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26.09.2018

Weizenanbau auf dem Acker von morgen

Forscher des Braunschweiger Thünen-Instituts haben in einem Klimawandel-Experiment untersucht, wie sich erhöhte CO2-Werte auf das Wachstum von Weizen auswirken.

Freiland-CO2-Anreicherungsanlage (FACE-System) in Braunschweig: Innerhalb der von vertikalen Ausströmrohren begrenzten Ringfläche kann die CO2-Konzentration dauerhaft erhöht werden.
Freiland-Kohlendioxid-Anreicherungsanlage (FACE-System) in Braunschweig: Innerhalb der von vertikalen Ausströmrohren begrenzten Ringfläche kann die CO2-Konzentration dauerhaft erhöht werden.
Quelle: 
Thünen-Institut/Remy Manderscheid

Kohlendioxid (CO2) ist weithin als schädliches Klimagas bekannt. Experten rechnen damit, dass der Klimawandel die CO2-Konzentration in der Luft in den kommenden Jahrzehnten noch weiter antreiben wird. Die Auswirkungen des CO2-Anstiegs für die Landwirtschaft sind derzeit aber noch nicht absehbar. Gleichzeitig ist Kohlendioxid auch ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen. Forscher vom Johann Heinrich von Thünen-Institut in Braunschweig zeigen nun, wie Landwirte sich diese höheren CO2-Konzentrationen für den Pflanzenanbau zunutze machen können.

CO2-Belastung auf Weizenfeld künstlich erhöht 

Im Rahmen eines komplexen Feldversuches hat ein Team um den Braunschweiger Agrarwissenschaftler Remy Manderscheid über eine gesamte Vegetationsperiode die CO₂-Konzentration in Teilen eines Winterweizenfeldes künstlich auf rund 600 ppm erhöht. Dieser Wert wird nach Einschätzung des Weltklimarates in 50 bis 100 Jahren erwartet und wäre etwa 200 ppm mehr als heute.

Erhöhte CO2-Werte können die Photosynthese und damit das Pflanzenwachstum ankurbeln und zu einer Ertragssteigerung führen. Zudem verringert ein Mehr an CO2 die Transpiration, also die Wasserabgabe durch die Blätter. Theoretisch könnten damit Pflanzen regenarme Sommer wie in diesem Jahr besser überstehen. Praktisch hängt der Wasserverbrauch einer Pflanze aber auch von der Gesamtblattfläche und insbesondere von der Wasserabgabe aus dem Oberboden, der sogenannten Evaporation, ab.

Hohe Düngung und dichter Pflanzenwuchs steuern Wasserverbrauch

Im Rahmen der Studie untersuchten die Braunschweiger Wissenschaftler daher das komplexe Zusammenspiel von CO₂-Erhöhung, Transpiration der Pflanzen und der Boden-Evaporation. Dabei konnten sie beobachten, dass eine niedrige Stickstoffdüngung mit lückenhaftem Pflanzenbewuchs keine Wasserersparnis über die Saison brachte. Ganz anders sah das bei hoher Stickstoffdüngung und dichtem Pflanzenwuchs aus. Wie Forscher im Fachjournal „Agricultural Water Management“ berichten, lag die Ersparnis hier bei bis zu 15%.

Der Grund: Die Verdunstung des Wassers im Oberboden war geringer durch das dichte Blätterdach. Konkret betrug der Anteil der Evaporation am Wasserverbrauch des Weizenbestandes von April bis Juli etwa 10%. Bei lückigen Beständen mit geringer Bodenabschattung war der Wasserverbrauch mit 40% bis 50% um ein Vielfaches höher. Fazit: Bei einer CO₂-Erhöhung entscheidet die Düngung bzw. die Dichte des Bestandes darüber, ob das durch die geringere Transpiration eingesparte Wasser durch eine stärkere Bodenevaporation „vergeudet“ wird oder im Boden verbleibt und der Pflanze so in späteren regenarmen Phasen zur Verfügung steht. 

Mulchsaat begünstigt positiven CO2-Effekt 

„Nach unseren Ergebnissen erscheint es wenig sinnvoll, die Düngung und damit die Bestandsdichte zu verringern, um so den Wasserverbrauch zu reduzieren und die Landwirtschaft an trockenere Bedingungen anzupassen. Auch wenn das derzeit in regenarmen südlichen Regionen so praktiziert wird. Denn in dichten, gut beschatteten Beständen ist die Wassernutzungseffizienz am größten und der positive CO₂-Effekt kann voll wirksam werden“, sagt Remy Manderscheid. Den Boden mit Mulch zu bedecken, ist eine weitere, vielversprechende Methode, um die Boden-Evaporation geringzuhalten. 

bb

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