Arbeitspaket A3.2

Leiter

Prof. Dr. Ludger Grünhage

Weitere PIs

Prof. Dr. Jörg Bendix

Dr. Katrin Kahlen

Prof. Dr. Dr. Annette Otte

Prof. Dr. Hans R. Schultz

Dr. Manfred Stoll

Prof. Dr. Jana Zinkernagel

Themen

Populationsdynamik, Phänologie und Ertrag - Grünland
Doktorand: Ruben Seibert

Populationsdynamik, Phänologie und Ertrag - Gemüse
Doktorandin: Klostermann

Hintergrund

Erhöhte CO2-Konzentrationen führen i.d.R. zu gesteigertem Wachstum ober- und unterirdischer pflanzlicher Biomasse [26*,41,48,51]. Während für Grünland bereits erste Ergebnisse hinsichtlich steigender CO2-Konzentrationen auf Ertragsleistung und Artenzusammensetzung aus der Gießen-FACE Studie vorliegen [26*,97*], mangelt es an entsprechenden Freilandstudien für Feldgemüse und Reben. Sowohl Wasserstress als auch erhöhte CO2-Konzentrationen und Lufttemperaturen wirken sich auf die Pflanzenarchitektur und im Grünland auch auf die Artenzusammensetzung aus. Die Photosynthese steht wiederum in einem nicht-linearen Zusammenhang mit der Wassernutzungseffizienz (WUE). Es ist zu erwarten, dass sich bei Wurzel-, Blatt- und Fruchtgemüse die Interaktion der untersuchten Umweltfaktoren unterschiedlich auf Phänologie und Ertrag auswirken. Grünlandökosysteme werden zu einem relativ hohen Prozentsatz von Arten mit transienter (<1 Jahr) oder kurzfristig persistenter Samenbank aufgebaut. Findet die Diasporennachlieferung von Arten mit kurzlebigen Diasporen nicht mehr oder nur noch unregelmäßig statt, führt dies innerhalb weniger Jahre zu Veränderungen der Reetablierungsprozesse und in der Folge zu deutlichen Artenverschiebungen, Struktur- und Funktionsänderungen [98*]. Um die zukünftigen Herausforderungen der Nahrungs- und Futtermittelsicherung zu gewährleisten, ist es notwendig, die pflanzlichen Reaktionen sowie im Grünland auch die Dynamik der Bodendiasporenbank und Reetablierungspotenzials von Pflanzenarten auf variable und sich wandelnde Wetter- und Klimabedingungen bei steigenden atmosphärischen CO2-Konzentrationen zu verstehen.

Wissenschaftliche Ziele

1. Untersuchung der Auswirkung von erhöhtem CO2 auf Phänologie und Ertragsleistung von Reben, Feldgemüse und extensiv bewirtschafteten Dauergrünland. Der Einfluss steigender CO2-Konzentrationen in Kombination mit erhöhten Lufttemperaturen wird im Core-Experiment I, die Kombination mit Wasserstress im Core-Experiment II untersucht
2. Entwicklung eines kombinierten Architektur-/Wachstumsmodells um den Einfluss der CO2- Wasserhaushalt-Interaktion auf Ertragsbildung und Produktqualität bei Feldgemüse zu erfassen. Das Modell wird auf Grundlage der in diesem Teilprojekt erhobenen Größen in Kooperation mit AP B3 entwickelt (Core-Experiment II)
3. Abbildung der Pflanzendiversität, Ertragsbildung und Ökophysiologie des Grünlandökosystems im Core-Experiment I als Funktion der hyperspektralen Diversität (vgl. AP B2). 4. Untersuchung der Dynamik der Bodendiasporenbank im Grünland und des Reetablierungspotenzials von Pflanzenarten aus Samen unter erhöhtem atmosphärischen CO2, erhöhter Lufttemperatur und variierten Schnittregime