Forschungsarbeit in Weihenstephan

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1 Forschungsarbeit in Weihenstephan Lehrstuhl für Pflanzenernährung, Department für Pflanzenwissenschaften Technische Universität München Prof. Dr. U. Schmidhalter Kolloquium Bewässerungslandbau in Deutschland Dresden

2 Deutschland ein Bewässerungsexperiment? Ertragsentwicklung und Wasserbedarf? Teilflächenspezifische Bewässerung? Suche nach trockenstresstoleranten Pflanzen? Trockenstress und Hitzestress?

3 Deutschland - ein Bewässerungsexperiment? Selige & Schmidhalter, 2001, unveröffentlicht

4 Erträge von Winterweizen in Bayern Technische Universität München

5 Ertragsschwankungen von Weizen und Gerste und deren Ursachen in ausgewählten Regierungsbezirken Bayerns

6 Ertragsschwankungen von Weizen und Gerste und deren Ursachen in ausgewählten Bundesländern Deutschlands Technische Universität München Residuenfunktionen der Ertragskurven von Land Fruchtart Modell N R² RMSE BY WW Ertrag(WW)=76,129-0,039*MaiN-0,088*JunN-2,441*JunT- 0,062*JulN-1,151*JulT 47 0,51 3,79 Signifikanz Konstante=3,116E-7; MaiN=0,045; JunN=0,00030; JunT=4,16E-6; JulN=0,0050; JulT=0,0097 WG Ertrag(WG)=43,548-0,075*MaiN-0,057*JunN-2,056*JunT 47 0,37 4,15 Signifikanz Konstante=6,54E-5; MaiN=0,00066; JunN=0,022; JunT=0,00018 BW WW Ertrag(WW)=18,697-0,047*AprN-0, ,22 4,1 Signifikanz Konstante=0,0066; AprN=0,015; JunT=0,027 WG Ertrag(WG)=39,048-0,041*AprN-1,143*AprT-0,041*JunN-1,504*JunT 47 0,35 3,54 Signifikanz Konstante=0,00012; AprN=0,021; AprT=0,011; JunN=0,049; JunT=0,0017 NI WW Ertrag(WW)=26,092-1,670*JunT 0,12 5,28 Signifikanz Konstante=0,016; JunT=0,016 WG n. s. SH WW Ertrag(WW)=8,055-0,089*AprN-0,051*JulN 47 0,28 4,64 Signifikanz Konstante=0,00059; AprN=0,0048; JulN=0,0118 WG n. s. Dendl, Heil, Schmidhalter, 2009, unveröffentlicht

7 Signifikante Klimaentwicklungen Dendl, Heil & Schmidhalter, 2009, unveröffentlicht

8 Anpassungsfunktion an die Residuen Prädiktor: Juni Temperatur R²=0,35 Dendl, Heil, Schmidhalter, 2009, unveröffentlicht

9 Ertragsentwicklung und Wasserbedarf? Wasserbedarf von Mais

10 Vergleich des Wasserverbrauchs und der Wassernutzungseffizienz alter und moderner Sorten von Weizen, (Gerste und Zuckerrüben)

11 Morphologische Unterschiede h h historisch modern

12 Sortenauswahl Tassilo - Tommi April - Juli Cyntia - Klarina April - September Tria - Emily April - Juni Bilder aus dem Feldversuch 2010

13 Düngestufen Düngestufe Extensiv [kg N / ha] Intensiv [kg N / ha] Winterweizen Wintergerste Zuckerrübe

14 Winterweizen: Kornertrag, Strohertrag, Wasserverbrauch Korn (TM [dt/ha]) Stroh(TM [dt/ha]) Evapotranspiration [mm] Ertrag [dt/ha] Evapotranspiration [mm] N 200 N 120 N 200 N 120 N 200 N 120 N 200 N Tassilo (alt) Tommi (modern) Tassilo (alt) Tommi (modern) Ochsenbauer & Schmidhalter, 2011, unveröffentlicht

15 Mittelwertvergleiche - Sortenunterschied Winterweizen Wintergerste Zuckerrübe ET = = = Gesamtertrag = = = Ertrag (Korn/Rübe) + + = WUE Korn-/Rübenertrag + + = WUE Biomasse = = = Verbesserung von alter zu neuer Sorte + signifikante Verbesserung; = keine signifikante Verbesserung Ochsenbauer & Schmidhalter, 2010, unveröffentlicht

16 Fazit Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Züchtung auf hohen Ertrag bei den Getreiden mit einer gesteigerten Wassernutzungseffizienz (WUE yield ) einhergeht. Ertrag [dt] = Wasserverbrauch [l] * WUE biomass [dt/l] * Ernteindex [dt/dt] WUE yield = WUE biomass * EI

17 Teilflächenspezifische Bewässerung? Sieblerfeld Krohberg 190 mm 180 mm 170 mm 200 mm 160 mm 180 mm 150 mm 140 mm 130 mm 160 mm 140 mm A 120 mm 110 mm 100 mm A 120 mm 100 mm B 90 mm 80 mm B 80 mm 60 mm Geesing & Schmidhalter, 2001, unveröffentlicht

18 Einfluss des Wasser- und N-Angebots auf die Ertragsleistung von Winterweizen Technische Universität München plant available soil water capacity (mm/ 90 cm soil depth) Geesing & Schmidhalter, 2001, unveröffentlicht

19 Einfluss von pflanzenverfügbarem Wasser, Bewässerung und N-Düngung auf den Ertrag von Winterweizen Ertrag (dt ha -1 ) N-Düngung 120 kg N ha kg N ha trocken normal bewässert trocken normal bewässert Bodenart: sl - ls PAW : 120 mm ul - tl PAW : 160 mm Geesing & Schmidhalter, 2002, unveröffentlicht

20 grain yield (t ha -1 ) Kornertrag bei Trockenstress, Kontrolle, Bewässerung bei 2 N- Düngestufen auf 2 Standorten (A, nfk 160 mm; B, nfk 120 mm) 2 0 rainshelter 120 rainshelter 180 control 120 control 180 irrigation 120 irrigation 180 site A site B grain yield (t ha -1 ) rainshelter 120 rainshelter 180 control 120 Treatments control 180 irrigation 120 irrigation 180 Geesing & Schmidhalter, 2002, unveröffentlicht

21 Abnahme des pflanzenverfügbaren Wassers auf einem Standort mit mittlerer (A) bzw. niedriger Menge (B) an pflanzenverfügbarem Wasser site A site B Soil depth (cm) a) b) c) Kontrolle Bewässert Trockenstress Depletion in % plant available soil water April May June July Geesing & Schmidhalter, 2002, unveröffentlicht

22 Erfassung der pflanzenverfügbaren Wassermenge durch Thermographie >250 mm < 50 mm Selige & Schmidhalter, 2003, unveröffentlicht

23 Suche nach trockenstresstoleranten Pflanzen Technische Universität München Phänotypisierung im rain-out shelter 23

24 Kornerträge auf tiefgründigem Lößlehm Einfluss von Wasserversorgung und Sorte Technische Universität München

25 Trockenstressversuche Rain-out shelter Anlagen mit Böden unterschiedlicher nutzbarer Feldkapazität Rischbeck & Schmidhalter, 2011, unveröffentlicht

26 Bewertung der Trockenstresstoleranz von Sommergersten Rischbeck P. et al. (unveröffentlicht) Rischbeck et al., 2012, unveröffentlicht 26

27 Auswirkungen von Hitzestress während der Blüte auf Sommergerste Böswirth & Schmidhalter, 2013, unveröffentlicht

28 Auswirkungen einer Hitzestressperiode während der Blüte auf Sommergerste Böswirth & Schmidhalter, 2013, unveröffentlicht

29 Fazit Erträge kleinkörniger Getreide stagnieren Temperaturerhöhung wirkt sich negativ aus Erhöhung des Ernteindexes trägt zur effizienten Wassernutzung bei Teilflächenspezifische Bewässerung auf Böden mit niedriger bzw. mittlerer nutzbarer Feldkapazität (nfk) erhöht die Erträge Teilflächenspezifische Unterschiede in der nfk lassen sich leistungsfähig erfassen Sortenunterschiede in der Trockenstresstoleranz (Sommergerste) sind vorhanden Sortenunterschiede in der Hitzetoleranz sind möglicherweise vorhanden

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