12.11.12

Landwirtschaft

Forschung: Was kann unser Weizen ab?

Braunschweiger Wissenschaftler setzen die Pflanzen erhöhten Temperaturen und Kohlendioxid-Konzentrationen aus.

Von Angelika Hillmer
Foto: pa/chromorange
Weizen vor den Sturm
Weizen zählt neben Mais und Reis weltweit zu den wichtigsten Getreidearten. 2011 wurden in Deutschland rund 23 Millionen Tonnen Weizen geerntet

Braunschweig. Wie wird sich die bevorstehende Klimaerwärmung auf den Ertrag und die Qualität von Weizen auswirken? Diese Frage wollen Wissenschaftler des Braunschweiger Thünen-Instituts für Biodiversität in anspruchsvollen Feldversuchen klären. In den kommenden drei Sommern werden sie Weizenpflanzen sowohl wärmeren Verhältnissen als auch einer höheren Kohlendioxid (CO2)-Konzentration aussetzen. Während zu hohe Temperaturen eher schädigend wirken, könnte die zusätzliche CO2-Gabe einen Düngeeffekt haben, so die Theorie. Nun wollen die Pflanzenforscher in ihrem Projekt untersuchen, wie sich der Weizen real verhält.

Weizen ist die wichtigste Getreideart in Deutschland und spielt auch im globalen Maßstab neben Reis und Mais eine Hauptrolle in der Ernährung. Für Deutschland sagen Klimaforscher voraus, dass die Zahl der heißen Tage, an denen die Nachmittagstemperaturen die 30-Grad-Marke überschreiten, zunehmen wird. Doch von Weizen ist bekannt, dass er besonders während der Blüte Ende Mai/Anfang Juni sehr empfindlich auf Temperaturen von über 30 Grad reagiert, mit der Folge von drastisch reduzierten Ernteerträgen. Hier könnte der Klimawandel also negativ wirken.

Andererseits lässt der erhöhte CO2-Gehalt der Luft Pflanzen tendenziell besser wachsen: Über die Fotosynthese produzieren sie aus CO2 und Sonnenlicht ihre Biomasse, also Blätter, Stängel, Wurzeln, Blüten und Früchte. Eine höhere Dosis des Treibhausgases, ausgelöst durch den global wachsenden Kohlendioxid-Ausstoß, könnte somit zu dem sogenannten CO2-Düngeeffekt führen und den Weizenertrag damit verbessern.

Welcher der beiden Einflüsse überwiegt und wie sich die veränderten Bedingungen auf die Produktqualität auswirken, wollen die Braunschweiger Botaniker nun im Freiland testen. Dazu installieren sie im Versuchsfeld kreisförmig angeordnete Gasdüsen, die CO2 in die Fläche blasen und damit die Luft in einem Getreidekreis von 20 Meter Durchmesser mit dem Treibhausgas anreichern. Der künstlich geschaffene CO2-Wert von 550 ppm (Parts per Million, 0,001 Promille) entspricht dem Konzentrationsniveau, das Experten zur Mitte dieses Jahrhunderts erwarten. Derzeit liegt der CO2-Gehalt bei 395 ppm.

Eine solche Freiland-CO2-Anreicherungsanlage (Free-air carbon dioxide enrichment, kurz Face) wurde bereits bei früheren Versuchen mit Weizen und anderen Kulturen, etwa Mais und Hirse, eingesetzt. Neu ist die Kombination mit sogenannten Freiland-Erwärmungsanlagen: Jeweils sechs Infrarotstrahler bringen einen Feldabschnitt auf Temperaturen, die fünf bis sechs Grad über dem Umgebungsniveau liegen. Auch die Infrarotstrahler sind ringförmig angeordnet, allerdings mit einem sehr viel kleineren Durchmesser von 1,80 Meter.

Mithilfe der Infrarotstrahler wollen die Forscher während der Weizenblüte bei passendem Wetter kurzzeitig künstliche Hitzeperioden schaffen, und das sowohl in Feldbereichen mit natürlicher Luftzusammensetzung als auch innerhalb der Kreise, in denen mehr CO2 in der Luft liegt. Die Wissenschaftler wollen die Entwicklung der Weizenkörner verfolgen und nach der Ernte den Kornertrag und die Qualität ermitteln.

Erste Hinweise auf Klimafolgen im Weizenanbau lieferte bereits ein abgeschlossenes Vorgängerprojekt, das am Max-Rubner-Institut - dem Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel - angesiedelt war und die Produktqualität im Fokus hatte. Zusammen mit Kollegen der Deutschen Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie und der Universität Hohenheim setzten die Agrarexperten Freiland-Weizen erhöhten Kohlendioxid-Werten aus. Auch hier kamen die Face-Anlagen zum Zuge und steigerten den CO2-Gehalt des Luftraums über dem Weizentestfeld auf 550 ppm.

"Erhöhte CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre beeinflussen die chemische Zusammensetzung des Weizenkorns und somit die Weizenqualität. Dies kann Konsequenzen für die Ernährung und die Gesundheit der Konsumenten haben", lautete das Fazit der Untersuchung. Demnach war der Proteingehalt der Pflanzen bei höherer Kohlendioxid-Dosis leicht niedriger als üblich. Auch das Klebereiweiß Gluten, das entscheidend für die Backfähigkeit ist, war betroffen.

Zudem fanden die Lebensmittelchemiker Hinweise, dass das Teigvolumen vom fertigen Gebäck abnehmen könnte. Das mag noch das kleinere Übel sein. Viel schwerer wiegt die Beobachtung, dass auch die Gehalte von verschiedenen Aminosäuren niedriger lagen, darunter auch die der sogenannten essenziellen Aminosäuren. Sie sind für die Ernährung besonders wichtig, denn der Körper kann diese Substanzen nicht selbst herstellen. "Eine weitere CO2-bedingte Verminderung dieser Aminosäuren ist unter ernährungsphysiologischen Gesichtspunkten nicht wünschenswert", steht in einem Bericht zur Studie.

Das neue Braunschweiger Weizenprojekt simuliert nun zusätzlich Hitzestress. Es ist Teil eines Verbundes mit Wissenschaftlern der Universitäten Halle, Kiel und Bonn. Diese arbeiten in Projekten zur Modellierung der Klimaeffekte auf einzelne Weizenpflanzen und komplette Kulturen. Die Daten aus der Praxis werden unmittelbar in die Computermodelle eingespeist, die dann zusätzlich virtuell die Zukunft des Weizens im Treibhaus Erde hochrechnen werden.

Schleswig-Holsteins Ernte in Zahlen
Schleswig-Holsteins Ernte in Zahlen
Rund 2,8 Millionen Tonnen – auf diese Menge wird die Getreideernte in Schleswig-Holstein 2012 geschätzt, knapp ein Drittel mehr als im Vorjahr.
Die Anbaufläche wurde auf 331 000 Hektar ausgeweitet, ein Plus von 13 Prozent.
WINTERWEIZEN: Anbaufläche 222 000 Hektar, nimmt fast 70 Prozent der Getreidefläche ein. Die Ernte wird auf rund zwei Millionen Tonnen geschätzt, rund 70 Prozent der Getreideernte. Die Menge wird im Vergleich zum Vorjahr voraussichtlich um knapp ein Viertel übertroffen, obwohl die Fläche nur um rund neun Prozent ausgeweitet wurde. Erwarteter Durchschnittsertrag pro Hektar: rund 90 Dezitonnen
RAPS: Anbaufläche 61 000 Hektar, um rund ein Drittel im Vergleich zu 2011 reduziert. Denn nach dem verregneten Sommer hatten Bauern große Schwierigkeiten Raps auszusäen. Die Erntemenge wird auf 263 000 Tonnen für 2012 geschätzt. Der Ertrag pro Hektar dürfte Schätzungen zufolge mit 43 Dezitonnen so hoch liegen, dass die Erntemenge nur vier Prozent unter dem Ergebnis von 2011 liegt
WINTERGERSTE: Anbaufläche 53 000 Hektar. Die Erntemenge konnte im Vergleich zum Vorjahr auf knapp eine halbe Million Tonnen verdoppelt werden. Die Anbaufläche wurde um rund ein Drittel ausgeweitet, der Ertrag pro Hektar lag bei 92 Dezitonnen – nach Angaben von Fachleuten ein noch nie in Schleswig-Holstein erreichter Spitzenwert.
ROGGEN und TRITICALE: Anbaufläche Roggen 26 000 Hektar, Anbaufläche Triticale (Kreuzung aus Weizen und Roggen) 5700 Hektar. Die Ernte ist noch nicht abgeschlossen. Schätzungen zufolge wird in den meisten Fällen Brotroggenqualität erreicht.
Quelle: dpa
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