Rhizo4Bio (Phase 1): RhizoWheat - Rhizosphärenprozesse und Ertragsdepressionen in Weizenfruchtfolgen - TP B (FZJ)

Abstract

Im Verbundprojekt wurde der Komplex der wurzelbedingten Ertragsminderung von Weizen in Selbstfolge untersucht. Der Ertragsabfall von Weizen in Selbstfolge wurde häufig ausschließlich dem Erreger Gaeumannomyces graminis var. tritici (Ggt) zugeschrieben. Ergebnisse vor Beginn des Vorhabens zeigten jedoch, dass eine vergleichsweise breite Verschiebung des Rhizosphärenmikrobioms als Folge unterschiedlicher Vorfrüchte in Weizen zu beobachten ist. Die primären Ziele des Verbundprojektes lagen in der Aufklärung und Quantifizierung der Schlüsselprozesse, welche zum Ertragsabfall von Weizen in Selbstfolge beitragen, wobei der Fokus auf den Rhizosphärenprozessen lag. Methodisch werden unterschiedliche, komplementäre Ansätze auf unterschiedlichen Skalenebenen kombiniert. Das Zielsystem wurde sowohl in existierenden Langzeit-Feldversuchen als auch in Rhizobox/Container-Versuchen mit Methoden untersucht, die von DNA/RNA-Profiling der Rhizosphäre über die Untersuchung und Modellierung von Stoffflüssen und -umsetzungen in der Rhizosphäre bis zur Fernerkundung reichen. Hierdurch konnten vertiefte Kenntnisse über die komplexen Wechselwirkungen der biologischen, biogeochemischen und physikalischen Prozesse gewonnen werden, die das Ertragsminderungssyndrom in Selbstfolge von Weizen verursachen. Mechanistische, mathematische Simulationsmodelle unterschiedlicher Komplexität wurden in einem Modellverbund genutzt, um die Prozesskenntnisse zu integrieren und zur quantitativen Extrapolation im Hinblick auf Ertragseffekte und deren Wechselwirkung mit den Umweltbedingungen zu nutzen. Perspektivisch können aus dem im Projekt gewonnenen Verständnis agronomische oder züchterische Ansätze entwickelt werden, diesen Ertragsverlust zumindest teilweise zu vermeiden. Hierbei ist z.B. an die Selektion toleranterer Genotypen oder die gezielte Beeinflussung des Rhizosphärenmikrobioms zu denken.