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Die Beziehungen zwischen erhöhtem CO2-Angebot einerseits und Vegetationsentwicklung, Pflanzenwachstum, Ertrag und Qualität verschiedener Fruchtarten andererseits wurden exemplarisch anhand der weltweit vorliegenden Beobachtungen und Experimente (Metastudien) untersucht, wobei die FACE-Methodik (Free-air-CO2-Enrichment-Methode) besondere Beachtung fand, aber auch Satellitenerhebungen und Kammer-Begasungsexperimente einbezogen wurden. Dabei ließ sich folgendes feststellen: (1) Der Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration um ca. 100 ppm in den letzten 100 Jahren führte weltweit zu einem erhöhten Pflanzenwachstum. Die globale Vegetationsdecke erhöhte sich um ca. 11–14 %, was zu ca. 70 % dem gestiegenen Luft-CO2-Gehalt zugeschrieben wird. Seit 1982 hat der globale Baumbestand um 7,1 % zugenommen. (2) Die experimentell kontrollierte Anhebung des Luft-CO2-Gehaltes (in der Regel von 350 auf 550 ppm) ergab bei ausgewählten Kulturpflanzen Ertragszuwächse von 10 bis über 30 %. (3) In Deutschland stiegen die Erträge von 1990–2015 bei Weizen, Gerste, Mais und Kartoffeln um mehr als 30 % an, was teilweise auf die gestiegenen Luft-CO2-Gehalte zurückzuführen sein dürfte. Über alle Fruchtarten hochgerechnet liegt die jährliche CO2-Nettofestlegung in Deutschland bei 96,3 Mio. t. (4) Die CO2-bedingten Ertragszuwächse beruhen auf einer Steigerung der Photosyntheseleistung. Sie unterlagen in Abhängigkeit von Pflanzenart, Wasserversorgung und Nährstoffangebot (vor allem von N und P) großen Schwankungen. (5) Bei schlechter Nährstoffverfügbarkeit im Boden und unzureichender Düngung kann der durch CO2 verursachte Ertragsanstieg mit einer Verminderung der pflanzlichen Nährstoff- und Proteinkonzentrationen (vornehmlich durch „Verdünnungseffekte“) und damit mit Qualitätsbeeinträchtigung verbunden sein. Dabei nimmt N (in geringerem Maß auch P) offenbar eine Schlüsselstellung ein. Dies lässt sich durch ein angepasstes Düngungsmanagement und durch die Züchtung von trockentoleranten low-input-Sorten mit hoher Nährstoff-Verwertungseffizienz kompensieren. (6) Die CO2-bedingten Ertragserhöhungen könnten zur Sicherung der Nahrungs-und Futtermittelproduktion für die wachsende Weltbevölkerung beitragen.
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Die Beziehungen zwischen erhöhtem CO2-Angebot einerseits und Vegetationsentwicklung, Pflanzenwachstum, Ertrag und Qualität verschiedener Fruchtarten andererseits wurden exemplarisch anhand der weltweit vorliegenden Beobachtungen und Experimente (Metastudien) untersucht, wobei die FACE-Methodik (Free-air-CO2-Enrichment-Methode) besondere Beachtung fand, aber auch Satellitenerhebungen und Kammer-Begasungsexperimente einbezogen wurden. Dabei ließ sich folgendes feststellen: (1) Der Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration um ca. 100 ppm in den letzten 100 Jahren führte weltweit zu einem erhöhten Pflanzenwachstum. Die globale Vegetationsdecke erhöhte sich um ca. 11–14 %, was zu ca. 70 % dem gestiegenen Luft-CO2-Gehalt zugeschrieben wird. Seit 1982 hat der globale Baumbestand um 7,1 % zugenommen. (2) Die experimentell kontrollierte Anhebung des Luft-CO2-Gehaltes (in der Regel von 350 auf 550 ppm) ergab bei ausgewählten Kulturpflanzen Ertragszuwächse von 10 bis über 30 %. (3) In Deutschland stiegen die Erträge von 1990–2015 bei Weizen, Gerste, Mais und Kartoffeln um mehr als 30 % an, was teilweise auf die gestiegenen Luft-CO2-Gehalte zurückzuführen sein dürfte. Über alle Fruchtarten hochgerechnet liegt die jährliche CO2-Nettofestlegung in Deutschland bei 96,3 Mio. t. (4) Die CO2-bedingten Ertragszuwächse beruhen auf einer Steigerung der Photosyntheseleistung. Sie unterlagen in Abhängigkeit von Pflanzenart, Wasserversorgung und Nährstoffangebot (vor allem von N und P) großen Schwankungen. (5) Bei schlechter Nährstoffverfügbarkeit im Boden und unzureichender Düngung kann der durch CO2 verursachte Ertragsanstieg mit einer Verminderung der pflanzlichen Nährstoff- und Proteinkonzentrationen (vornehmlich durch „Verdünnungseffekte“) und damit mit Qualitätsbeeinträchtigung verbunden sein. Dabei nimmt N (in geringerem Maß auch P) offenbar eine Schlüsselstellung ein. Dies lässt sich durch ein angepasstes Düngungsmanagement und durch die Züchtung von trockentoleranten low-input-Sorten mit hoher Nährstoff-Verwertungseffizienz kompensieren. (6) Die CO2-bedingten Ertragserhöhungen könnten zur Sicherung der Nahrungs-und Futtermittelproduktion für die wachsende Weltbevölkerung beitragen.

Einfluss erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentrationen auf die globale Vegetationsentwicklung sowie den Ertrag und die Produktqualität im landwirtschaftlichen Pflanzenbau

Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Die Bodenkultur: Journal of Land Management, Food and Environment

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

Einfluss erhöhter atmosphärischer CO-Konzentrationen auf die globale Vegetationsentwicklung sowie den Ertrag und die Produktqualität im landwirtschaftlichen Pflanzenbau

Die Beziehungen zwischen erhöhtem CO2-Angebot einerseits und Vegetationsentwicklung, Pflanzenwachstum, Ertrag und Qualität verschiedener Fruchtarten...

Einfluss erhöhter atmosphärischer CO₂-Konzentrationen auf die globale Vegetationsentwicklung sowie den Ertrag und die Produktqualität im landwirtschaftlichen Pflanzenbau

Article Category: Research Article

Published Online: May 30, 2021

Page range: 229 - 239

Received: Nov 20, 2020

Accepted: Feb 08, 2021

DOI: https://doi.org/10.2478/boku-2020-0019

Keywords
atmospheric CO concentrations, yield increase, nutrient supply, quality, vegetation development

© 2021 Wolfgang Merbach et al., published by Sciendo

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Einfluss erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentrationen auf die globale Vegetationsentwicklung sowie den Ertrag und die Produktqualität im landwirtschaftlichen Pflanzenbau

Article Category: Research Article

Published Online: May 30, 2021

Page range: 229 - 239

Received: Nov 20, 2020

Accepted: Feb 08, 2021

DOI: https://doi.org/10.2478/boku-2020-0019

Keywordsatmospheric CO concentrations, yield increase, nutrient supply, quality, vegetation development

© 2021 Wolfgang Merbach et al., published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

Einfluss erhöhter atmosphärischer CO₂-Konzentrationen auf die globale Vegetationsentwicklung sowie den Ertrag und die Produktqualität im landwirtschaftlichen Pflanzenbau

Keywords
atmospheric CO concentrations, yield increase, nutrient supply, quality, vegetation development