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Klimawandel

Weizenanbau: So können Sie mit angepasster Düngung Wasser sparen

Winterweizen: Freiland-CO2-Anreicherungsanlage (FACE-System) in Braunschweig
am Donnerstag, 06.09.2018 - 09:52 (Jetzt kommentieren)

Wie können sich Weizenanbauer zukünftig auf extreme Trockenheit einstellen und Wasser sparen? Interessante Erkenntnisse dazu liefern Freilandversuche des Braunschweiger Thünen-Instituts für Biodiversität. So sind bei hoher Stickstoffdüngung bis zu 15 Prozent Wasserersparnis drin.

Entgegen der aktuellen Praxis in regenarmen südlichen Regionen erscheint es nach Meinung des Agrarwissenschaftlers Dr. Remy Manderscheid vom Thünen-Institut wenig sinnvoll, die Düngung und damit die Bestandsdichte beim Anbau von Winterweizen zu verringern, um so den Wasserverbrauch zu reduzieren und die Landwirtschaft an trockenere Bedingungen anzupassen.

Die Theorie: Mehr CO2, höhere Dürreresistenz

Hauptverursacher des Klimawandels ist die erhöhte CO2-Konzentration in der Luft. CO2 ist ein wichtiger Nährstoff für alle Pflanzen. Ein Anstieg fördert bei vielen Pflanzenarten die Photosynthese und kann so die Erträge steigern. Mehr CO2 verringert auch die Transpiration, das heißt die Wasserabgabe durch die Blätter. Dies könnte dazu führen, dass die Pflanzen in Zukunft regenarme Phasen besser überstehen können.

Die Praxis: Das Thünen-Institut testet

Praktisch hängt der Wasserverbrauch eines Pflanzenbestandes aber nicht nur von der Transpirationsmenge pro Blatt ab, sondern auch von der Gesamtblattfläche und der Evaporation, also der Wasserabgabe aus dem Boden.

Wie sich das komplexe Wirkungsgefüge zwischen CO2-Erhöhung, Transpiration der Pflanzen und der Boden-Evaporation ausprägt, haben Wissenschaftler des Thünen-Instituts mit Hilfe einer großflächigen Freiland-CO2-Anreicherungsanlage genauer untersucht.

Der Versuch: Klima wie in 100 Jahren

Im Versuch wurde über die gesamte Vegetationsperiode die CO2-Konzentration in Teilen eines Winterweizenfeldes künstlich erhöht, und zwar um etwa ein Drittel im Vergleich zu heute (FACE-Experiment). Dies ist nach den Szenarien des Weltklimarats in 50 bis 100 Jahren zu erwarten.

Die Ergebnisse: Wasserersparnis bis zu 15 Prozent

Bei sehr niedriger Stickstoffdüngung, das heißt lückigem Weizenbestand, konnte keine Ersparnis im saisonalen Wasserverbrauch beobachtet werden. Bei hoher Stickstoffdüngung beziehungsweise dichtem Bestand betrug die Wasserersparnis bis zu 15 Prozent. Verantwortlich für diese Unterschiede ist die Evaporation. Ihr Anteil am Wasserverbrauch eines Weizenbestandes von April bis Juli beträgt ca. 10 Prozent bei dichten Beständen und kann bei lückigen Beständen mit geringer Bodenabschattung Werte von 40 bis 50 Prozent erreichen.

Die Schlussfolgerungen: Dichter Bestand ist entscheidend

Die erhöhte CO2-Konzentration verringert die Transpiration der Pflanzen, dies führt zu einer höheren Bodenfeuchte im Oberboden. Die Boden-Evaporation kann diesen positiven Effekt aber zunichtemachen. Wenn der Boden nur gering beschattet ist, verdunstet mehr Wasser aus dem Boden.

Das bedeutet: Bei einer CO2-Erhöhung entscheidet die Düngung beziehungsweise die Dichte des Bestandes darüber, ob das durch die geringere Transpiration eingesparte Wasser gleich durch eine stärkere Evaporation „vergeudet“ wird oder im Boden verbleibt und der Pflanze so in späteren regenarmen Phasen zur Verfügung steht.

Die gleichzeitige Förderung der Photosynthese und die Reduktion der Transpiration durch mehr CO2 steigert die Biomasseproduktion pro verbrauchte Wassermenge. Dieser Effekt beträgt bei dichten Beständen mehr als 30 %, bei lückigen Beständen hingegen nur 20 Prozent.

Das Fazit: Boden-Verdunstung gering halten

Dieser positive CO2-Effekt auf den Gaswechsel der Pflanze lässt sich gezielt für das Pflanzenwachstum nutzen.

Bei sehr niedriger Stickstoffdüngung, das heißt lückigem Weizenbestand, konnte keine Ersparnis im saisonalen Wasserverbrauch beobachtet werden. Bei hoher Stickstoffdüngung beziehungsweise dichtem Bestand betrug die Wasserersparnis bis zu 15 Prozent.

Für vielversprechend hält Manderscheid auch Verfahren, die geeignet sind, die Boden-Evaporation gering zu halten, wie beispielsweise das Mulchsaatverfahren, das schon heute häufig dazu eingesetzt wird.

Mit Material von Thünen-Institut

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