Modellierung von virtuellen Riesling-Weinbergen zur Reduktion des Sonnenbrand-Risikos bei Weintrauben (Vitis vinifera L.)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Katrin Kahlen; Dr. Dominik Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449374897

Sonnenbrandschäden bei Weintrauben und anderen Früchten führen immer häufiger zu deutlichen Ernte- und Qualitätseinbußen. Vermehrtes Auftreten von Sonnenbrand bei Hitzewellen weist dabei auf einen potentiellen Zusammenhang zwischen Sonnenbrand und Klimawandel hin. Um mögliche Auswirkungen des Klimawandels zu untersuchen, wird die Rebe als ideale Modellkultur angesehen. Dieses Projekt hat daher erstmalig die modellbasierte Analyse von Sonnenbrand bei Trauben in Weinbergen der Zukunft zum Ziel. Simulationen, die die Folgen veränderter Umgebungsbedingungen innerhalb eines Weinbergs vorhersagen, sollten auch Aufschluss über das zu erwartende Sonnenbrand-Risiko liefern können. Wir stellen die Hypothese auf, dass der Klimawandel das Sonnenbrand-Risiko in seiner Ausprägung verändern wird. Beispielsweise reagiert die Rebe auf erhöhte atmosphärische CO2 Konzentration (eCO2) u.a. mit einem stärkeren Seitentriebwachstum, wodurch sich das Sonnenbrandrisiko während der Reife verringern könnte. Andererseits könnten häufigere Hitzewellen, insbesondere bei zeitgleichen Entblätterungsmaßnahmen, das Sonnenbrand-Aufkommen deutlich erhöhen. Da Sonnenbrand nur bei direkter Sonneneinstrahlung auf die Trauben eintritt, kann die Laubwand, je nach Struktur, einen natürlichen Schutz darstellen. Funktionell-strukturelle Pflanzenmodelle (FSPMs) ermöglichen es, die Laubwand detailliert und mit natürlicher Variabilität abzubilden. Das FSPM Virtueller Riesling simuliert das dynamische Wachstum von Riesling-Reben und berücksichtigt dabei auch das Erziehungssystem und die Orientierung des Weinbergs. Es konnte bereits genutzt werden, um den Einfluss der Temperatur auf die Entwicklung der Rebenarchitektur aufzuzeigen. Um das Auftreten von Sonnenbrand in dieses Modell zu integrieren, nehmen wir an, dass für jede Beere drei Eigenschaften entscheidend sind: direkte Sonneneinstrahlung, Oberflächentemperatur und die Sonnenbrand-Empfindlichkeit der Beere. Dazu soll für Virtueller Riesling ein Beerenwachstumsmodell entwickelt, mit virtuellen Licht-Sensoren verknüpft werden und ein verbessertes dreidimensionales Blatt-Modell abgeleitet und integriert werden. Modellerweiterungen und Parametrisierungen basieren u.a. auf Freilandversuchen in einem Weinberg mit eCO2 (Weinberg-FACE). Mit einer Reihe von in silico Experimenten mit dem erweiterten Virtuellen Riesling Modell sollen dann die Effekte veränderter Pflanzenmorphologie durch eCO2 und erhöhter Temperaturen auf Sonnenbrand untersucht und optimierte Entblätterungsstrategien identifiziert werden. Letztere sollen zudem exemplarisch in bereits etablierten Weinbergen getestet werden. Die Projektergebnisse werden neue Erkenntnisse bringen, wie sich der Klimawandel auf Sonnenbrand auswirkt. Sie liefern zudem Ideen, wie mittels neuer Managementstrategien über die Anpassung der Pflanzenarchitektur Sonnenbrand im Weinberg, aber auch in anderen Kulturen, reduziert werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen