Experimentelle und modellbasierte Untersuchungen der Wirkungen von Sommertrockenheit und erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentration auf das Wurzelwachstum von Hirse und Mais

• Applicant: Professor Dr. Henning Kage
• Subject Area: Plant Breeding and Plant Pathology
• Term: from 2010 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 181475560

Hirsen können als C4-Pflanzen mit hohen Trockenmasseerträgen zukünftig als Alternative zu Silomais in Bioenergiefruchtfolgen angesehen werden. Unter sich rasch ändernden Klimabedingungen kommt dabei der Trockenstresstoleranz der Hirsen eine entscheidende Bedeutung zu. Die mit dieser verknüpfte Charakteristik des Wurzelwachstums und der Wasseraneignung der Sorghum-Hirsen ist unter den Bedingungen Mitteleuropas allerdings kaum untersucht. Es ist außerdem ungeklärt, wie sich in diesem Zusammenhang zukünftige hohe atmosphärische CO2-Konzentrationen in Interaktion mit Trockenstress und steigenden Temperaturen auswirken. Im Rahmen eines bereits etablierten Feldversuches zur Ertragsbildung von Sorghum-Hirsen und Mais unter erhöhten CO2-Konzentrationen und Trockenstress werden Feldstudien zum Wurzelwachstum und Bodenwasserdynamik von 2 Sorghum-Hirse-Genotypen und von Mais durchgeführt. Der Feldversuch beruht auf dem Ansatz des Free-Air-Carbon-Dioxide Enrichments (FACE) und umfasst je 3 kreisförmige Versuchsflächen (Durchmesser 20 m) mit erhöhten (550 ppm) und mit Umgebungs-CO2- Konzentrationen (385 ppm), jeweils mit ausreichender und limitierter (rain shelter) Wasserversorgung. Durch destruktive Wurzelbeprobung und nicht-destruktive Beobachtung des Wurzelwachstums mit Minirhizotronröhren wird die Dynamik des Wurzelwachstums am Standort verfolgt. Die unterschiedlichen Temperatursensivitäten der Wurzelentwicklung von Mais und Hirsen wird in einem separaten Parzellenversuch untersucht. Durch Abbildung der Wurzeldynamiken mit Wurzelwachstumsmodellen werden die beobachteten Effekte von Temperaturentwicklung, Wasserverfügbarkeit und atmosphärischer CO2-Konzentration in ein grundlegendes Verständnis überführt. Die so entwickelten Modellbausteine können später für Szenarienrechnungen, Standortbewertung und Regionalisierung des Sorghum-Hirse-Anbaus sowie zur Züchtungsberatung herangezogen werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Persons: Dr. Remigius Manderscheid; Dr. Andreas Pacholski; Professor Dr. Hans-Joachim Weigel