Schlechtere Pflanzenqualität durch mehr CO2 in der Atmosphäre?

Der rasche Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre ist eines der sichersten Zeichen des globalen Klimawandels. Die Zunahme der Konzentration dieses Gases wird sich zukünftig mit noch größerer Intensität als bisher fortsetzen. In nur 50 Jahren soll die CO2-Konzentration bereits bei ca. 450-550 ppm (parts per million) gegenüber dem heutigen Wert von ca. 375 ppm liegen. Zunehmende atmosphärische CO2-Gehalte tragen nicht nur zur Erwärmung der Erdatmosphäre bei („zusätzlicher Treibhauseffekt“), sondern sie wirken auch unmittelbar auf Pflanzen ein, da erhöhte CO2-Konzentrationen das Pflanzenwachstum stimulieren können (sog. „CO2-Düngeeffekt“). Vorhersagen zu den möglichen Folgen einer Klimaänderung auf die Landökosysteme der Erde und damit auch auf die Landwirtschaft einer speziellen Region werden entscheidend dadurch beeinflusst, inwieweit dieser direkte CO2-Effekt in seiner Wirkung auf die Pflanzen berücksichtigt wird. Über das Ausmaß der möglichen CO2-Wirkung werden daher realistische Abschätzungen benötigt. Zur Klärung dieser Frage leistet das Institut für Agrarökologie der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) in Braunschweig mit experimentellen Untersuchungen Beiträge, die von Laborversuchen über Freilandkammern bis hin zu Felduntersuchungen in Fruchtfolgen mit aufwändigen Freiland-CO2-Begasungsanlagen (siehe Foto) reichen.

Dem tendenziell positiven Wachstumseffekt erhöhter CO2-Konzentrationen steht jedoch ein eher nachteiliger Effekt gegenüber. In einigen Untersuchungen ist festgestellt worden, dass sich die Gehalte wichtiger Makro- und Mikroelemente sowie weiterer Inhaltsstoffe unter zukünftigen atmosphärischen CO2-Szenarien verändern. Das FAL-Institut für Agrarökologie ist dieser Frage nachgegangen. CO2-Anreicherungsversuche (550-650 ppm) mit Futterpflanzen (Weidelgras) und verschiedenen Getreidearten (Sommer- und Winterweizen und -gerste ), die im Laufe der letzten Jahre im Labor und im Feld durchgeführt wurden, ergaben unabhängig von den verschiedenen experimentellen Bedingungen in den meisten Fällen eine Reduktion des Stickstoff(N)-Gehaltes (und damit des Rohproteingehaltes) sowohl im Weidelgras als auch in den Getreidekörnern (Größenordnung ca. minus 8%-15%). Das Ausmaß dieses N-Verlustes variierte je nach untersuchter Art und Managementbedingung. Konsistente Beziehungen zur N-Versorgung der Versuchspflanzen konnten dabei nicht festgestellt werden. Weißklee, der ebenfalls untersucht wurde, reagierte nicht mit N-Qualitätsverlusten.

Aus derartigen Szenarien zukünftiger CO2-Konzentrationen lassen sich nicht nur mögliche Konsequenzen im Hinblick auf die Nahrungs- und Futtermittelqualität ableiten, sondern auch Folgen für das Agrarökosystem. Änderungen in der Qualität der Wirtspflanzen (d.h. der Nahrungsquelle) könnten z.B. in veränderten Wachstums-, Überdauerungs- und Ausbreitungsverhalten herbivorer Insekten bzw. sonstiger Schaderreger führen. Für den ökosystemaren Stoffumsatz kann ein erweitertes C-/N-Verhältnis der anfallenden pflanzlichen Rückstände bedeuten, dass der Streuabbau bzw. die Mineralisierung im Boden beeinflusst wird.

Kontakt:

Prof. Dr. H.-J. Weigel, Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Institut für Agrarökologie, Bundesallee 50, 38116 Braunschweig, hans.weigel@fal.de