Entwicklung von Wurzeln und Biomasse

Göttingen, 25.04.25 – Winterweizen wird in Fruchtfolgen nach verschiedenen Ackerkulturen angebaut, häufig aber auch als Stoppelweizen, der einen geringeren Ertrag erbringt als beispielweise Weizen nach Raps. Als Ursache wird ein stärkerer Befall mit dem Schadpilz Gaeumannomyces tritici (Erreger der Schwarzbeinigkeit) vermutet, aber auch ein verändertes Wurzelwachstum wäre möglich. Die Wurzelentwicklung spielt eine entscheidende Rolle für die Wasser- und Nährstoffversorgung der Pflanzen und beeinflusst damit den Kornertrag.

Im Rahmen ihrer Dissertation untersuchte Dr. Jessica Arnhold an zwei Standorten bei Göttingen und Kiel in drei Jahren die Entwicklung der Weizenwurzeln und -biomasse in Feldversuchen. Die Wurzeluntersuchungen wurden mit zwei voneinander unabhängigen Methoden durchgeführt: destruktiv durch die Entnahme von Bohrkernen, Auswaschen der Wurzeln und anschließender Wurzellängenbestimmung und nicht destruktiv mit Minirhizotronen im Weizenbestand, die regelmäßige, wiederkehrende Bildaufnahmen der Wurzelentwicklung ermöglichten. Für die anschließende Bildanalyse wurde ein spezielles „convolutional neural network“ (CNN) zur Wurzelerkennung trainiert.

Erst in späteren Wachstumsstadien zeigten sich je nach Fruchtfolge einige Unterschiede in der Wurzellängendichte von Weizen im Unterboden, was mit einer höheren Biomassebildung und schließlich einem höheren Kornertrag einherging. Scheinbar liefert die Wurzelentwicklung von Winterweizen, insbesondere im Unterboden, einen Schlüssel zum Verständnis der Ertragsbildung von Weizen in verschiedenen Fruchtfolgepositionen. Dr. Jessica Arnhold hat die Forschungsergebnisse in der englischsprachigen Dissertationsschrift „Crop rotational effects on soil structure, root development and yield formation of winter wheat“ zusammengefasst, die bei der Niedersächsischen Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen unter http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10992 frei abrufbar ist.

Feldversuch mit Weizenfruchtfolgen am Standort bei Göttingen