Meer CO2 doet planten goed

Gewasplanten hebben minder water nodig met toenemende CO2-concentraties in de atmosfeer

Het infraroodbeeld maakt duidelijk dat het binnen de cirkel warmer is dan in de rest van het veld. De reden is dat de tarweplanten minder water door hun huidmondjes afgeven en daardoor minder verdampen. © vTI / BD
voorlezen

Planten zoals gerst, tarwe en suikerbieten verbruiken minder water en produceren meer biomassa als ze leven in omstandigheden met veel meer CO2 in de atmosfeer dan nu. Dit hebben Braunschweig-wetenschappers aangetoond in verschillende jaren van experimenten.

De steeds toenemende CO2-concentratie in de atmosfeer is niet alleen een van de belangrijkste factoren voor klimaatverandering - het gas dient ook als een onmisbare bouwsteen voor de fotosynthese van planten en is dus de basis van al het leven. Maar hoe reageren gewassen zoals tarwe, aardappelen of maïs wanneer ze meer CO2 tot hun beschikking hebben? Bevordert dit hun groei, verwachten we betere oogsten en hoe beïnvloedt de meer CO2-rijke omgevingslucht de waterbehoefte van de planten?

Experimenten uitgevoerd onder reële groeiomstandigheden

Antwoorden op deze en vele andere vragen worden gezocht door wetenschappers van het Johann Heinrich von Thünen Instituut (vTI) in Braunschweig. Het team onder leiding van professor Hans-Joachim Weigel kon voortbouwen op inzichten uit de vakliteratuur, volgens welke in onze laboratoriumexperimenten de meeste van onze gewassen een hogere fotosynthesesnelheid en verhoogde groei vertonen, als ze meer CO2 beschikbaar hebben.

Sommige plantensoorten konden onder deze omstandigheden ook beter gebruik maken van bestaand water - een belangrijk aspect, omdat op onze breedtegraden langere periodes van droogte worden verwacht in de zomer. Tot nu toe was het echter onbekend hoe planten reageren op de verhoogde CO2-toevoer in de atmosfeer en op verminderde neerslag onder echte teeltomstandigheden in de landbouw.

Luchtfoto van een experimentele FACE-ring in een tarweveld van het Thünen-instituut in Braunschweig. Door de sproeiers in de zwarte verticale buizen wordt CO2 in het cirkelvormige gebied geblazen. © vTI / BD

CO2-verrijkingsinstallatie ontwikkeld

Om betrouwbare resultaten te bereiken, bouwden Weigel en zijn medewerkers een unieke CO2-verrijkingsfaciliteit op een testveld, waarmee toekomstige concentraties van dit gas in de atmosfeer en variërende droogte direct in het veld worden gesimuleerd kan. tonen

In deze zogenaamde FACE-fabriek - Vrije lucht kooldioxide-verrijking - worden cirkelvormige oppervlakken met een diameter van 20 meter computergasgegoten met CO2 op een zodanige manier dat een plantachtig gebied rond de planten wordt gecreëerd Sfeer bij ongeveer 550 ppm (delen per miljoen) kooldioxide. Dit komt overeen met de verwachte omstandigheden voor het jaar 2050. In de rest van het veld is de CO2-concentratie in de lucht 385 ppm, wat tegenwoordig overal voorkomt.

Lager waterverbruik, hoger bodemvocht

In verschillende jaren van experimenten met de gewasrotatie gerst, tarwe en suikerbieten konden de vTI-onderzoekers aantonen dat de planten in het met CO2 verrijkte gebied tien tot vijftien procent meer biomassa vormen en dat de Afhankelijk van het jaar van het experiment geven planten vijf tot 20 procent minder water door hun opening open in de omgevingslucht, wat betekent dat ze hun transpiratie verminderen.

Tijdens CO2-verrijking nam ook het bodemvocht onder dit niveau toe. Volgens de onderzoekers betekent dit dat deze planten het beschikbare water efficiënter kunnen gebruiken.

In een daaropvolgend tweejarig experiment met energiemaïs gekenmerkt door snelle groei bij hoge temperaturen, bestudeerden de wetenschappers voor het eerst onder veldomstandigheden de interacties tussen droogtestress - veroorzaakt door een regenuitsluitingsapparaat - en een gelijktijdige toename van CO2-uitstoot. concentratie. De maïsplanten reageerden op de gesimuleerde droogtestress onder de huidige CO2-omstandigheden met een groeiverlies van ongeveer 28 procent. Volgens de resultaten van de onderzoekers was de groei onder de met CO2 verrijkte atmosfeer echter slechts ongeveer elf procent lager, dus het droogte-effect werd aanzienlijk gecompenseerd.

Houd rekening met de retroactieve effecten van klimaateffectbeoordeling

"De resultaten zijn voorbeelden van feedbackeffecten waarmee bij de klimaateffectbeoordeling rekening moet worden gehouden", legt Weigel uit. De komende twee jaar zet zijn groep de experimenten voort op het gecombineerde effect van droogtestress en verhoogde CO2-concentratie in termen van het gebruik van genetische diversiteit met verschillende soorten sorghumgierst, ook een energieplant.

De verkregen resultaten moeten volgens de onderzoekers worden opgenomen in de fokoptimalisatie van sorghumgierst als onderdeel van een project.

(idw - Johann Heinrich von Th nen Institute, 21.12.2009 - DLO)