Forscherinnen und Forscher untersuchen die Eigenschaften des Wurzelraums der Nutzpflanze Mais, um zukünftige Anbausysteme widerstandsfähiger und ertragsstabiler zu machen.
zvg
Es ist unbestritten, dass Dürren und Hitzewellen aufgrund der Klimakrise zunehmen. Das hat drastische Auswirkungen auf den Pflanzenanbau und damit auf die Lebensmittelproduktion weltweit. Bereits heute nimmt die Ertragsstabilität wichtiger Kulturpflanzen wie Mais oder Weizen, u.a. aufgrund geringerer und unregelmässigerer Niederschläge, ab. Im Verbundprojekt RhizoTraits, das von der Universität Bayreuth koordiniert wird, untersuchen Forscherinnen deshalb Eigenschaften des Wurzelraums der Nutzpflanze Mais, um zukünftige Anbausysteme widerstandsfähiger und ertragsstabiler zu machen, heisst es in einem Pressebericht der Universität Bayreuth.
Boden im Fokus
Am bayerischen Standort Bayreuth dreht sich alles um die biologischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften des Bodens in direkter Nähe zur Wurzel: die Rhizosphäre. Die Qualität und Quantität unserer Ernteerträge wird weitestgehend von Interaktionen zwischen Wurzeln, Mikroorganismen und dem Boden in der Rhizosphäre bestimmt. «Diese Interaktionen sind auch massgeblich dafür verantwortlich, wie gut Nutzpflanzen mit Stress umgehen können, beispielsweise Trockenheit», erklärt Andreas Wild, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Agrarökologie der Universität Bayreuth.
In der ersten Projektphase wurden alte Maissorten untersucht.
Monika Gerlach
In der kürzlich abgeschlossenen ersten Phase des Projekts untersuchten die Forscher alte Maissorten, sogenannte Landsorten, und moderne Hybrid- und Populationssorten hinsichtlich ihrer Wurzelsysteme und Eigenschaften der Rhizosphäre. Sie fanden heraus, dass alte Sorten bei Trockenheit eine erhöhte Plastizität in den Eigenschaften ihrer Wurzeln und der Rhizosphäre aufweisen, was Anpassungen an wechselnde Umweltbedingungen erleichtern könnte. Grundsätzlich zeigten die alten und modernen Sorten Unterschiede in ihrer Strategie zur Wasser- und Nährstoffaufnahme: Die alten Maissorten verfügen über längere und schlankere Wurzeln, während moderne Sorten eher auf die Symbiose mit Wurzelpilzen setzen.
Anbauflächen im gesamten Bundesland Bayern
In der zweiten Projektphase wollen die Forscherinnen und Forscher diese unterschiedlichen Strategien nun genauer verstehen. «Wir möchten testen, ob die Strategien unter sich ändernden Klima- und Bodenbedingungen stabil bleiben», sagt Johanna Pausch, Professorin der Agrarökologie und Koordinatorin des Verbundprojekts. Zudem wird eine Sortenmischung mehrerer Maissorten mit unterschiedlichen Anpassungsstrategien und deren Auswirkungen auf die Ertragsstabilität untersucht. Hierfür werden Anbauflächen über ganz Bayern verteilt: «Wir bauen die Pflanzen auf unterschiedlichen Böden an, wobei wir Unterschiede zwischen dem regenreicheren Süden und den trockeneren Regionen rund um Würzburg erwarten», erläutert Pausch.
Auswertung von historischen Ertragsdaten
Neben dem experimentellen Ansatz werten die Bayreuther Forscherinnen auch historische Ertragsdaten aus. Die historischen Daten zeigen eine Abnahme der Maiserträge von Süd- nach Nordbayern, vermutlich bedingt durch geringere Niederschläge und ungünstigere Bodeneigenschaften. In der zweiten Projektphase soll nun genauer untersucht werden, wie sich die Erträge einzelner Sorten verhalten. Darüber hinaus sollen durch verschiedene Modellierungsansätze Ertragsprognosen für zukünftige Klimaszenarien erstellt und der Einfluss von Sorten und Sortenmischungen auf wichtige Funktionen von Ökosystemen wie Kohlenstoffspeicherung analysiert werden.
Die Forscher sind davon überzeugt, dass solch ein integrativer Ansatz hilfreich ist, die Ertragsstabilität zukünftiger Anbausysteme nicht nur besser zu verstehen, sondern auch zu optimieren. Insbesondere der Anbau von geschickt zusammengestellten Sortenmischungen könnte eine schnelle und leicht umzusetzende Massnahme sein, die Landwirtschaft in bestimmten Regionen an die Folgen der Klimakrise anzupassen.
