Auch Witterung außerhalb der Vegetationsperiode von großer Bedeutung für den Getreideertrag

Witterungsbedingungen im Winter sowie in den Übergangsphasen von Herbst zu Winter und von Winter zu Frühjahr beeinflussen die Ertragsleistung wichtiger Getreidearten wie Wintergerste und Winterweizen maßgeblich. Dies ist das Ergebnis der Forschungsarbeit eines Wissenschaftsteams am Lehrstuhl für Pflanzenernährung an der Technischen Universität München (TUM).

Der globale Klimawandel wird den Vorhersagen zufolge die Temperaturen erhöhen und die Verteilung der Niederschläge verändern. Noch ist unsicher, wie sich die Klimaveränderungen regional auswirken und welche Intensität sie haben werden.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Lehrstuhl für Pflanzenernährung der TUM haben jetzt die Auswirkungen verschiedener Witterungsparameter auf die langfristigen Erträge von Wintergerste untersucht und die Parameter bewertet, die die Pflanzenentwicklung im Jahresverlauf und in bestimmten Wachstumsphasen entscheidend beeinflussen.

Wetter ist mehr als Temperatur und Niederschlag während der Vegetationszeit

„Unsere Dauerfeldversuche in Dürnast bei Freising liefern ein sehr umfangreiches Datenarchiv für die Untersuchung der Beziehung zwischen Klimawandel und Ertrag“, erklärt Erstautor Dr. Kurt Heil. Der Boden hier besteht aus sehr fruchtbarem pleistozänem Löss.

Bisherige Untersuchungen der Witterungseinflüsse auf landwirtschaftliche Erträge konzentrierten sich nahezu ausschließlich auf Einflüsse der Wasserversorgung (Trockenstress) und der Temperatur (Hitze) während der Vegetationsperiode. Dr. Kurt Heil und sein Team am Lehrstuhl für Pflanzenernährung nehmen in ihrer Studie bisher weniger beachtete Witterungsparameter außerhalb der Vegetationszeit in den Blick.

Frostwechseltage, Temperaturschwellen, Niederschlagsintensität mit betrachten

„Spätfröste treten bei uns zeitweise sogar noch im Mai auf“, erklärt Heil. Da Winterperioden im mehrjährigen Mittel heute früher enden, üben solche Spätfröste einen deutlichen Einfluss auf die Pflanzengesundheit aus, weil die Pflanze bereits bei wenigen Plusgraden zu wachsen beginnt und die jungen Triebe dann von Spätfrösten beschädigt werden.

Mit höherer Stickstoff-Düngung wird aber auch das Witterungsgeschehen während der Vegetationsperioden zunehmend bedeutsamer und führt dazu, dass die Pflanzen auch empfindlicher auf Witterungsextreme reagieren. Wenn mehr gedüngt wird, wachsen die Pflanzen stärker, verbrauchen deshalb mehr Wasser und werden bei fehlendem Niederschlag stärker von Trockenheit getroffen als bei weniger starkem Wachstum.

„Temperatur und Niederschlag sind bei allen Berechnungen in allen Varianten von Bedeutung, jedoch in geringerem Maße, wenn sie als Summen oder Mittelwerte betrachtet werden. Aussagekräftiger sind hier spezifische Indizes wie Frostwechseltage, Temperaturschwellen, Niederschlagsintensität, regenfreie Tage, Früh- oder Spätfrostindex und Trockenheitsindex“, erklärt Urs Schmidhalter, Professor für Pflanzenernährung an der TUM.

Auswirkungen des Klimawandels auf Hochertragsstandorte

Die jährlichen Schwankungen der Ernteerträge wurden in der Studie hauptsächlich durch die vorherrschenden klimatischen Bedingungen im Winter sowie durch die Übergangszeiten von der wärmeren Jahreszeit zum Winter und umgekehrt bestimmt. So sind der Studie zufolge im Winter Indizes wie Temperaturschwellen, Frostwechseltage und Niederschlagsintensität besonders wichtig. Während der Hauptwachstumsperioden war nur die Niederschlagsintensität von großer Bedeutung.

„Diese Ergebnisse können auf die hohe verfügbare nutzbare Feldwasserkapazität dieses Standorts zurückgeführt werden, die den Bedarf an Sommerniederschlägen deutlich reduziert, wenn die Bodenwasserspeicher im Winter wieder aufgefüllt werden“, sagt Heil.

Insgesamt erweitern die Ergebnisse das Portfolio möglicher Auswirkungen des Klimawandels und sind auf Hochertragsstandorte in Westeuropa übertragbar, die zu den weltweit fruchtbarsten und ertragreichsten Anbaustandorten zählen und damit für die Nahrungsmittelproduktion wichtig und prädestiniert sind. Die Weiterführung der Langzeitexperimente lässt auch für die Zukunft wesentliche Einblicke und Prognosen zu den Auswirkungen des Klimawandels erwarten.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Kurt Heil
Technische Universität München
Wissenschaftler am Lehrstuhl für Pflanzenernährung
Tel.: +49 8161 71 3906
kheil@wzw.tum.de
https://www.pe.wzw.tum.de/

Originalpublikation:

Heil, K.; Gerl, S.; Schmidhalter, U. Sensitivity of Winter Barley Yield to Climate Variability in a Pleistocene Loess Area. Climate 2021, 9, 112 – DOI: 10.3390/cli9070112
https://www.mdpi.com/2225-1154/9/7/112

Heil, K.; Lehner, A.; Schmidhalter, U. Influence of Climate Conditions on the Temporal Development of Wheat Yields in a Long-Term Experiment in an Area with Pleistocene Loess. Climate 2020, 8, 100 – DOI: 10.3390/cli8090100
https://www.mdpi.com/2225-1154/8/9/100

Weitere Informationen:

https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/details/37018 (Pressemitteilung)
https://mediatum.ub.tum.de/1633290 (Bildmaterial)
https://www.mdpi.com/2225-1154/9/7/112 (Publikation)
https://www.mdpi.com/2225-1154/8/9/100 (Publikation)