Innovation & Forschung
Hohe CO2-Werte: Kulturpflanzen brauchen weniger Wasser
Forscher des Johann Heinrich von Thünen-Instituts (vTI) in Braunschweig haben in mehrjährigen Feldversuchen untersucht, wie die Kulturpflanzen Weizen, Gerste, Zuckerrübe oder Mais auf erhöhte CO2-Konzentrationen reagieren. CO2 ist nicht nur ein Treibhausgas, sondern auch ein unverzichtbarer Baustein für die Photosynthese der Pflanzen. Einige Pflanzenarten konnten unter erhöhten CO2-Werten das vorhandene Wasser besser ausnutzen.
29.12.2009
Foto: Marion Book
Um zu belastbaren Aussagen zu kommen, hat das Forscherteam unter der Leitung von Hans-Joachim Weigel vom vTI-Institut für Biodiversität auf einem Versuchsfeld eine europaweit einmalige CO2-Anreicherungsanlage errichtet. "Damit lassen sich die zukünftigen Konzentrationen dieses Gases in der Atmosphäre - etwa 550 ppm im Vergleich zu den heutigen 385 ppm - sowie unterschiedliche Trockenheitsbedingungen direkt im Freiland simulieren", so Weigel.
"In mehrjährigen Versuchen mit der Fruchtfolge Gerste, Weizen und Zuckerrüben konnten wir zeigen, dass die Pflanzen in der CO2-angereicherten Fläche zehn bis 15 Prozent mehr Biomasse bilden", so Weigel. "Zudem haben die Pflanzen dabei je nach Versuchsjahr fünf bis 20 Prozent weniger Wasser über ihre Spaltöffnungen in die Umgebungsluft abgegeben." Während der CO2-Anreicherung habe sich auch die Bodenfeuchte unter diesen Beständen erhöht. "Das bedeutet, dass diese Pflanzen das ihnen zur Verfügung stehende Wasser effizienter nutzen konnten", erklärt der Forscher.
"In einem zweijährigen Versuch mit schnell wachsenden Energiemais wurden erstmals unter Feldbedingungen gezielt die Wechselwirkungen zwischen Trockenstress und einer gleichzeitig erhöhten CO2-Konzentration untersucht", erklärt der Experte. Die Pflanzen reagierten auf den simulierten Trockenstress unter heutigen CO2-Bedingungen mit einem Wachstumsverlust von rund 28 Prozent. Bei höheren CO2-Werten war das Wachstum allerdings um ca. elf Prozent erniedrigt. Der Trockenstresseffekt wurde also erheblich kompensiert.
Weizen enthielt weniger Proteine
Bei den untersuchten Gersten- und Weizenpflanzen konnten die Forscher zwar feststellen, dass die Photosyntheserate zunahm und dass sie Wasser effizienter nutzten. Höhere CO2-Werte beeinflussten aber die Qualität von Getreide maßgeblich. "Die Körner enthielten deutlich weniger Proteine und zum Teil weniger Spurenelemente", so Weigel.
"Die bisherigen Ergebnisse sind Beispiele für Rückkoppelungseffekte, die bei der Klimafolgenabschätzung beachtet werden müssen", meint Weigel. In den kommenden zwei Jahren wollen die Forscher die Versuche zur Kombinationswirkung von Trockenstress und erhöhter CO2-Konzentration unter dem Aspekt der Nutzung der genetischen Vielfalt mit verschiedenen Sorten von Sorghum-Hirse untersuchen. "Diese Ergebnisse werden im Rahmen eines Verbundprojektes in die züchterische Optimierung von Sorghum-Hirse einfließen."
"In mehrjährigen Versuchen mit der Fruchtfolge Gerste, Weizen und Zuckerrüben konnten wir zeigen, dass die Pflanzen in der CO2-angereicherten Fläche zehn bis 15 Prozent mehr Biomasse bilden", so Weigel. "Zudem haben die Pflanzen dabei je nach Versuchsjahr fünf bis 20 Prozent weniger Wasser über ihre Spaltöffnungen in die Umgebungsluft abgegeben." Während der CO2-Anreicherung habe sich auch die Bodenfeuchte unter diesen Beständen erhöht. "Das bedeutet, dass diese Pflanzen das ihnen zur Verfügung stehende Wasser effizienter nutzen konnten", erklärt der Forscher.
"In einem zweijährigen Versuch mit schnell wachsenden Energiemais wurden erstmals unter Feldbedingungen gezielt die Wechselwirkungen zwischen Trockenstress und einer gleichzeitig erhöhten CO2-Konzentration untersucht", erklärt der Experte. Die Pflanzen reagierten auf den simulierten Trockenstress unter heutigen CO2-Bedingungen mit einem Wachstumsverlust von rund 28 Prozent. Bei höheren CO2-Werten war das Wachstum allerdings um ca. elf Prozent erniedrigt. Der Trockenstresseffekt wurde also erheblich kompensiert.
Weizen enthielt weniger Proteine
Bei den untersuchten Gersten- und Weizenpflanzen konnten die Forscher zwar feststellen, dass die Photosyntheserate zunahm und dass sie Wasser effizienter nutzten. Höhere CO2-Werte beeinflussten aber die Qualität von Getreide maßgeblich. "Die Körner enthielten deutlich weniger Proteine und zum Teil weniger Spurenelemente", so Weigel.
"Die bisherigen Ergebnisse sind Beispiele für Rückkoppelungseffekte, die bei der Klimafolgenabschätzung beachtet werden müssen", meint Weigel. In den kommenden zwei Jahren wollen die Forscher die Versuche zur Kombinationswirkung von Trockenstress und erhöhter CO2-Konzentration unter dem Aspekt der Nutzung der genetischen Vielfalt mit verschiedenen Sorten von Sorghum-Hirse untersuchen. "Diese Ergebnisse werden im Rahmen eines Verbundprojektes in die züchterische Optimierung von Sorghum-Hirse einfließen."
Quelle: UD / pte
