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Okt 17

Getreidearten: Höhere Blattdichte sorgt für Wasserreserven

Das Thünen-Institut hat getestet, wie Getreidearten am effektivsten Wasserreserven speichern können.

getreidearten

Foto: Thünen-Institut/Remy Manderscheid

Wie können sich Betriebe, die Getreidearten anbauen, auf veränderte Witterungsbedingungen künftig einstellen? Freilandversuche des Braunschweiger Thünen-Instituts für Biodiversität haben für den Anbau von Winterweizen wertvolle Hinweise ergeben.

Die Gesamtblattfläche der Getreidearten ist entscheidend

Hauptverursacher des Klimawandels ist die erhöhte CO2-Konzentration in der Luft. Kohlendioxid ist aber auch ein wichtiger Nährstoff für die Pflanzen. Ein Anstieg fördert bei vielen Pflanzenarten die Photosynthese und kann so die Erträge steigern. Mehr davon verringert auch die Transpiration, also die Wasserabgabe durch die Blätter. Dies könnte theoretisch dazu führen, dass die Pflanzen in Zukunft regenarme Phasen besser überstehen können. Praktisch hängt der Wasserverbrauch eines Pflanzenbestandes aber nicht nur von der Transpirationsmenge pro Blatt ab, sondern von der Gesamtblattfläche und der Wasserabgabe aus dem Boden. Wie sich das komplexe Wirkungsgefüge zwischen CO2-Erhöhung, Transpiration der Pflanzen und der Boden-Verdunstung ausprägt, haben Wissenschaftler des Thünen-Instituts mit Hilfe einer großflächigen Freiland-CO2-Anreicherungsanlage untersucht.

Mehrere Faktoren spielen eine Rolle

In dem Versuch wurde über die gesamte Vegetationsperiode die CO2-Konzentration in Teilen eines Winterweizenfeldes künstlich erhöht, und zwar auf rund 600 ppm, das sind etwa 200 ppm mehr als heutzutage. Ein solcher Wert ist laut Weltklimarat in 50 bis 100 Jahren zu erwarten.

Bei sehr niedriger Stickstoffdüngung, die lückige Bestände zur Folge hat, konnte keine Ersparnis im saisonalen Wasserverbrauch beobachtet werden. Bei hoher Stickstoffdüngung und daraus resultierend dichten Beständen betrug die Ersparnis bis zu 15 Prozent. Verantwortlich für diese Unterschiede ist die Verdunstung aus dem Boden. Ihr Anteil am Wasserverbrauch eines Weizenbestandes von April bis Juli beträgt bei dichten Beständen etwa 10 Prozent. Bei lückigen Beständen mit geringer Bodenabschattung können auch Werte von 40 bis 50 Prozent erreicht werden.

Höhere CO2-Konzentration nutzen

Die erhöhte Kohlendioxid-Konzentration verringert die Transpiration der Pflanzen. Das führt zu einer höheren Bodenfeuchte im Oberboden. Die Boden-Verdunstung kann diesen positiven Effekt aber zunichtemachen. Wenn der Boden nur gering beschattet ist, verdunstet mehr Wasser aus dem Boden. Das bedeutet: Bei einer CO2-Erhöhung entscheidet die Düngung über die genügende Bewässerung der Pflanzen. Es entscheidet sich, ob das durch die geringere Transpiration eingesparte Wasser „vergeudet“ wird oder im Boden verbleibt. Auch die Dichte des Bestandes spielt dabei eine Rolle. Die gleichzeitige Förderung der Photosynthese und die Reduktion der Transpiration durch mehr Kohlendioxid steigert die Biomasseproduktion pro verbrauchter Wassermenge. Dieser positive CO2-Effekt auf den Gaswechsel der Pflanze lässt sich gezielt für das Pflanzenwachstum nutzen.

Agrarwissenschaftler Dr. Remy Manderscheid fasst zusammen: „Nach unseren Ergebnissen erscheint es wenig sinnvoll, die Düngung und damit die Bestandsdichte zu verringern, um so den Wasserverbrauch zu reduzieren.” Die Landwirtschaft könne so nicht an trockenere Bedingungen angepasst werden, auch wenn das derzeit in regenarmen südlichen Regionen so praktiziert werde. “In dichten, gut beschatteten Beständen ist die Wassernutzungseffizienz am größten und der positive CO2-Effekt kann voll wirksam werden”, weiß Manderscheid. Für vielversprechend hält der Wissenschaftler auch Verfahren, die geeignet sind, die Boden-Verdunstung gering zu halten. Das funktioniert beispielsweise mit Mulch über dem Saatgut. Mulch wird schon heute nicht nur als Düngemittel, sondern häufig auch als Pflanzenschutzmittel und zum Schutz des Bodens eingesetzt.

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