Beiträge der Pflanzenzüchtung zum Klimaschutz und zur Anpassung an den Klimawandel

摘要

Plant breeding has the potential to meet the challenges of a changing climate in two ways. Firstly, plant breeding provides new varieties which offer better yield stability than previous ones under modified climate and weather conditions and, thus, make a substantial contribution to adapt agriculture to the climate change. Secondly, breeding varieties which have improved resource efficiency (e.g., with regard to the use of fertilisers), augmented yields per unit area, and suitability for use as renewable energy sources contributes to active climate protection by saving fossil energy resources. One strategy to improve crop plants for renewable energy production is to agro-nomically adapt scarcely used or novel crop plants with high biomass potential to local growing conditions. A second one is to adapt traditional crop plants to novel types of use and to dedicated cultivation systems. In the present study, the genetic potentials of (i) sorghum and (ii) rye for biomass production were investigated. After sowing the trial at the end of June and under favourable growing conditions in northern Germany, Sorghum bicolor × S. bicoZor-hybrids displayed a very high yield potential of total dry matter yield of 146,3 dt/ha, which was comparable to silage maize yields in that year. However, in a second experimental year, nippy and clammy weather during early growth led to considerably reduced total dry matter yields, showing up the need for further adaptation of sorghum via breeding. Assessment of various rye forms for their biomass production ability revealed (1) high genetic variance reclaim-able for breeding purposes and (2) promising total dry-matter yields. Several entries showed a combination of high population per se performance and significant heter-otic increase. Hence, including specific accessions such as forage rye or non-adapted plant genetic resources in the breeding process should enable the development of high-performance energy hybrid rye varieties in the medium-term. Taken together, the genetic biomass potential of the cropping system "rye - sorghum" seems to be high and may be predicted to exceed 300 dt/ha total dry matter under favourable growing conditions.%Die Pflanzenzüchtung kann durch die Entwicklung und Bereitstellung neuer Genotypen in zweierlei Hinsicht dem fortschreitenden Klimawandel begegnen. Zum Einen werden Pflanzensorten zur Verfügung gestellt, die unter geänderten Klima- und Witterungsbedingungen hinreichend stabile Erträge ermöglichen und auf diesem Wege einen wesentlichen Beitrag zur Klimaanpassung der Landwirtschaft leisten. Zum Anderen kann die Entwicklung von Kulturarten und Sorten, die z.B. im Hinblick auf den Düngemitteleinsatz betriebsmitteleffizient sowie in ihrem Flächenertrag auf ihren Einsatz als erneuerbare Energieträger optimiert sind, durch die Einsparung fossiler Energieträger einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz darstellen. Eine Strategie zur Verbesserung von Nutzpflanzen als erneuerbare Energieträger ist die agronomische Anpassung von bislang wenig verwendeten oder neuen Kulturarten mit hohem Biomassepotenzial an hiesige Produktionsbedingungen. Eine weitere Strategie ist die Anpassung traditioneller Kulturarten an neue Nutzungszwecke und Anbausysteme. In der hier vorgestellten Studie wurden exemplarisch die genetisch-züchterischen Biomassepotenziale der Fruchtarten Sorghumhirse und Winterroggen zur Energieerzeugung untersucht. Dabei zeigten Sorghum bicolor ×S. bicoZor-Hybriden in einem im Witterungsverlauf begünstigten Jahr unter norddeutschen Anbaubedingungen nach Aussaat Ende Juni mit einem Gesamttrockenmasse-Ertrag von maximal 146,3 dt/ha ein sehr hohes Ertragspotenzial, das im Untersuchungsjahr im Leistungs- bereich von Silomais lag. Kühlfeuchte Bedingungen während der Jugendentwicklung führten in einem zweiten Anbaujahr allerdings zu erheblich verminderten Erträgen und zeigten den Bedarf an weiterer züchterischer Anpassung der Sorghumhirse auf. Die Prüfung unterschiedlichen Roggenmaterials zur Biomasseproduktion zeigte zu verschiedenen Schnittzeitpunkten eine hohe züchterisch nutzbare Variabilität und viel versprechende Gesamttrockenmasse-Erträge. Auf Grund der nachgewiesenen Kombination von hoher Eigenleistung mit ansprechendem Heterosiszuwachs erscheint die Entwicklung von Hochleistungsenergie-Hybriden für diese Nutzungsrichtung besonders unter Verwendung von Grünschnittroggen und pflanzengenetischen Ressourcen mittelfristig machbar und viel versprechend. Das Ertragspotenzial des Anbausystems 'Roggen/Sorghum' wird als hoch eingeschätzt und kann nach den vorliegenden Ergebnissen in einem günstigen Anbaujahr auf einen Bereich jenseits von 300 dt/ha Gesamttrockenmasse (GTM) prognostiziert werden. Besonders leistungsstark erscheint das Anbausystem 'Roggen/Sorghum' dabei im Hinblick auf trockenere Standorte.