TrockenStress: Auswirkungen von Trockenstress auf Knaulgrassorten

Projektleitung

Lukas Gaier

Forschungseinrichtung

HBLFA Raumberg-Gumpenstein

Projektnummer

101618

Projektlaufzeit

-

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Allgemeine Projektinformationen

Schlagwörter (deutsch)

Trockenheit, Qualitätsertrag, Futtergräser

Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)

Titel (englisch)

Effects of drought stress on orchard grass

Abstract (englisch)

Five cocksfoot varieties (Dactylis glomerata) of different origins (Austria, France, Norway, Czech Republic, and Denmark) are tested in a greenhouse under controlled conditions. In Mitscherlich pots, seven individual plants (repeated six times) are planted in a substrate of quartz sand (0.3-1 mm). The plants are fertilized by mixing a starting fertilizer into the substrate and by regular liquid fertilizer applications. After the plants have begun to grow, the water content in the substrate is reduced in four different gradations to the field capacity. The Mitscherlich pots are weighed daily, and water is added. At least two growths should be observed. The above and below-ground biomass of the plants, their root to shoot ratio, and also quality parameters such as protein and energy content will be measured. Besides, we will measure the LAI (Leaf area index) and the water consumption of the plants continuously.
The aim of the project is to assess the effects of drought stress on the qualitative and quantitative above-ground yield of different cocksfoot varieties. It will be shown if and how much different European cultivars differ and what effects a temporary drought under controlled conditions has on individual plants. Furthermore, the effects of drought on root growth will be investigated and a possible reversibility by rewetting will be investigated.

Projektziele

Ziel des Projekts ist die Erfassung der Auswirkungen von Trockenstress auf den qualitativen und quantitativen oberirdischen Ertrag verschiedener Knaulgrassorten. Es soll gezeigt werden, ob und wie stark sich verschiedene europäische Züchtungen unterscheiden und welche Auswirkungen eine temporäre Trockenheit unter kontrollierten Bedingungen auf die einzelnen Pflanzen hat. Des Weiteren sollen die Auswirkungen der Trockenheit auf das Wurzelwachstum erforscht und eine mögliche Reversibilität allfälliger Schäden oder Wuchsdepressionen durch Rewetting untersucht werden.

Praxisrelevanz

Knaulgras (Dactylis glomerata) ist eine der wichtigsten Pflanzenarten im österreichischen Grünlandgebiet und ist in so gut wie allen Qualitätssaatgutmischungen vertreten. Die Anpassung von Futterpflanzen an den Klimawandel, und in damit zusammenhängenden Extremwetterereignissen, wird eine der wesentlichen Herausforderungen in den kommenden Jahren sein. Das Projekt soll Möglichkeiten aufzeigen, wie in Zukunft bestimmte Parameter wie Trockenheitstoleranz besser identifiziert und bearbeitet werden können und somit den Zuchtfortschritt beschleunigen. Die Bedeutung für die Landwirtschaft liegt in der langfristigen Bereitstellung von an den Klimawandel angepassten Futterpflanzensorten. Damit sollen auch in Zukunft ausreichende Mengen- und Qualitätserträge trotz sich ändernden Rahmenbedingungen erwirtschaftet werden. Durch angepasste Sorten kann dem Ausfall von Pflanzenbeständen entgegengewirkt werden und somit einerseits ein Beitrag zur Ernährungssicherheit geliefert werden, und andererseits dem Auftreten von Erosion und Nährstoffauswaschung entgegengewirkt werden.

Berichte

Abschlussbericht , 31.12.2022

Kurzfassung

Gemessen am Anteil der landwirtschaftlichen Fläche stellt Grünland die größte Kulturart in der österreichischen Landwirtschaft dar. Der Klimawandel stellt allerdings auch das österreichische Grünland durch eine Zunahme von Extremwetterereignissen und eine Verschiebung der Niederschlagsverteilung zunehmend vor Herausforderungen (Beierkuhnlein et al., 2011). Besonders das Gräsergerüst leidet, da sich der Hauptwurzelanteil vieler, für das Wirtschaftsgrünland bedeutender, Grasarten in den oberen Bodenschichten befindet. Aus diesem Grund ist auf dürregefährdeten Standorten die Zusammensetzung von Saatgutmischungen hin zu trockenheitstoleranteren Arten zu verschieben. In diesem Zusammenhang kommt dem Knaulgras (Dactylis glomerata) eine besondere Bedeutung zu. Während die Art prinzipiell als sehr trockenheitstolerant gilt (Majidi, Araghi, et al., 2015, Majidi, Hoseini, et al., 2015), ist über die sortenbedingten Unterschiede sehr wenig bekannt, da sich eine standardmäßige Erhebung bei den Prüfungen im freien Feld als sehr schwierig gestaltet. Aus diesem Grund wurde im Folientunnel der HBLFA Raumberg-Gumpenstein ein Versuch gestartet um die Trockenheitstoleranz von 5 Knaulgrassorten unterschiedlichen geografischen Ursprungs unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen. − Variante 1 ohne Trockenstress − Variante 2 leichte Absenkung der Bewässerung − Variante 3 starke Absenkung der Bewässerung − Variante 4 starke Absenkung der Bewässerung mit anschließendem Rewetting Dazu wurden die Pflanzen in mit Quarzsand gefüllten Mitscherlichgefäßen im Jahr 2021 über drei Aufwüchse hinweg untersucht. Die Bewässerung erfolgte gravimetrisch, wobei jeder einzelne Topf dreimal wöchentlich gewogen und wieder auf ein Sollgewicht hin bewässert wurde. Bei den Untersuchungen wurden der Trockenmasse- und Rohproteinertrag sowie die Wurzelmasse erhoben. Die Ergebnisse wurden als Relativwerte zum jeweiligen Sorten- oder Treatmentmittel dargestellt. Eine Publikation in einem wissenschaftlichen Journal inklusive statistischer Auswertung und Interpretation der Ergebnisse ist derzeit in Arbeit. Zwischen den Sorten zeigten sich sowohl oberirdisch als auch unterirdisch deutliche Unterschiede in der Biomassebildung. Während bei drei Sorten die volle Bewässerung immer zu den höchsten Trockenmasseerträgen führte, wies eine andere Sorte in den ersten beiden Aufwüchsen bei leichter Absenkung der Bewässerung die höchsten Trockenmasseerträge auf. Aber auch die Streuung zwischen den Sorten schwankte zwischen den Treatments stark. Während sich bei stark reduzierter Bewässerung die sortenbedingten Unterschiede auf ca. 10 % des Trockenmasseertrags beschränkten, stiegen die Unterschiede bei leicht abgesenkter Bewässerung deutlich auf bis zu 30 %. Wie bei den Trockenmasseerträgen wies auch bei den Rohproteinerträgen der dritte Aufwuchs über alle Treatments hinweg die geringste Schwankungsbreite zwischen den Sorten auf. Im Gegensatz zu den Trockenmasseerträgen wies im Hinblick auf die Rohproteinerträge die stark reduzierte Bewässerung mit bis zu 30 % die größte Schwankungsbreite zwischen den Sorten auf. Während es bei der oberirdischen Biomassebildung zwischen den Sorten unterschiedliche Reaktionen auf die verschiedenen Trockenheitstreatments gab, zeigten die Untersuchungen der Wurzeln ein homogeneres Bild, da hier unabhängig der Bewässerung eine Sorte die höchste Wurzelmasse aufwies. Wobei die Streuung zwischen den verschiedenen Sorten auch bei der Wurzelmasse sehr stark ausgeprägt war. Das Rewetting im letzten Aufwuchs wies bei allen untersuchten Parametern einen positiven Effekt auf. Die Erträge stiegen von einem unterdurchschnittlichen Niveau in den ersten beiden Schnitten auf deutlich über den Durchschnitt und waren mit der vollbewässerten Variante vergleichbar. Generell, kann zusammengefasst werden, dass die Trockenheitstreatments alle untersuchten Parameter stark beeinflussten. Dies zeigt, dass in Zukunft ein verstärktes Augenmerk auf die Trockenresistenz in der Zucht, aber auch in der Prüfung von neuen Sorten gelegt werden muss. Während bei der Zucht die kontrollierten Bedingungen für die Selektion noch verhältnismäßig einfach umgesetzt werden können, stellt dies bei der Sortenprüfung eine größere Herausforderung dar. Stehen die Untersuchungsergebnisse zur Verfügung, muss auch eine differenzierte Mischungserstellung erfolgen, um die idealen Sorten an den richtigen Standort zu bringen. So könnten auch innerhalb einer Art zwischen den eher trockentoleranten und weniger toleranten Sorten unterschieden werden und diese in Anlehnung an die Lagen aus dem österreichischen Mischungsrahmen (BAES, 2019) gezielt eingesetzt werden.

Berichtsdateien

Bericht_final.pdf

Abstract (deutsch)

Der Klimawandel stellt auch das österreichische Grünland zunehmend vor Herausforderungen. Aus diesem Grund ist auf dürregefährdeten Standorten die Zusammensetzung von Saatgutmischungen hin zu trockenheitstoleranteren Arten zu verschieben. In diesem Zusammenhang kommt dem Knaulgras (Dactylis glomerata) eine besondere Bedeutung zu.

Während die Art prinzipiell als sehr trockenheitstolerant gilt ist über die sortenbedingten Unterschiede sehr wenig bekannt. Aus diesem Grund wurde im Folientunnel der HBLFA Raumberg-Gumpenstein ein Versuch gestartet um die Trockenheitstoleranz von 5 Knaulgrassorten unterschiedlichen geografischen Ursprungs unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen.

Dazu wurden die Pflanzen in Mittscherlichgefäßen im Jahr 2021 über drei Aufwüchse hinweg untersucht. Die Bewässerung erfolgte gravimetrisch, wobei jeder einzelne Topf dreimal wöchentlich gewogen und wieder auf ein Sollgewicht hin bewässert wurde.

Bei den Untersuchungen wurden der Trockenmasse- und Rohproteinertrag sowie die Wurzelmasse erhoben. Die Ergebnisse wurden als Relativwerte zum jeweiligen Sorten- oder Treatmentmittel dargestellt.

Zwischen den Sorten zeigten sich sowohl oberirdisch als auch unterirdisch deutliche Unterschiede in der Biomassebildung auf. Aber auch die Streuung zwischen den Sorten schwankte zwischen den Treatments stark. Während sich bei stark reduzierter Bewässerung die sortenbedingten Unterschiede auf ca. 10% des Trockenmasseertrags beschränkten, stiegen die Unterschiede bei leicht abgesenkter Bewässerung deutlich auf bis zu 30 %.

Im Gegensatz zu den Trockenmasseerträgen wies im Hinblick auf die Rohproteinerträge die stark reduzierte Bewässerung mit bis zu 30% die größte Schwankungsbreite zwischen den Sorten auf. Während es bei der oberirdischen Biomassebildung zwischen den Sorten unterschiedliche Reaktionen auf die verschiedenen Trockenheitstreatments gab, zeigten die Untersuchungen der Wurzeln ein homogeneres Bild, wobei die Streuung zwischen den verschiedenen Sorten auch bei der Wurzelmasse sehr stark ausgeprägt war. Das Rewetting im letzten Aufwuchs wies bei allen untersuchten Parametern einen positiven Effekt auf.

Generell, kann zusammengefasst werden, dass die Trockenheitstreatments alle untersuchten Parameter stark beeinflussten. Dies zeigt, dass in Zukunft ein verstärktes Augenmerk auf die Trockenresistenz in der Zucht, aber auch in der Prüfung von neuen Sorten gelegt werden muss.

Abstract (englisch)

Climate change is also increasingly challenging Austrian grassland due to an increase in extreme weather events and a shift in precipitation distribution. For this reason, on drought-prone sites, the composition of seed mixtures should be shifted toward more drought-tolerant species. In this context, cocksfoot (Dactylis glomerata) is of particular importance.

While the species is in principle considered to be very drought tolerant, very little is known about varietal differences as a standard survey in field trials is very difficult. For this reason, a trial was started in the foil tunnel of the HBLFA Raumberg-Gumpenstein to investigate the drought tolerance of 5 cocksfoot cultivars of different geographical origin under controlled conditions.

For this purpose, the plants were studied in Mittscherlich pots over three growths in 2021. Irrigation was gravimetric with each individual pot weighed three times weekly and rewatered to a target weight.

Dry matter yield, crude protein yield, and root mass were collected during the studies. The results were presented as relative values to the respective variety or treatment mean

There were significant differences in biomass formation between the cultivars, both above and below ground. However, the dispersion between the varieties also varied greatly between the treatments. While the varietal differences were limited to about 10% of the dry matter yield with strongly reduced irrigation, the differences increased significantly to up to 30% with slightly reduced irrigation.

In contrast to the dry matter yields, with regard to the crude protein yields, the strongly reduced irrigation showed the greatest variation between the varieties with up to 30%. While there were different reactions to the different drought treatments in the above-ground biomass formation between the cultivars, the investigations of the roots showed a more homogeneous picture, whereby the scatter between the different varieties was also very pronounced in the root mass. Rewetting in the last growth had a positive effect on all parameters investigated.

In general, it can be summarized that the drought treatments strongly influenced all investigated parameters. This shows that in the future more attention must be paid to drought resistance in breeding but also in the testing of new varieties.

Autor/innen

Gaier, L., Krautzer, B., Graiss, W., Schaumberger, A., Klingler, A., Gassner-Speckmoser, K.