Ist Wasserstress oder Hitze schlimmer?
Zu heiß und zu trocken: Im Sommer 2018 gab es in einigen Regionen Deutschlands Ernteverluste von bis zu 50 Prozent. Wichtige Strategien Anpassung der Landwirtschaft an Wetterextreme sind das agronomische Management und die Züchtung resistenterer Anbaukulturen. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. gibt neue Antworten auf die Frage, welche Pflanzen anfällig für Hitze oder Dürre sind.
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Untersuchung von Ertragsausfällen
Für die Studie untersuchte ein internationales Forschungsteam die Erträge von Körnermais und Winterweizen Europa. Anhand von zehn Modellen untersuchte das Team unter anderem, zu welchem Anteil sich Ertragsausfälle durch Hitze bzw. Dürre erklären lassen.
Bei gleichbleibenden Pflanzensorten und Aussaatterminen deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Erträge von Körnermais zurückgehen, während die von Winterweizen steigen. Dies war nicht verwunderlich, da zusätzliches CO2 in der Atmosphäre Winterweizen mehr begünstigt als Mais. Es wurde aber angenommen, dass ein Anstieg von CO2 in der Atmosphäre Mais dürreresistenter werden lässt, die Studie deutet jedoch darauf hin, dass in extrem trockenen Jahren erhöhtes CO2 keinen Nutzen bei Dürreausfällen bringen wird.
Neuer Forschungsansatz
In einem neuen Forschungsansatz berücksichtigten Dr. Heidi Webber, Agrarwissenschaftlerin und Leiterin der Arbeitsgruppe "Integrated Crop System Analysis" am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) und ihr Team aktuelle Erkenntnisse aus der pflanzenphysiologischen Forschung, um erstmals für den großflächigen Pflanzenbau zu zeigen, wie genau Hitze zu Ertragseinbußen führt.
Wärmere Temperaturen beeinflussen das Pflanzenwachstum auf drei verschiedene Arten.
- Das schnelle Wachstum in heißen Jahren lässt die Pflanzen reifen, ohne so viel Strahlung empfangen zu haben wie in kühleren Jahren. Somit bleibt weniger Zeit für den Aufbau von Biomasse.
- Hohe Temperaturen können auch wichtige Fortpflanzungsfunktionen von Blüten und Samen stören, was zu einer starken Verringerung der Getreideernte führt.
- Die dritte und in diesem Fall entscheidende Möglichkeit ist die hohe Verdunstungsrate, die an heißen Tagen auftritt und bei unzureichenden Niederschlägen und fehlender Bewässerung zu Trockenstress führen kann.
„Frühere Studien für Europa, die zeigten, dass hohe Temperaturen den Großteil der Ertragsausfälle erklären, haben nicht berücksichtigt, dass Wasserstress ein wichtiges Ergebnis heißer Tage ist", sagte Webber.
Hitze und Trockenheit sind nicht das selbe
Wenn Dr. Webber das Vorgehen erklärt, ist ihr bewusst, wie widersprüchlich es zunächst wirken kann: „Wenn es eine Hitzewelle auf den Feldern gibt, ist es fast immer auch zu trocken. Es erscheint also unlogisch, hier zwei separate Probleme zu betrachten.“ Das Problem ist, dass sich die Schutzmechanismen von Pflanzen gegen Trockenstress stark von denen gegen Überhitzung unterscheiden.
Sie können sich sogar gegenseitig ausschließen und sind im Feldversuch schwer zu kontrollieren. Wenn Pflanzen sich vor Trockenheit schützen, indem sie weniger Wasser verdunsten lassen, leiten sie kein kühlendes Wasser mehr aus dem Boden in ihre Blüten und Blätter. Sie werden heißer, was wiederum zu Hitzeschäden führen kann. Deshalb ist es so wichtig, die richtige Entscheidung zu treffen, woran die Pflanzen angepasst werden müssen.
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