In Zusammenarbeit mit: Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

Pflanzen am Limit

Ernährungssicherheit Klimafolgen Klimawandel
Traktor auf trockenem Feld, das staubt. Dieses Bild ist nur für die Verwendung auf www.quer-feld-ein.blog lizensiert und darf nicht vervielfältigt werden. © ollo | iStock
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Text: Heike Kampe

Der Sommer 2018 war außergewöhnlich. Die Menschen schwitzten bei Hitzerekorden, Wälder brannten, in der Landwirtschaft verdorrten die Ernten und es fehlte das Futter fürs Vieh. Klimaanomalien wie diese könnten sich zukünftig häufen. Ein internationales Team unter Leitung des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. untersucht, wie Hitze und Trockenheit sich genau auswirken und geben Hinweise darauf, wie sich die Landwirtschaft anpassen muss.

Gerade einmal hüfthoch stehen die Maispflanzen, die Blätter eingerollt und grau. Jetzt im August sollten sie eigentlich mehr als zwei Meter hoch sein, mit sattgrünen Blättern und ersten Kolbenansätzen. Doch das Wetter hat nicht mitgespielt, es war zu heiß und trocken. Die Maisernte brach drastisch ein und auch beim Weizen-, Kartoffel- oder Rübenanbau lief es nicht besser. So erging es vielen Betrieben, nicht nur im vergangenen sondern auch diesem Jahr.

Die Landwirtschaft steht unter dem Druck des Klimawandels. »Wir wissen, dass die Temperaturen steigen werden«, so ZALF-Agrarwissenschaftlerin Dr. Heidi Webber. Sie leitet eine Studie um die Folgen dieser Entwicklung besser zu verstehen. Zehn Forschungsteams aus der ganzen Welt sind, unter dem Dach des FACCE Knowledge Hub MACSUR, daran beteiligt.

Unterschied zwischen Hitze- und Trockenschäden

Die Studie konzentriert sich auf die in Europa häufig angebauten Feldfrüchte Körnermais sowie Winterweizen und untersucht, zu welchem Anteil sich Ertragsausfälle durch Hitze bzw. Dürre erklären lassen. Wenn sie das Vorgehen erklärt, ist Dr. Webber 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. 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. Wärmere Temperaturen beeinflussen das Pflanzenwachstum aber auch auf andere Art: »Steigt die Temperatur rasch an, entwickelt sich die Pflanze schneller«, so Webber. » Sie reift statt in 100 Tagen schon in 80 Tagen heran und hat dadurch weniger Zeit, Sonnenenergie in Speicherstoffe umzuwandeln und in ihren Samen abzulagern. Die Körner bleiben kleiner, die Ernte geringer.« Auch wichtige Fortpflanzungsfunktionen von Blüten und Samen werden durch zu hohe Temperaturen gestört.

Für eine Anpassung der Landwirtschaft ist es wichtig genau zu wissen, welcher dieser Prozesse in erster Linie die Erträge verringert. Die Forscherinnen und Forscher nutzten hierfür zehn mathematische Modelle, um Ertragsschwankungen zwischen den Jahren 1984 und 2009 zu reproduzieren und die Ertragsveränderungen bis zum Jahr 2055 für verschiedene Klimaszenarien abzuschätzen. Sie betrachteten dabei die europäische Landwirtschaft – von Norwegen bis Süditalien, von Portugal bis Rumänien.

Weniger Mais, mehr Weizen

Die Ergebnisse der Simulationen machen deutlich: »Es ist vor allem der Dürrestress beim Maisanbau, der zu hohen Ertragseinbußen führt«, sagt Heidi Webber. Auch für die Zukunft sagen die Modelle sinkende Maiserträge bei steigendem Wasserbedarf voraus. Für Winterweizen trifft das jedoch in diesem Umfang nicht zu. Hier konnte das Team die Ertragsschwankungen nicht durch Trockenheit erklären. Offensichtlich reagiert er weniger empfindlich auf Trockenstress als Mais.

Zu heiß und zu trocken: Im Sommer 2018 gab es in einigen Regionen Deutschlands Ernteverluste von bis zu 50 Prozent. Eine wichtige Strategie für die Anpassung der Landwirtschaft an den Klimawandel ist die Züchtung resistenterer Anbaukulturen. Dieses Bild ist nur für die Verwendung auf www.quer-feld-ein.blog lizensiert und darf nicht vervielfältigt werden. © danylamote | Adobe Stock
Zu heiß und zu trocken: Im Sommer 2018 gab es in einigen Regionen Deutschlands Ernteverluste von bis zu 50 Prozent. Eine wichtige Strategie für die Anpassung der Landwirtschaft an den Klimawandel ist die Züchtung resistenterer Anbaukulturen. Dieses Bild ist nur für die Verwendung auf www.quer-feld-ein.blog lizensiert und darf nicht vervielfältigt werden. © danylamote | Adobe Stock

Möglicherweise profitiert der Winterweizen von seinem Aussaattermin. Denn während Sommerweizen im Frühjahr gesät wird, kommt der Winterweizen im Herbst in die Erde. Sind die Temperaturen mild, beginnen die Körner zu keimen. Während des Winters leiden die jungen Pflanzen kaum unter Dürrestress, können kräftige Wurzeln ausbilden und in der wärmeren, trockeneren Jahreszeit auch tiefer liegende Wasserreserven erschließen. Dagegen wird es für die Maiskeimlinge schnell kritisch, wenn nach der Saat im Frühjahr zu wenig Regen fällt.

»Die Erträge von Winterweizen könnten laut den Modellergebnissen sogar steigen«, erklärt Webber und begründet das mit steigenden CO2-Konzentrationen. »CO2 stimuliert das Wachstum von Weizen und gleicht negative Stresseffekte teilweise aus.« Dank seines Stoffwechsels scheint das Getreide – zumindest in den meisten europäischen Anbaugebieten – gut gegen den Klimawandel gewappnet zu sein. Diese Eigenschaft nützt jedoch in starken Dürrejahren wie 2018 nichts. »In extrem trockenen Jahren nehmen auch beim Weizen die Erträge ab«, betont Webber.

Trockenheit ist das größte Risiko

Trockenheit ist also der größte Risikofaktor in der europäischen Landwirtschaft. Wie kann sie darauf reagieren? »Es gibt keine einheitliche Antwort«, sagt Heidi Webber, »denn die Konditionen sind von Ort zu Ort unterschiedlich.« Damit sich Dürrejahre wie 2018 nicht in massiven Ernteausfällen niederschlagen, müssen die Akteure der Landwirtschaft auf vielen Ebenen reagieren. Über Bewässerung, alternative Anbaumethoden und Züchtungsansätze, die vor allem die Trockenresistenz der Pflanzen erhöhen, werden sie sich dabei zukünftig häufiger Gedanken machen müssen.

Institution: Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.
Ansprechpartner/in: Dr. Heidi Webber

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