Der heiße und trockene Sommer in diesem Jahr hat Deutschlands Landwirten hohe Ernteverluste beschert. In einigen Regionen wurden bis zu 50% weniger an Getreide oder anderen Nutzpflanzen eingefahren. Experten sind überzeugt, dass infolge des Klimawandels solche Wetterextreme noch zunehmen werden. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) in Müncheberg bei Berlin hat daher untersucht, was für Pflanzen schädlicher ist – Hitze oder Dürre.

Prognose für Ernteausfälle durch Hitze und Dürre 

„Zu verstehen, ob das größte Risiko für die Pflanzenproduktion unter dem Klimawandel durch Dürre oder Hitzestress entsteht, kann Landwirten und Züchtern bei der Auswahl der richtigen Sorten und der Betriebsführung helfen“, sagt Agrarwissenschaftlerin Heidi Webber vom ZALF und Erstautorin der Studie. Die Forscher analysierten dafür die Erträge von Körnermais und Winterweizen in der europäischen Landwirtschaft in den Jahren 1984 bis 2009. Anhand nationaler und internationaler Statistiken und mithilfe zahlreicher Modelle ermittelten sie den Anteil der Ertragsausfälle durch Hitze bzw. Dürre und versuchten, die Erträge für beide Kulturpflanzen unter dem Klimawandel bis 2055 vorherzusagen.

Dürre ist schlimmer als Hitze 

Ihre Prognose und weitere Erkenntnisse stellen die Forscher im Fachjournal „Nature Communications“ vor. Demnach ist bis 2055, bei gleichbleibenden Pflanzensorten und Aussaatterminen, mit einem Ertragsverlust bei Körnermais, aber mit einem Zuwachs bei Winterweizen zu rechnen. Der Grund: Im Gegensatz zu Mais - und wider Erwarten - profitiert der Weizen von zusätzlichem Kohlendioxid in der Atmosphäre, das sich bei höheren Temperaturen in größeren Mengen ansammelt. Das Fazit der Forscher lautet deshalb: Dürre ist das größte Risiko für Ackerpflanzen.

Verdunstung und Wasserstress entscheidend

Auch zeigt die Studie erstmals, wie die Ertragseinbußen durch Hitze zustande kommen. Demnach lassen die warmen Temperaturen die Pflanze zwar schneller wachsen. Doch dies geschieht letztlich so schnell, dass sie nicht genügend Biomasse aufbauen und demzufolge nicht richtig reifen kann. Auch die Entwicklung von Blüten und Samen wird durch Hitze gestört, was zu einer starken Verringerung der Ernte führt. Der wichtigste Faktor ist der Studie zufolge jedoch die hohe Verdunstungsrate, die an heißen Tagen auftritt und bei unzureichenden Niederschlägen und fehlender Bewässerung zu Trockenstress, auch Wasserstress genannt, führen kann. „Frühere Studien für Europa, die zeigten, dass hohe Temperaturen den Großteil der Ertragsausfälle erklären, haben nicht berücksichtigt, dass Wasserstress ein wichtiges Ergebnis heißer Tage ist", so Webber.

Schutzmechanismen gegen Trockenstress und Überhitzung sind verschieden 

Die Forscher fanden heraus, dass sich die Schutzmechanismen von Pflanzen gegen Trockenstress stark von denen gegen Überhitzung unterscheiden. Sie können sich sogar gegenseitig ausschließen und sind im Feldversuch schwer zu kontrollieren. Der Grund: Pflanzen schützen sich vor Trockenheit, indem sie weniger Wasser verdunsten lassen. Damit wird weniger kühlendes Wasser aus dem Boden in Blüten und Blätter geleitet, so dass Pflanzen erhitzen und es zu entsprechenden Hitzeschäden kommt.

Die neuen Erkenntnisse der Forscher können Landwirten und Pflanzenzüchtern helfen zu entscheiden, welche Pflanzen für den Anbau geeignet sind oder woran sie bei Neuzüchtungen angepasst werden müssen. Neue Modellierungs- und experimentelle Ansätze könnten dabei kombiniert werden, um die beste Option zu ermitteln. 

bb