Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Getreide im Klima der Zukunft: Hitzetod oder Zusatzdüngung?

07.11.2012
Weltweit erstmals Feldstudien zur Wechselwirkung von Hitzeperioden und CO2-reicherer Atmosphäre bei Weizen

Globale und regionale Klimamodelle stimmen darin überein, dass es im Zuge des Klimawandels nicht nur durchschnittlich wärmer wird, sondern dass auch die Anzahl heißer Tage während der Vegetationszeit deutlich zunimmt. Heiße Tage sind definitionsgemäß die Tage, an denen die Nachmittagstemperaturen oberhalb von 30 °C liegen.


Abb.1: Freilanderwärmungsanlage des Thünen-Instituts in einem Weizenfeld. Gezeigt ist der Aufbau von vier der insgesamt zwölf Erwärmungsflächen während eines Testlaufes 2012 (links) sowie eine Infrarotaufnahme mehrerer Versuchsflächen (rechts) (Durchmesser je ca. 1,80 m), die durch jeweils sechs Infrarotstrahler auf eine um ca. 5-6 °C höhere Temperatur als die Umgebungsfläche erwärmt worden sind.

(Fotos: Thünen-Institut)


Abb.2: Freiland-CO2-Anreicherungsanlage (FACE) des Thünen-Instituts in einem Weizenfeld. Innerhalb eines solchen Versuchsrings mit Durchmesser 20 m wird die CO2-Konzentration der Luft während der Vegetationsperiode auf 550 ppm erhöht. Je zwei „Erwärmungsringe“ aus Abb. 1 werden in die mit CO2 angereicherte Ringfläche integriert, um die Interaktion zwischen CO2-Erhöhung und Hitzestress zu untersuchen.

(Foto: Thünen-Institut)

Extremtemperaturen wirken sich stark auf das reproduktive Wachstum bzw. die geschlechtliche Vermehrung von Kulturpflanzen aus. Aus Laborversuchen und aus einigen Feldbeobachtungen ist bekannt, dass Getreidepflanzen wie Weizen oder Reis besonders während der Blüte sehr temperaturempfindlich sind und auf Werte über 30 °C mit einem drastischen Ertragsabfall reagieren.

Andererseits hat eine erhöhte CO2-Konzentration in der Atmosphäre einen positiven Effekt auf die Photosynthese und führt häufig zu höheren Erträgen. Zusätzlich transpirieren die Pflanzen aber weniger Wasser über ihre Spaltöffnungen in den Blättern – als Folge schwächt sich die „Verdunstungs-Kühlung“ ab und die Pflanzen werden wärmer.

Zurzeit ist es kaum möglich, diese verschiedenen, teils gegenläufigen Effekte des künftigen Klimas auf die Pflanzenproduktion mithilfe von Modellen realistisch abzuschätzen. Das liegt vor allem daran, dass es kaum relevante Daten aus Praxisversuchen gibt, die zur Weiterentwicklung neuer bzw. Überprüfung gängiger Pflanzenwachstumsmodelle geeignet sind.

Das Thünen-Institut für Biodiversität in Braunschweig will dieser Frage für die wichtigste einheimische Getreidepflanze, den Weizen, nachgehen. „In den nächsten drei Jahren führen wir Versuchsreihen unter landwirtschaftlichen Praxisbedingungen durch, bei denen wir den Weizenbestand während der Blüte bei entsprechender Witterung mithilfe einer dafür entwickelten ‚Freiland-Erwärmungsanlage‘ kurzzeitig Hitzeperioden aussetzen“, erläutert Institutsleiter Prof. Dr. Hans-Joachim Weigel den Versuchsaufbau.

Diese Hitzebehandlungen mit Infrarotstrahlern erfolgen sowohl unter der heutigen CO2-Konzentration (395 parts per million; ppm) als auch weltweit erstmalig unter der CO2-Konzentration, die die Atmosphäre voraussichtlich in 40 Jahren aufweisen wird (550 ppm). Dazu werden die auf kleiner Fläche durchgeführten Hitzestressbehandlungen in eine großflächige Freiland-CO2-Anreicherungsanlage integriert, die das Thünen-Institut seit einigen Jahren auf den Braunschweiger Versuchsflächen betreibt.

In dieser Anlage wird in einem Feld auf Kreisflächen von 20 Metern Durchmesser computergesteuert so viel Kohlendioxid mit Gasdüsen in die Kreisflächen geblasen, dass die Luft im Bereich der Pflanzen die entsprechend höhere CO2-Konzentration aufweist – und zwar die ganze Vegetationsperiode über.

Untersucht werden im Detail die Kornentwicklung, der Kornertrag und die Kornqualität des Weizens. Die Versuche sind Teil eines Verbundprojektes mit den Universitäten Halle, Kiel und Bonn, wobei diese Projektpartner eigene Projekte zur Modellierung der Klimaeffekte auf der Einzelblatt-, Bestandes- und Landschaftsebene durchführen. Die in Braunschweig erzeugten Daten werden unmittelbar in diese Modellierungsaktivitäten eingespeist. Der Projektverbund insgesamt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziell gefördert.

Dr. Michael Welling | vTI
Weitere Informationen:
http://www.vti.bund.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Julius Kühn-Institut etabliert Forschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkundung (FLF)
22.03.2017 | Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

nachricht Im Drohnenflug dem Wasser auf der Spur
03.03.2017 | Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten