Experimentelle und modellbasierte Untersuchungen der Wirkungen von Sommertrockenheit und erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentration auf das Wurzelwachstum von Hirse und Mais
Final Report Abstract
Das Projekt hatte zum Ziel, die interaktiven Effekte von Trockenheit und erhöhter CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf das Wurzelwachstum von Sorghum und Mais zu untersuchen, sowie diese Ergebnisse in ein Wasserhaushaltsmodell zur besseren Modellierung von WUE und TUE einfließen zu lassen. Dazu wurde am Thünen-Institut am Standort Braunschweig ein Versuch mit einer FACE-Anlage durchgeführt, bei dem an verschiedenen Terminen destruktiv Wurzelproben gezogen wurden. Weiterhin wurden über Minirhizotronrohre das Wurzelwachstum laufend nicht-destruktiv beobachtet. In der Modellumgebung HUME wurden die Ergebnisse schließlich in einem Wasserhaushaltsmodell zur Modellierung von WUE und TUE von Mais und Sorghum verwendet. Sorghum zeigte im Vergleich zu Mais eine deutlich intensivere Tiefendurchwurzelung und allozierte insgesamt einen höheren Anteil der produzierten Trockenmasse in das Wurzelsystem. Sowohl bei Mais als auch bei Sorghum stieg die Wurzeltrockenmasse bei erhöhter CO2-Konzentration, die Gesamtwurzellänge reagierte jedoch nicht. Die zur Beobachtung der Wurzelwachstumsdynamik eingesetzte Minirhizotronmethode ergab für die Ermittlung der Wurzeltiefenwachstumsrate konsistente Ergebnisse. Sorghum hatte deutlich höhere Tiefenzuwachsraten im Vergleich zu Mais, ein FACE-Effekt ließ sich jedoch bei beiden Arten nicht nachweisen. Die bei anderen Untersuchungen gefundene, vergleichsweise enge Korrelation zwischen Boniturnoten der Wurzellängendichte aus Minirhizotronbeobachtungen im Unterboden und destruktiv ermittelten Werten der Wurzellängendichte konnte jedoch in diesem Projekt nur ansatzweise bestätigt werden. Der Effekt von Genotyp und FACE-Behandlung ließ sich mit einem Wasserhaushaltsmodell gut abbilden. Aus der Parametrisierung des Modells und den berechneten Daten konnte abgeleitet werden, dass die FACE-Behandlung zu deutlich erhöhten Bestandeswiderständen führte und dass Sorghum hier höhere Werte aufwies als Mais. Die FACE-Behandlung verringerte vergleichsweise deutlich die Transpiration während der Vegetationszeit und führte zu einer höheren Transpirationsnutzungseffizienz. Beide Arten wiesen hier C4-typisch hohe Werte auf, wobei die Sorghumhirse niedrigere Werte aufwies als der Mais.
Publications
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(2012): Effect of drought stress and elevated atmospheric CO2-concentrations on Sorghum and Maize root systems. 42nd Annual Meeting of the Ecological Society of Germany, Austria and Switzerland, Lüneburg 2012
Paeßens, B., Pacholski, A., Manderscheid, R., Weigel, H.-J. und Kage, H.
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(2012): Wirkungen erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentration und Trockenstress auf das Wurzelwachstum von Mais und Sorghum-Hirse. Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften, Bd. 24, S. 251-252
Paeßens, B., Pacholski, A., Manderscheid, R., Weigel, H.-J. und Kage, H.
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(2013): Energiepflanzenanbau und Klimawandel: Wurzelsysteme von Sorghum und Mais im Vergleich. Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften, Bd. 25, S.70-71
Paeßens, B., Pacholski, A., Manderscheid, R., Weigel, H.-J. und Kage, H.
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(2013): Resource capture traits of C4 energy crop rooting systems under elevated CO2 and limited water supply. 43rd Annual Meeting of the Ecological Society of Germany, Austria and Switzerland, Potsdam 2013, Book of Abstracts, 23-24.
Paeßens, B., Pacholski, A., Manderscheid, R., Weigel, H.-J. und Kage H.
