rely on white clover nitrogen fixation in the paddocks to make up for the reduced N input;
(2) using protected (N-(n-butyl) triphosphoric triamide-treated) urea as a fertiliser instead of calcium ammonium nitrate and urea;
(3) using a trailing shoe instead of the commonly used downward-facing splash plate for slurry application; and,
(4) selecting high breeding index cows, resulting in an increased milk and milk solids output.

The current Irish national average emission is 1.23 kg CO2-equivalents per litre milk. To reduce this number, while maintaining current levels of milk output per ha and profitability, at the Solohead Research Farm, a control group having standard farm practices is being compared with a Low Carbon (LC) group where the above-mentioned strategies were implemented simultaneously. Results to date show a 17% emissions reduction in the LC system, as well as higher milk and milk solids output with lower inputs. The decreased inputs and increased outputs also help to maintain or even improve farm profitability.

Legume cropping is low across Europe, occupying 1-4 % of the arable farmed area. In Scotland, grain legume cultivation accounts for less than 1 % of the arable area. In contrast, barley occupies two thirds of the area and while half is used as animal feed, half serves whisky and beer production. Since these fermentation-based businesses account for £10 billion of UK tax revenue, any loss of barley production area needs careful consideration: especially since domestic barley production falls 20% short of demand. Therefore, a major challenge is: how may legumes be integrated into a barley dominated system? Intercropping barley with peas is an option and intercropped-barley yield can match that of monocropped-barley. However, pea-plant density needs to be controlled to 20% or less of barley plant numbers. Also, more-upright pea varieties should be sought (e.g. maple pea). To safeguard the nitrogen content of the barley to meet malting qualities, no more than 20 kg/ha ammonium sulphate may be added at seed-drilling, and direct-drilling of seed is preferred to help reduce pathogen incidence. Herbicide and pesticide applications can probably be avoided. Seed may be separated after harvest for different markets or used as a mixture for feed on farm. This approach can deliver 20% more yield per unit area and higher gross margins than conventional agronomy.

Η συμβατική γεωργία έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην αύξηση της γεωργικής παραγωγής προκειμένου να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις ενός ολοένα αυξανόμενου πληθυσμού. Όμως, η εντατική καλλιέργεια έχει επίσης οδηγήσει σε μια αυξανόμενη εξάρτηση από χημικά λιπάσματα, παρασιτοκτόνα, ζιζανιοκτόνα, μυκητοκτόνα και εντομοκτόνα, τα οποία είναι δαπανηρά και επιβλαβή στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Λαμβάνοντας υπόψιν τις αρνητικές επιπτώσεις των αγροχημικών και των προβλημάτων που ανακύπτουν στον γεωργικό τομέα από την κλιματική αλλαγή, η σύγχρονη γεωργία απαιτεί να υιοθετηθούν οικολογικά φιλικές προσεγγίσεις για την ασφάλεια των τροφίμων και τη βιώσιμη γεωργική παραγωγή. Μια προσέγγιση βιολογικής γεωργίας είναι η χρήση μικροβιακών σκευασμάτων ή βιολιπασμάτων. Τα βιολιπάσματα είναι τυποποιημένα σκευάσματα που περιέχουν ζωντανούς μικροοργανισμούς που προωθούν την ανάπτυξη των φυτών. Τα βιολιπάσματα εφαρμόζονται είτε άμεσα στους σπόρους (ανάμιξη σπόρων με κατάλληλα προσκολλητικά μέσα) είτε έμμεσα στο έδαφος (ως υγρά ή κοκκώδη σκευάσματα). Είναι εύκολα στη χρήση, περιβαλλοντικά φιλικά, ανανεώσιμη πηγή φυτο-θρεπτικών στοιχείων, λιγότερο δαπανηρά συγκριτικά με τα χημικά λιπάσματα και μπορούν να αυξήσουν την φυτική παραγωγή κατά 20-30%. Γενικά, τα οφέλη των βιολιπασμάτων για τους αγρότες, το περιβάλλον, και τη βιο-οικονομία έχουν οδηγήσει στην ανάπτυξη μιας νέας παγκόσμιας αγοράς που εστιάζεται στην βελτιστοποίηση της αποτελεσματικότητας των βιολιπασμάτων και στην ανάπτυξη “κατά παραγγελία” σκευασμάτων που να ικανοποιούν τις απαιτήσεις των αγροτών. Η πρωτοβουλία αυτή υποστηρίζεται και προωθείται από πολλές χώρες στην Ευρώπη όπως διαπιστώνεται από τον αυξανόμενο αριθμό πολιτικών δράσεων.

The inclusion of leguminous green manures (also known as fertility building crops or cover crops) can bring many benefits, such as:
• adding nitrogen to the system (as a result of fixation by symbiotic Rhizobia bacteria)
• minimising losses of nitrogen by leaching
• adding soil organic matter (thus improving structure and water holding capacity)
• reducing the risk of erosion; and
• suppressing weeds and acting as a break crop to reduce the risk of pests and diseases.

They are therefore of value in both conventional and organic systems but remain underutilised. To get the best results the correct species need to be selected and integrated in the rotation with the cash crops. Protected cropping presents a particular problem due to the high value of the glasshouse or polytunnel infrastructure making it difficult to justify allocating space in the cropping schedule for fertility building crops. Fast growing species that can accumulate biomass rapidly are required, such as true clovers (e.g. crimson, Persian and berseem/Egyptian) or other legumes (e.g. fenugreek, vetch, forage peas and lupins). These could be grown either over the winter period (up to six months) or as much shorter break crops in the spring/summer (possibly between salad crops). Lower growing species (e.g. trefoil) may be suitable for intercropping, which could help with weed control. In colder climates, frost hardiness is an issue – under the protected conditions of a polytunnel the peas and lupins may produce ‘softer’ foliage, than those grown outside, which may be more susceptible to cold nights as the winter progresses. However, frost kill can minimise the need for cultivations to incorporate green manures into the soil, if it occurs after significant biomass has accumulated.

Distilled spirits are typically produced from cereals such as barley, wheat, rye or corn due to their relatively easiness of processing, and their large starch nutrient stores which, once broken down by the processes known as 'milling' and 'mashing', can be fermented with yeast to produce high yields of ethanol. Critical to this conversion process is understanding the characteristics of the starch present and the conditions required to break it down into smaller, simple sugars suitable for yeast conversion. In all cases the milled raw material must be heated, in the presence of water, to a material specific temperature. This allows the starch granules to become hydrated and ultimately, burst open exposing the starch and allowing it to be broken down in the presence of enzymes.

Legumes are no different, and studies are being completed to determine the conditions required to convert their native starch into simple sugars. A cooking temperature of 80°C has been identified, which allows the hydration and disruption of most legume starch granules, although variations between legume species exist. It has also been shown that, unlike some cereals, legumes do not have the natural and necessary enzymes, hence the need to add commercially available ones. A combination of high temperature tolerant alpha-amylase and glucoamylase has been shown to be effective in aiding this break down.

The successful conversion of legumes into distilled spirit, most likely to be a neutral base spirit for use in flavoured spirit production, for example gin, opens up a new, premium, high value market for legumes.

Neue Produkte auf Basis von Leguminosen müssen den potentiellen Kunden im Supermarkt ansprechen. Zur Entwicklung und Herstellung solcher Lebensmittel ist die Extrusion sehr gut geeignet. Stärkehaltige oder proteinhaltige Lebensmittel mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 15 bis 35 % werden bei der Extrusion eingesetzt. Durch hohe Temperaturen und Druck wird das Gemenge im Extruder mechanischen Scherkräften ausgesetzt. Unter diesen Bedingungen werden die Rohstoffe in einem beheizten Zylinder in "viskoelastische Schmelzen" umgewandelt, die weiter gezwungen werden, durch die sich am Ende des Extruders befindende Matrize zu fließen. Durch den Druckabfall über der Matrize und die anschließende Umwandlung von Hochtemperaturwasser in Dampf dehnt sich das Gemenge am Ausgang drastisch aus und ergibt das gewünschte expandierte Produkt.

Mittels der Doppelschneckenextrusion können aus allen Leguminosenarten expandierte Produkte wie Snacks oder Crispies (beides mit bis zu 75% Protein) hergestellt werden. Die Crispies sind eine hervorragende Basis für Fleischanaloga. Mittels der Planetenwalzen-Extrusion können Pea-Flakes (60% Protein) hergestellt werden, die wie Corn Flakes in Müslis eingesetzt oder direkt verzehrt werden können. Alle Produkte können bei der Extrusion mit Geschmacksträgern wie Gewürze, und Kräuter oder Kakao und Zucker versetzt werden, bzw. können diese Produkte auch überzogen werden. Das vereint die gesunden Eigenschaften mit dem guten Geschmack. Mit einer anderen Art der Extrusion, der Pasta- Technologie, können aus den Leguminosen Nudeln hergestellt werden. Auch dabei können Gewürze/Kräuter für verschiedene Geschmacksrichtungen beigefügt werden, z.B. eine Linsen-Nudel mit Curry.

Iværksættere i fødevaresektoren udvikler f.eks. nye produkter, og i nogle anvendes ingredienser som f.eks. linser, ærter, bønner og kikærter. I mange tilfælde ville en iværksætter have fordel af at kende til forbrugernes reaktion på det nye produkt, før det er lanceret i markedet. Ved at introducere det nye produkt i fokusgrupper med forbrugere kan der indhentes meget viden om forbrugernes reaktion på produktets smag, emballering mv. Endvidere kan producenten få ideer til, hvordan produktet kan forbedres eller markedsføres. Ved fokusgrupper er det vigtigt at produktet præsenteres som det ville være i en virkelig situation, f.eks. skal suppen varmes og brødet ristes. Det er også nødvendigt, at der udarbejdes en liste med de spørgsmål, som producenten ønsker, at forbrugerne skal tage stilling til ved fokusgruppen. Når en fokusgruppe er vel planlagt og udført, kan arrangementet tilvejebringe meget brugbar information til en fødevareproducent eller iværksætter. Det anbefales iværksætteren at samarbejde med personer, som har erfaring med at organisere og gennemføre fokusgrupper som f.eks. innovationsnetværk eller virksomheder, der udfører forbrugerundersøgelser. Omkostninger til fokusgruppe er ofte langt mindre end det, som en uheldig produktlancering koster. Det kan derfor anbefales for en producent at samle så meget forbrugerinformation som muligt før et produkt lanceres, og her kan fokusgrupper være et relevant tiltag.

Agri-food system diversity decreased from the early 20th century as mechanisation of food production and processing standardised the commodities grown and processed. Nitrogen fertilizer dependent small-grains (i.e. cereals mainly) became favoured on a large-scale for common baked- (e.g. bread), fermented- (e.g. beer and neutral spirit) and animal-products (e.g. dairy and meat). Consequently, legume-based agri-food systems in Europe declined despite the capacity of legumes for biological nitrogen fixation, high-nutritional quality and -crop rotation values. So, while legume-supported agri-food systems are sustainable, and Europe is heavily legume-reliant, these legumes (mainly soybean) are imported to meet 80 % of demand - and so the potential societal benefits are forfeited. Even where legumes are grown, only a small number of species (e.g. peas and beans) are cultivated. To help develop diversity of agri-food systems in cooler regions of Europe, scientists in Scotland experimented with early maturing (000 genotypes) of soybean. Good grain and whole-crop forage (animal) feed yields were achieved (up to 1.2 and 12 t/ha, respectively). However, this success was only possible where seed for sowing was pre-inoculated with the highest quality (‘Rizoliq TOP’) rhizobia. Good rhizobial seed inoculum is essential to optimise soybean yields. Rhizobia is the common name for soil bacteria that form a symbiosis with legumes to enable natural biological nitrogen fixation.