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Klimawandel: Vorteil für Mais oder Sorghum?

Projekt

Parzellen mit Mais und verschiedenen Sorten von Sorghum-Hirse innerhalb eines Versuchsrings mit erhöhter CO2-Konzentration und einem Regenzelt zur Kontrolle des Niederschlags bzw. zur Simulation von Sommertrockenheit (c) Thünen-Institut/BD
Parzellen mit Mais und verschiedenen Sorten von Sorghum-Hirse innerhalb eines Versuchsrings mit erhöhter CO2-Konzentration und einem Regenzelt zur Kontrolle des Niederschlags bzw. zur Simulation von Sommertrockenheit (© Thünen-Institut/BD)

Screening verschiedener Sorghum-Genotypen hinsichtlich Wachstum und Ressourcen-Nutzungseffizienz unter zukünftigen Klimabedingungen  

Um auch zukünftig eine hohe Pflanzenproduktion zu sichern, muss die vom IPCC prognostizierte Klimaänderung, d.h. Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration und der Temperaturen und Zunahme der Sommertrockenheit, berücksichtigt werden. Die C4 Pflanze Mais hat derzeit die höchsten Biomasseerträge und spielt daher eine herausragende Rolle als Energiepflanze. Weitere C4-Pflanzen mit einem hohen Wachstumspotential und ähnlichen Habitus wie Mais sind Sorghumhirsen. Sie sind an warme Standorte angepasst und liefern bei Trockenheit höhere Biomasseerträge als Mais. Diese Kulturpflanze wird mittlerweile auch in Deutschland angebaut als Alternative zu Mais, um die Fruchtfolge aufzulockern und um die Anbaufläche für Energiepflanzen auf Grenzertragsstandorten zu verlagern und so die Konkurrenz zwischen Nahrungs- und Energieproduktion zu entschärfen.

Hintergrund und Zielsetzung

Im Rahmen des Projekts soll die Toleranz verschiedener Genotypen von Sorghum und einer Maissorte gegenüber Trockenstress unter zukünftiger erhöhter CO2-Konzentration untersucht werden. Die Untersuchungen erstrecken sich auf die Biomasseproduktion sowie die Ressourcenaufnahme (Strahlung und Wasser) sowie deren Nutzungseffizienz. Dadurch soll ermittelt werden, ob und welche Teilprozesse für eventuelle Unterschiede in der Biomasseproduktion zwischen den einzelnen Genotypen verantwortlich sind. 

Vorgehensweise

Verschiedene Sorghum-Sorten und eine spät reifende Maissorte werden auf dem FACE-Versuchsfeld des Thünen-Instituts mit unterschiedlicher Wasserversorgung angebaut.

Daten und Methoden

Zusätzlich zur Biomasseproduktion wird die Aufnahme der Ressourcen Wasser und Strahlung gemessen und daraus die zugehörige Ressourcennutzungseffizienz ermittelt.

Unsere Forschungsfragen

Welches Biomassepotential haben die heutigen Sorghum-Sorten im Vergleich zu Mais an wüchsigen und trockenen Standorten?

Wer profitiert mehr vom Anstieg der CO2-Konzentration bei Sommertrockenheit, Sorghum oder Mais?

Ergebnisse

Mais hat ein höheres Wachstumspotential als Sorghum und daher auch einen höheren Wasserverbrauch. Folglich kann Mais die Wasserersparnis unter erhöhter CO2-Konzentration eher in eine Erhöhung der Biomasseproduktion umsetzen als Sorghum. Mais ist daher derzeit die ertragreichere Pflanze auch auf trockenen Standorten und bei erhöhter CO2-Konzentration.

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Beteiligte externe Thünen-Partner


Geldgeber

  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
    (national, öffentlich)

Zeitraum

4.2009 - 12.2012

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektfördernummer: FKZ 0315421D
Projektstatus: abgeschlossen

Publikationen

Anzahl der Datensätze: 12

  1. Oldenburg E, Manderscheid R, Erbs M, Weigel H-J (2015) Anstieg des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre und Sommertrockenheit: Auswirkungen auf den Deoxynivalenol-Gehalt in Mais und Hirse? J Kulturpfl 66(6):217-218
  2. Manderscheid R, Erbs M, Weigel H-J (2015) Key physiological parameters related to differences in biomass production of maize and four sorghum cultivars under drought and free air CO2 enrichment. Proced Environ Sci 29: 89-90, DOI:10.1016/j.proenv.2015.07.174
    PDF Dokument (nicht barrierefrei) 225 KB
  3. Manderscheid R (2014) Energiepflanzen im Klimawandel: Sorghum - konkurrenzfähig mit Mais? Pflanzenarzt 67(5):27-29
  4. Manderscheid R (2014) Klimawandel: Vorteil Mais oder Sorghum? : Wie wirken sich unterschiedliche Wasserversorgung und atmosphärische CO2-Konzentrationen auf das Wachstum aus? Mais 41(1):22-25
  5. Weigel H-J, Manderscheid R, Fangmeier A, Högy P (2014) Mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre: Wie reagieren Kulturpflanzen? [online] In: Lozán JL, Graßl H, Karbe L, Jendritzky G (eds) Warnsignal Klima : Gefahren für Pflanzen, Tiere und Menschen . 2. Aufl. , zu finden in <http://www.klima-warnsignale.uni-hamburg.de/wp-content/uploads/2014/04/weigel.etal.pdf> [zitiert am 12.01.2015]
  6. Manderscheid R, Erbs M, Weigel H-J (2013) Ecophysiological traits related to the growth response of maize and sorghum to drought and free air CO2 enrichment. In: Building bridges in ecology : linking systems, scales and disciplines ; GfÖ 43rd Annual Meeting of the Ecological Society of Germany, Austria and Switzerland ; September 9 to 13, 2013, Potsdam, Germany ; book of abstracts. Göttingen: Gesellschaft für Ökologie, p 23
  7. Erbs M, Manderscheid R, Weigel H-J (2012) A combined rain shelter and free-air CO2 enrichment system to study climate change impacts on plants in the field. Methods Ecol Evol 3(1):81-88, DOI:10.1111/j.2041-210X.2011.00143.x
  8. Erbs M, Manderscheid R, Burghardt B, Duensing R, Fiedler K, Burghardt B, Weigel H-J (2012) Auswirkung erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentrationen auf den Wasserhaushalt von Mais und Sorghum-Hirse. Mitt Gesellsch Pflanzenbauwiss 24:275-276
  9. Manderscheid R, Erbs M, Weigel H-J (2012) Effects of free air CO2 enrichment and drought on canopy development and biomass production of different sorghum genotypes as compared to maize. In: Stoddard FL (ed) 12th Congress of the European Society for Agronomy : abstracts ; Helsinki, Finland, 20-24 August 2012. Helsinki, pp 234-235
  10. Manderscheid R, Erbs M, Weigel H-J (2012) Vergleichende Untersuchung zur Wirkung erhöhter CO2-Konzentration und Trockenheit auf das Wachstum von Sorghum-Hirse und Mais. Mitt Gesellsch Pflanzenbauwiss 24:146-147
  11. Manderscheid R, Erbs M, Weigel H-J (2011) Untersuchung zur Wechselwirkung unterschiedlicher CO2-Konzentrationen und Wasserversorgung auf das Wachstum von Mais und Sorghum-Hirse. Mitt Gesellsch Pflanzenbauwiss 23:168-169
  12. Manderscheid R, Erbs M, Weigel H-J (2011) Vergleichende Untersuchung zur Wirkung erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentrationen auf die Stomatadichte bei Mais und Sorghum-Hirse. Mitt Gesellsch Pflanzenbauwiss 23: 167