Klimawandel mindert die Weizenqualität

Landwirtschaft

Kohlendioxid: Stärkt das Wachstum, aber senkt die Qualität

Der Anteil von Kohlendioxid in der Atmosphäre steigt. Pflanzen können das Treibhausgas für ihr Wachstum nutzen. Auch Weizen. Aber dafür sinkt die Qualität, wie Forscher um Prof. Dr. Andreas Fangmeyer und Dr. Petra Högy der Universität Hohenheim in Klimakammern festgestellt haben.

Vom Labor ins Feld

„In früheren Experimenten seit 2012 haben wir mit Klimakammern gearbeitet, in denen wir die voraussichtlichen Temperaturen und die CO2-Gehalte im Jahr 2050 simuliert haben“, erläutert PD Dr. Högy. Verglichen wurden also Szenarien mit dem heutigen CO2-Gehalt von 400 ppm und dem in 30 Jahren von 550 ppm.

Mit FACE können die Wissenschaftler die Versuche sogar unter Feldbedingungen nachstellen. Die Abkürzung steht für „Free-air Carbon dioxide Enrichment“. Je nach Windrichtung und Windstärke wird Kohlendioxid aus dünnen Röhren direkt in die Pflanzenbestände abgegeben. Dabei entsteht ein Mikroklima mit hohen Treibhausgasen, Wind, Sonneneinstrahlung und Verdunstung.

Modellpflanze ist Weizen, der für die Ernährung eine große Rolle spielt. Das Getreide wird aufwendig vermessen: Der Wasserhaushalt, Saftfluss in der Pflanze und Photosyntheseleistungen geben einen Einblick, wie der Weizen auf das veränderte Mikroklima reagiert.

Qualitäten sinken

„Die Backfähigkeit von Weizen hängt in erster Linie vom Proteingehalt und von der Zusammensetzung der Proteine im Mehl ab“, erläutert Prof. Dr. Fangmeier. „Wir haben festgestellt, dass eine CO2-Erhöhung in der Atmosphäre den Proteingehalt im Weizen reduziert. Auch der Gehalt an Gluten, das als Kleberprotein für gute Backfähigkeit sorgt, sinkt durch mehr CO2.“

Die Zusammensetzung der Proteine verändert sich ebenfalls, und damit auch die Verarbeitungsqualität. Die veränderten Mengenverhältnisse bestimmter Proteine reduzieren unter anderem das Teigvolumen von Gebäckstücken. „Es könnte daher notwendig werden, in Zukunft die Verarbeitungskette an diese Verhältnisse anzupassen“, empfiehlt Dr. Högy.

Es kommt noch schlimmer: Die Nährstoffgehalte im Weizen sinken. Ein steigender Gehalt von Kohlendioxid senkt die Konzentration von Calcium, Eisen, Magnesium und Zink im Weizen. Auch das Volumen der Aminosäuren verringert sich um elf Prozent. Das Problem der Fehlernährung könnte in vielen Teilen der Welt dadurch zunehmen, warnt Dr. Fangmeier.

Nur ein Ausschnitt

Die Versuche zeichnen sich dadurch aus, dass die Wissenschaftler die Ernte des Weizen unter sonst normalen Bedingungen einfahren können. Der Klimawandel hingegen bringt weitere Wetterphänomene wie Trockenheit und Überschwemmungen hervor. Eine Hitzewelle während der Blüte oder der Kornfüllung wird den Ertrag noch drastischer reduzieren.

Die Ergebnisse gehen in das Verbundprojekt „Regionaler Klimawandel“ ein. Die Forschergruppe gliedert sich in neun wissenschaftliche Projekte, die sich den fünf Bereichen Landoberfläche-Atmosphäre-Wechselwirkungen, Boden, Ertragsqualität, Sozioökonomie und Integration zuordnen lassen.

Lesestoff:

Nach einer ersten Förderphase von 2012 bis 2015 mit 2,5 Mio. Euro Förderung verlängerte die DFG um weitere drei Jahre mit einer Förderung von zwei Mio. Euro. https://klimawandel.uni-hohenheim.de/fragestellung

roRo; Foto: Andreas Fangmeier (Uni Hohenheim)

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