Harvest Index Mais

Der Harvest-Index (HI = Kornertrag/Gesamtheit der oberirdischen Biomasse) vieler landwirtschaftlicher Kulturpflanzen ist in den letzten Jahrzehnten stark gestiegen. Der HI von Mais hat sich jedoch seit der Einführung von Hybriden nur geringfügig erhöht, so dass Verbesserungen des Kornertrags mit der Produktion einer riesigen, normalerweise ungenutzten Biomasse kombiniert wurden. Dies erfordert jedoch große Mengen an Wasser und Nährstoffen, die durch eine Erhöhung des HI-Wertes effizienter genutzt werden könnten, was eine nachhaltigere Produktion ermöglichen würde. Dies wird in Zukunft besonders wichtig sein, da aufgrund des Klimawandels die Wasserknappheit zunehmen wird und der Einsatz von Düngemitteln reduziert werden muss, um die Umweltgrenzwerte einzuhalten (z. B. EU-Düngemittelgesetzgebung zur Verringerung der Nitratverschmutzung des Grundwassers).

Es werden zwei Möglichkeiten zur Verbesserung von HI-Mais vorgeschlagen: Erhöhung der Kornbildung und Verringerung der vegetativen Sprossbiomasse. Zur Verbesserung des Kornansatzes wurde das Phytohormon Indol-Essigsäure (IAA), ein Mitglied der Auxine, getestet. Obwohl IAA die H⁺-ATPase der Plasmamembran (PM) stimulierte, konnte bisher keine signifikante Verbesserung des Kornansatzes erzielt werden. Durch die Anwendung des Gibberellin-Biosynthese-Hemmers Paclobutrazol (PAC) wurde die vegetative Sprossbiomasse von sechs Maissorten stark reduziert (Abbildung 1 a), was zu signifikanten Erhöhungen des HI-Wertes (Abbildung 2) und aufgrund des deutlich geringeren Wasserbedarfs zu einer verbesserten Wassernutzungseffizienz führte. Allerdings zeigten einige Sorten nach der PAC-Anwendung Ertragseinbußen, wie sie in der Literatur häufig beschrieben werden. Mit einer Anpassung des PAC-Anwendungszeitpunkts könnten Ertragseinbußen ahrscheinlich vermieden werden.

Weiterführende Literatur:

Hütsch BW, Schubert S (2017) Review - Harvest index of grain maize: Are there possibilities for improvement? – In: D.L. Sparks, Ed., Adv. Agron. 146C, 37-82. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2017.07.004

Hütsch BW, Schubert S (2021) Water-use efficiency of maize may be increased by the plant growth regulator paclobutrazol. - J. Agro. Crop Sci. 207, 521-534. https://doi.org/10.1111/jac.12456

Hütsch BW, Schubert S (2022) Review - Stimulation of plasma membrane H⁺-ATPase by auxins or fusicoccin and its relation to maize kernel setting, grain yield, and harvest index. – In: D.L. Sparks, Ed., Adv. Agron. 174, 235-267. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2022.03.004

Abbildung 1 Wirkung des Pflanzenwachstumsregulators Paclobutrazol (PAC) auf (a) die Entwicklung von sechs Maissorten (50 Tage nach der Aussaat [DAS] und 18 Tage nach der Anwendung) und (b) die Kolben zur Reife (144/145 DAS). PAC-Dosierung pro Pflanze: Amanova, Galactus 3 mg a.i.; Severeen, Hubble, Fabregas 2 mg a.i.; Pioneer 1 mg a.i.

Abbildung 2 Harvest Index (HI) verschiedener Maissorten nach Behandlung mit dem Wachstumsregulator Paclobutrazol (PAC).