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Stress für unsere Kulturpflanzen

Der Klimawandel wird die Landwirtschaft verändern. Manche Gebiete werden trockener, in anderen Regionen nehmen die Niederschläge zu, der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre steigt. Welche Folgen das für die Kulturpflanzen hat, untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Thünen-Instituts (TI) in dem interessanten Freilandversuch FACE. Sie gehen der Frage nach, wie sich der Klimawandel auf die Pflanzenproduktion auswirken wird.

Der Konzentrationsanstieg des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) wirkt sich als Substrat der Photosynthese direkt auf die Pflanzen aus: Eine höhere CO2-Konzentration steigert bei fast allen Pflanzen die Photosynthese. Wirkt sich dieser "CO2-Düngeeffekt" positiv auf Ertrag und Wachstum aus? Im Free Air Carbon Dioxide Enrichment (FACE) - Versuch der Braunschweiger Forscher wird der CO2-Gehalt der Luft über einer Ackerfläche künstlich erhöht. Sie simulieren, wie sich das Wachstum künftig verändert, wenn der CO2-Gehalt der Atmosphäre weiter ansteigt. Gleichzeitig untersuchen sie Trockenheit und erhöhte Temperaturen beziehungsweise Hitzestress. Dafür wurde ein Teil der CO2-Versuchsflächen zeitweise überdacht, beziehungsweise mit Infrarot-Lampen bestrahlt.

Die Experimente zeigen, dass die Pflanzen teils von den erhöhten CO2-Konzentrationen profitieren, dass aber auch erhebliche Unterschiede zwischen den Kulturpflanzen, aber auch den verschiedenen Sorten einer Art bestehen. Für Winterweizen, Wintergerste und Zuckerrüben ergaben sich Ertragszuwächse von 10 bis 15 Prozent, das war weniger als erwartet. Mais und Hirse profitierten nur bei zusätzlicher Trockenheit vom höheren CO2-Angebot. Bei Getreide kommt hinzu, dass die Qualität hinsichtlich Proteinanteil und -zusammensetzung sowie des Gehalts an Spurenelementen oder Vitaminen geringer war.

Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse über die Reaktion von Agrarökosystemen auf den Klimawandel und sind Grundlage für Pflanzenwachstumsmodelle. Für die Pflanzenzüchter lässt sich ableiten, inwieweit Möglichkeiten bestehen, den CO2-Düngeeffekt gezielt züchterisch zu optimieren, um den maximalen Nutzen daraus zu ziehen. So sind z.B. die vom TI erhobenen Maisdaten sind weltweit einzigartig und werden von Klimaforschungsteams aus der ganzen Welt verwendet.

Mit den FACE-Versuchen wurde vor über 10 Jahren begonnen. Sie wurden aus dem Haushalt des Thünen-Instituts, mit Sondermitteln aus dem Landwirtschaftsministerium und Projektgeldern finanziert. Das BMEL stellt für den Grundhaushalt des Thünen-Instituts rund 79 Millionen Euro (2016) zur Verfügung.

Stand:
11.11.16

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