Modellierungsansatz gegen Ertragseinbußen

Internationales Forschungsteam will Gerstensorten an Klimawandel anpassen

Extreme Wetterereignisse wie Starkregen und Überschwemmungen, ausgelöst durch die klimawandelbedingte Intensivierung des Wasserkreislaufs, bedrohen zunehmend die Ernährungssicherheit. Weltweit arbeiten große Verbundforschungsprojekte daran, die Pflanzengenetik besser an die klimatischen Bedingungen der heutigen und zukünftigen Gerstenanbaugebiete anzupassen. Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Göttingen hat nun einen Modellierungsansatz entwickelt, mit dem sich weltweit die möglichen Auswirkungen von Staunässe und die nötigen Anpassungen der Pflanzen daran bewerten lassen. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.

Bisher fehlte es an einer globalen Bewertung der durch Staunässe verursachten Auswirkungen, vor allem aufgrund fehlender experimenteller Daten und, damit verbunden, mangelhafter Modellierungsansätze. Der neue Ansatz berücksichtigt unter anderem gemeinsame Stressmuster der Pflanzen für verschiedene Umgebungen, Gerstensorten und Klimaszenarien, ein verbessertes Prozessverständnis aus kontrollierten Experimenten und Feldversuchen und eine Evaluierung des Modells anhand ausgewählter Datensätze von Staunässebehandlungen auf der ganzen Welt.

Auf dieser Basis kommen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die durch Staunässe verursachten Ertragseinbußen bei Gerste weltweit von 3 bis 11 Prozent, unter den Ausgangsbedingungen der Jahre 1985 bis 2016, auf 10 bis 20 Prozent unter den künftigen Bedingungen in den 2080er-Jahren steigen. Durch die Optimierung des Aussaatzeitpunkts und den Einsatz staunässetoleranter Sorten könnten die Ertragseinbußen jedoch nach Ansicht des Forschungsteams um 18 Prozent verringert werden.

„Die Anwendung dieses Ansatzes auf globaler Ebene führt zu zwei grundlegenden Erkenntnissen“, erläutert Dr. Gennady Bracho-Mujica, Postdoktorandin in der Abteilung Tropischer Pflanzenbau und Agrosystemmodellierung der Universität Göttingen. „Wintergerste ist im Vergleich zu Sommergerste mit früheren saisonalen Mustern von Staunässe konfrontiert, hauptsächlich aufgrund der Tatsache, dass die Dauer der Staunässe bei der Wintergerste länger ist. Staunässe-Stressmuster für jede Winter- und Sommergerstensorte unter den derzeitigen Klimabedingungen sind unter den erwarteten zukünftigen Klimabedingungen wahrscheinlich ähnlich.“

„Aufbauend auf diesem Wissen könnten Agronomen und Pflanzenzüchter die Wirkung ihrer Arbeit erhöhen, wenn es ihnen gelänge, neue Sommergerstengenotypen mit verbesserter Toleranz gegenüber spätsaisonaler Staunässe zu entwickeln. Demgegenüber müssten neue Wintergerstengenotypen so konzipiert werden, dass sie frühe Staunässe besser vertragen“, ergänzt Abteilungsleiter Prof. Dr. Reimund P. Rötter.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Göttingen leiten den Modellierungsteil in mehreren großen Verbundprojekten wie BARISTA und BRACE, die sich auf die Züchtung klimaresistenter Gerstengenotypen für Europa und darüber hinaus konzentrieren. „Fortgeschrittene Werkzeuge, die dazu beitragen, die Züchtung zu beschleunigen, um die Genetik besser an die Umweltbedingungen anzupassen, werden für die Anpassung der pflanzlichen Produktionssysteme an den künftigen Klimawandel von entscheidender Bedeutung sein, wenn sie durch geeignete Managementpraktiken ergänzt werden“, schlussfolgern die BRACE-Projektwissenschaftlerinnen Mercy Appiah und Mareike Köster von der Universität Göttingen.

Originalveröffentlichung: Ke Liu et al. Silver lining to a climate crisis in multiple prospects for relieving crop waterlogging under future climates. Nature Communications 2023. www.nature.com/articles/s41467-023-36129-4

Prof. Dr. Reimund P. Rötter
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Agrarwissenschaften
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E-Mail: reimund.roetter@uni-goettingen.de
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