CO2-Anstieg lässt Kulturpflanzen Wasser sparen

14. Dezember 2009, 15:14
6 Postings

Deutsche Forscher führten mehrjährige Testreihe auf Versuchsfeldern durch und stellten Rückkoppelungseffekte fest

Braunschweig - Wenn der CO2-Gehalt in der Atmosphäre steigt, muss dies auch Auswirkungen auf die Photosynthese-Leistung, das Wachstum und den Ertrag von Pflanzen haben. Welche dies speziell bei wichtigen Kulturpflanzen sind, haben Wissenschafter vom Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, dem Johann Heinrich von Thünen-Institut (vTI) in Braunschweig untersucht. Ein zweiter wichtiger Faktor ist die Menge an Wasser, das den Pflanzen zur Verfügung steht. Über die klimatische Entwicklung sind beide Faktoren miteinander verbunden, denn bei steigender Durchschnittstemperatur sind auch in unseren Breitengraden längere Trockenperioden zu erwarten als bisher. Und diese beiden Faktoren beeinflussen einander in komplexer Weise, wie die Studie zeigt.

Das Team um Hans-Joachim Weigel errichtete auf einem Versuchsfeld des Instituts eine CO2-Anreicherungsanlage, mit der die zukünftigen Konzentrationen des Gases in der Atmosphäre sowie unterschiedliche Trockenheitsbedingungen direkt im Freiland simuliert werden können. In dieser sogenannten FACE-Anlage ("Free Air Carbon Dioxide Enrichment") wird mithilfe von ringförmig angeordneten Düsen eine Kreisfläche mit einem Durchmesser von 20 Metern computergesteuert so mit CO2 begast, dass sich im Bereich der Pflanzen eine Atmosphäre mit rund 550 ppm (parts per million) Kohlendioxid einstellte. Das entspricht den Verhältnissen, wie sie für das Jahr 2050 erwartet werden. Auf dem Rest des Feldes beträgt die CO2-Konzentration in der Luft 385 ppm, das entspricht dem heutigen Wert. Als Testpflanzen für die mehrjährige Versuchsreihe dienten Gerste, Weizen und Zuckerrüben.

Die Versuche zeigten, dass die Pflanzen in der CO2-angereicherten Fläche zehn bis fünfzehn Prozent mehr Biomasse bildeten sowie dass sie je nach Versuchsjahr fünf bis zwanzig Prozent weniger Wasser über ihre Spaltöffnungen in die Umgebungsluft abgaben: Sie nutzten also das ihnen zur Verfügung stehende Wasser effizienter aus.

CO2-Anstieg kompensiert Wasserknappheit ... aber nur zum Teil

In einem anschließenden zweijährigen Versuch mit sogenanntem "Energiemais", der sich durch schnelles Wachstum bei hohen Temperaturen auszeichnet, wurden erstmals unter Feldbedingungen gezielt die Wechselwirkungen zwischen Trockenstress (erzeugt durch eine Regenausschlussvorrichtung) und einer gleichzeitig erhöhten CO2-Konzentration untersucht. Die Maispflanzen reagierten auf den simulierten Trockenstress unter heutigen CO2-Bedingungen mit einem Wachstumsverlust (oberirdische Biomasse) von rund 28 Prozent. Unter der CO2-angereicherten Atmosphäre war das Wachstum allerdings "nur" um ca. elf Prozent erniedrigt, der Trockenstresseffekt wurde also zum Teil kompensiert. Die Landwirtschaft einer klimagewandelten Welt sieht sich also Faktoren ausgesetzt, die aufgrund ihrer Wechselwirkung zu einer nicht so leicht zu berechnenden Gesamtbilanz in Sachen Ernteerträge führen.

"Die Ergebnisse sind Beispiele für Rückkoppelungseffekte, die bei der Klimafolgenabschätzung beachtet werden müssen", erläutert Weigel. In den kommenden zwei Jahren will seine Arbeitsgruppe die Versuche zur Kombinationswirkung von Trockenstress und erhöhter CO2-Konzentration unter dem Aspekt der Nutzung der genetischen Vielfalt mit verschiedenen Sorten von Sorghum-Hirse, ebenfalls eine "Energiepflanze", fortsetzen. Die hierbei erzielten Ergebnisse sollen im Rahmen eines Verbundprojektes in die züchterische Optimierung von Sorghum-Hirse einfließen. (red)

  • Ein FACE-Versuchsring in einem Weizenfeld des Heinrich von Thünen-Instituts in Braunschweig. Durch die Düsen in den schwarzen senkrechten Röhren wird CO2 in die Kreisfläche geblasen.
    foto: foto: vti/bd

    Ein FACE-Versuchsring in einem Weizenfeld des Heinrich von Thünen-Instituts in Braunschweig. Durch die Düsen in den schwarzen senkrechten Röhren wird CO2 in die Kreisfläche geblasen.

Share if you care.