Im Rahmen der deutsch-israelischen Zusammenarbeit wurde ein hydraulisches Modell entwickelt, das eine genaue Vorhersage des Auftretens von Wasserstress bei Kulturpflanzen in Abhängigkeit von Klima, Bodeneigenschaften und Pflanzenmerkmalen ermöglicht. Das Modell kann zur besseren Planung von Bewässerungsmaßnahmen und zur Entwicklung optimaler, an spezifische Umweltbedingungen angepasster hydraulischer Phänotypen verwendet werden.
Wasserknappheit ist weltweit ein großes Problem in der Landwirtschaft. Es besteht daher dringender Bedarf an der Identifizierung von Pflanzenmerkmalen, die eine bessere Wasseraufnahme durch die Wurzeln gewährleisten, sowie an effizienten, ressourcenschonenden Bewässerungstechnologien.
Im Projekt „Rhizosphere“ wurde ein hydraulisches Modell entwickelt, mit dem sich der Zeitpunkt des Auftretens von Wasserstress bei Pflanzen berechnen lässt. Das Modell, das an einer Vielzahl von Kulturpflanzen getestet wurde (u. a. Tomate, Mais, Gerste, Weizen und Hirse), zeigt, dass die Stomata die Transpiration und Photosynthese herunterregulieren, sobald die Beziehung zwischen Transpirationsrate und Blattwasserpotenzial aufgrund einer verringerten hydraulischen Leitfähigkeit des Bodens nicht mehr linear ist.
Das Auftreten dieser Wasserlimitierung lässt sich anhand des Modells als Funktion des Klimas, der hydraulischen Bodeneigenschaften und wichtiger Wurzelmerkmale wie z. B. der Wurzellänge vorhersagen.
Link zum Modell.
https://github.com/GERUlab/Soil-Plant-Hydraulics
Beispiele für konkrete Anwendungsmöglichkeiten beinhalten:
1) Planung von Bewässerungsmaßnahmen.
Eine künstliche Bewässerung sollte idealerweise immer bei der kritischen Bodenfeuchte erfolgen, ab der die Photosynthese zu sinken beginnt. Dieser Zeitpunkt lässt sich mit Hilfe des Modells prognostizieren.
2) Bestimmung von optimalen Wurzelmerkmalen für bestimmte Böden und klimatische Bedingungen.
Das Modell ist in der Lage drei wichtige hydraulische Eigenschaften zu bestimmen, die den Wasserverbrauch von Pflanzen maßgeblich steuern: die maximale stomatäre Leitfähigkeit, die Wurzellänge und die hydraulische Leitfähigkeit der Wurzeln.
