Trockenstress

Pflanzen brauchen Wasser, um zu wachsen. Wassermangel kann den Ertrag von Pflanzen drastisch reduzieren.

Trockenstress bei Zuckerrüben: Wie ist der aktuelle Stand?

Zuckerrüben sind eine robuste Kulturpflanze mit einer besseren Trockenheitstoleranz als viele andere Pflanzen. Durch die Gewährleistung optimaler Bedingungen für einen guten Start (z. B. durch die Verwendung von hochwertigem, vorbehandeltem Saatgut) profitieren Landwirte vom natürlichen Abwehrsystem der Pflanze. 

Der Klimawandel ist verantwortlich für einen Temperaturanstieg während der wichtigen Wachstumsphase der Zuckerrüben, verursacht aber auch wechselnde Perioden von Trockenheit und starken Regenfällen. Während die Rüben zunächst von der Wärme profitieren können, kann ihnen diese später zum Nachteil gereichen, da hohe Temperaturen ihr Wachstum verlangsamen. Bei Temperaturen über 35 °C stellen die Rüben ihr Wachstum ein. Vor allem die hohe Lichtintensität an sonnigen, warmen Tagen führt zu einer Erwärmung der Rübenblätter. Der Wasserbedarf entsteht in der Regel vor allem im Sommer, wenn die Pflanzen ihr maximales Wachstum erreichen. 

Langfristig stellen daher Veränderungen des Sommerklimas eine echte Bedrohung für Zuckerrüben dar, obwohl eine Rübe von Natur aus recht gut mit Trockenheit zurechtkommt. Es ist daher wichtig, auf robuste Sorten zu setzen, um die Widerstandsfähigkeit der Kulturpflanzen gegenüber Stressbedingungen wie Trockenheit zu erhöhen. Um uns an diese Situation anzupassen und gleichzeitig die Erträge zu steigern, haben wir in den letzten Jahren Strategien entwickelt, die konkrete und messbare Ergebnisse liefern. 

Wie reagieren Pflanzen und insbesondere Zuckerrüben auf Trockenstress?

Pflanzen reagieren im Allgemeinen mit vier Strategien auf Trockenheit:

1. Ignorieren von Trockenstress: Diese Sorten entwickeln sich normal weiter, als ob keine Trockenheit herrscht und die Bedingungen normal sind. Diese Strategie ist interessant, wenn die Trockenheit nur von kurzer Dauer und geringer Intensität ist, allerdings sehr nachteilig bei langen Trockenperioden.
2. Vermeidung von Trockenschäden: Durch Anpassungen auf physiologischer und zellulärer Ebene können Sorten Wasserdefizite vermeiden und Trockenschäden verhindern.
3. Verbesserte Wassereffizienz: Diese Sorten benötigen weniger Wasser für ihr Wachstum. Sie nutzen einen Mechanismus, um die Wasserverdunstung während des CO2-Austauschs und der Temperaturregulierung zu reduzieren (durch Blattrollung oder Welken, um die Blattoberfläche zu verringern, Schließen der Spaltöffnungen in Trockenperioden, um die Transpiration zu reduzieren ...).
4. Erhöhte Wasseraufnahme: Diese Sorten entwickeln ein tiefes und stark verzweigtes Wurzelsystem für eine verbesserte Wasseraufnahme.

Der Erfolg jeder dieser Strategien hängt von der Art der Dürre ab (Schwere, Dauer, Plötzlichkeit oder Allmählichkeit, Frühzeitigkeit usw.). Beispielsweise sind Verhaltensmechanismen zur Verringerung der Transpiration interessant, wenn die Dürre nur von kurzer Dauer ist oder nur während der heißesten Stunden des Tages auftritt. Der Ertragsverlust ist somit begrenzt.

Wie lässt sich die Toleranz gegenüber Trockenstress verbessern?

Die Strategie zur Toleranz gegenüber Trockenheit hängt von der Art der Trockenheit ab, der die Pflanze ausgesetzt ist. Trockenheitstoleranz ist ein komplexes Thema, da sie verschiedene Funktionen in der Pflanze erfordert und daher die Aktivität vieler Gene beeinflussen kann: Veränderung der Wurzelbildung, Veränderung der Blattfläche, Veränderung der Stomataöffnung usw. Bei mäßiger Trockenstress fördert die Aufrechterhaltung des Blattwachstums die Photosynthese und damit den Ertrag. Unter größeren und längeren Trockenperioden kann diese Eigenschaft – die auch zu einer hohen Verdunstung und Transpiration der Pflanzen führt – zu einer schnelleren Erschöpfung der Wasservorräte und damit zu einer erschwerten Überlebensfähigkeit der Pflanzen führen. 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Pflanzen unter Trockenbedingungen einen großen Kompromiss zwischen der Begrenzung des Wasserverlusts und der weiteren Aufnahme von CO2 für die Photosynthese eingehen müssen. 

Bei der Züchtung müssen wir die allgemeine Reaktion der Pflanzen auf Wasserdefizite für jeden klimatischen Kontext (Zeitpunkt, Intensität und Häufigkeit von Trockenperioden, mehr oder weniger tiefgründige Böden usw.) berücksichtigen. Wir werden niemals Hybriden erhalten können, die ihre Produktivität ohne hohe Transpiration aufrechterhalten, da diese für die Photosynthese und das Wachstum erforderlich ist. Daher konzentrieren wir uns auf andere Merkmale, die die Trockenresistenz verbessern, ohne den Ertrag zu beeinträchtigen, wie beispielsweise eine effizientere Wasseraufnahme. In den letzten Jahren ist es SESVanderHave gelungen, Sorten zu identifizieren, die Ertragsverluste bei längerer Trockenheit deutlich reduzieren können.

Welche Instrumente setzen wir ein, um die Trockenheitstoleranz zu verbessern?

1. Bei SESVanderHave verfügen wir über ein umfangreiches Testnetzwerk in Gebieten, die regelmäßig von Trockenstress betroffen sind. Die meisten Testplattformen sind mit Wetterstationen ausgestattet, die eine detaillierte Analyse der Umweltbedingungen ermöglichen. Wir überwachen das Ausmaß der Trockenheit auf unseren verschiedenen Versuchsflächen, um die Auswirkungen auf die Leistung unserer verschiedenen Sorten zu bewerten.
2. Außerdem führen wir Vergleichstests zwischen bewässerten und nicht bewässerten Parzellen durch, um Unterschiede im Verhalten zu bewerten.
3. Seit einigen Jahren werden auch Drohnen zum Thema Trockenstress eingesetzt. SESVanderHave arbeitet dabei mit dem Unternehmen VITO zusammen, einem Experten auf diesem Gebiet. Dank den Messungen, die die Drohne während der Trockenperiode durchgeführt hat, können wir genetische Unterschiede anhand bestimmter Kriterien identifizieren, die bei Trockenstress eine Rolle spielen. Dazu verwenden wir eine von SESVanderHave entwickelte Methode. So wird die Selektion nach diesem Kriterium beschleunigt und verbessert.