Dürre ist eine der schlimmsten wichtige abiotische Belastungen die weltweit das Pflanzenwachstum und die Produktivität beeinträchtigen. Der Klimawandel wird voraussichtlich die Häufigkeit und Intensität von Dürren erhöhen, ein Ergebnis, das bereits in vielen Regionen auf der ganzen Welt zu beobachten ist.
Sorghum und Mais sind eng miteinander verwandt und beide für die Getreideproduktion in der warmen Jahreszeit geeignet. Doch Sorghum ist mehr Dürre toleranter als Mais.
Erik J. van Oosterom, Senior Research Fellow für die Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation (QAAFI) an der University of Queensland, leitete ein Team, das einige Aspekte von entschlüsselte warum Sorghum eine bessere Toleranz gegenüber Wassermangel als Mais hat, aber Mais ein größeres Ertragspotenzial als Sorghum hat.
Um dies zu erreichen, sezierten und modellierten sie die vergleichende Anpassung an die Wasserbegrenzung von Sorghum und Mais im Hinblick auf die Rolle der Transpirationseffizienz, Transpirationsrate und Pflanzenhöhe.
Acht Maishybride, 15 kurze Sorghum-Genotypen (3-Zwerg) und 7 hohe Sorghum-Genotypen (2-Zwerg) wurden in Lysimetern gezüchtet und gut bewässert gehalten. Die Lysimeter lieferten die tägliche Transpiration der ganzen Pflanze, die in die tägliche Transpiration pro Einheit grüner Blattfläche umgewandelt wurde. Die Pflanzen wurden nach der Anthese geerntet und die Gesamttranspiration, Spross- und Wurzeltrockenmasse wurden gemessen, um die Transpirationseffizienz abzuschätzen.
Die Autoren fanden heraus, dass Art und Körpergröße einen begrenzten Einfluss auf die Transpirationseffizienz hatten. Es beeinflusste jedoch signifikant die Transpiration pro Einheit grüner Blattfläche, was mit Unterschieden in der Biomasseverteilung verbunden war.
Um die Auswirkungen von Arten und Höhenunterschieden auf den Getreideertrag in verschiedenen Umgebungen zu analysieren, führten die Forscher anschließend Simulationsstudien mit dem durch APSIM-Hirse (3Zwerg) und APSIM-Mais Simulationsmodelle für das Pflanzenwachstum. Die Simulationen verwendeten eine gemeinsame Transpirationseffizienz für Mais und 3-Zwerg-Sorghum, aber eine unterschiedliche Strahlungsnutzungseffizienz, um beobachtete Unterschiede in der Transpiration pro Einheit grüner Blattfläche widerzuspiegeln.
Die Simulationen prognostizierten Cross-over-Wechselwirkungen für den Getreideertrag zwischen Arten und den gesamten Wasserverbrauch. Während Mais unter gut bewässerten Bedingungen einen höheren Ertrag hatte, gingen die Getreideerträge für beide Kulturen zurück, sobald der Gesamtwasserverbrauch der Kultur unter 300 mm fiel. Wenn der Wasserverbrauch unter 250 mm fiel, konnte Sorghum seinen Ertrag besser halten als Mais.
Laut van Oosterom „betonen diese Ergebnisse die Tatsache, dass das Ertragspotenzial auf Kosten eines erhöhten Wasserverbrauchs gehen kann. Dies kann die Dürreanpassung beeinträchtigen und nachteilige Folgen für die Produktivität nachfolgender Kulturen in Anbausystemen haben, die auf der Verschleppung von Wasser von einer Saison zur anderen angewiesen sind.“
APSIM ist kostenlos für nicht-kommerzielle Zwecke erhältlich und kann hier heruntergeladen werden: https://www.apsim.info/
