Abteilung Acker- und Pflanzenbau

2020-RootWayS-BMBF

 

Drittmittelprojekt (Forschungsgebiet "Produktionssysteme, Wurzelökologie")


 

"Rhizo4Bio (Phase 1): RootWayS - Wir machen den Weg frei: Tiefwurzelnde Zwischenfruchtmischungen erleichtern den Zugang zu Unterbodenressourcen, TP A"

 

 

Projektlaufzeit


01.04.2020 bis 31.03.2024

 

Bearbeiter


Katja Holzhauser, Prof. Dr. Henning Kage

 

Finanzierung


BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung
PtJ - Projektträger Jülich, Forschungszentrum Jülich GmbH

 

Ziele


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  • Erhebung von aggregierten Wurzelsystemparametern und Synthese zu einem Wurzelwachstumsmodell
  • Quantifizierung der Effekte von Zwischenfruchtmischungen auf die Verfügbarkeit von Bodenwasser, insbesondere aus dem Unterboden.
  • Analyse der Beziehungen zwischen Unterbodenwasserverfügbarkeit und Bestandestemperaturen.
  • Ermittlung der Effekte einer erhöhten Unterbodenwasserverfügbarkeit auf die Ertragsbildung von Silomais.
  • Weiterentwicklung eines Ertragsbildungsmodells für Mais, insbesondere im Hinblick auf Wurzelwachstum und Bestandestemperaturen
  • Szenarienrechnungen zu möglichen Ertragseffekten von Zwischenfruchtanbau auf die Ertragsleistung von Silomais.

 

Beschreibung


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Einfluss tiefwurzender Zwischenfruchtmischungen auf Trockenheitsresistenz, Wachstum und Ertrag von Mais

Das vom BMBF geförderte Projekt RootWayS untersucht tiefwurzelnde Zwischenfruchtmischungen und deren Auswirkungen auf Trockenheitsresistenz, Wachstum und Ertrag der Folgefrucht Mais. Ziel des Projekts ist es, eine standort- und bodenartspezifische Zwischenfruchtmischung zu entwickeln, die durch die Eigenschaft der Tiefendurchwurzelung einen Zugang zu Unterbodenressourcen schafft und diese mobilisiert. Außerdem am Projekt beteiligt, sind die Bodenkunde der CAU Kiel, Biogeochemie der Agrarökosysteme der Universität Göttingen, Molekulare Systembiologie und Umweltbiotechnologie des UFZ Leipzig, die FiBL und Feldsaaten Freudenberger.

Das erste Versuchsjahr begann im August 2020 und endet mit der Maisernte im Spätsommer 2021. In einem randomisierten Blockdesign wurden drei funktionale Gruppen von Zwischenfrüchten - Brassicaceae (Brassica napus, Raphanus sativus cv. oleiformis), Gräser (Lolium perenne, Festuca arundinaceae) und Klee (Trifolium pratense, Trifolium repens) - ausgewählt, um unterschiedliche Wurzelsysteme und Nährstoffanforderungen zu berücksichtigen. Es wurden Zwischenfruchtmischungen zusammengestellt, die sich am Prinzip der Nischenkomplementarität orientieren, das heißt tiefwurzelnde Arten sind mit flachwurzelnden kombiniert. Durch die Wiederverwendung der Bioporen, du zuvor von den Wurzeln der Zwischenfrüchte geformt wurden, soll die Durchwurzelungstiefe von Mais und folglich auch die Nutzung von Unterbodenressourcen (Wasser, Nährstoffe) erhöht werden. In den folgenden Versuchsjahren, wird zusätzlich mittels Rain-out-Shelter Trockenstress simuliert.

 

Objectives


  • Collection of aggregated root system parameters and synthesis into a root growth model
  • Quantify the effects of cover crop mixtures on soil water availability, especially from the subsoil
  • Analysing relationships between subsoil water availability and canopy temperatures
  • Determine the effects of increased subsoil water availability on maize yield formation
  • Further development of a yield formation model for maize, especially with regard to root growth and canopy temperatures
  • Scenario calculations on possible yield effects by cover crops

 

Description


Effects of deep-rooted cover crop mixtures on drought resistance, growth and yield of maize

The BMBF-funded project RootWayS investigates deep-rooting cover crop mixtures and their effects on drought resistance, growth and yield of the subsequent crop maize. The goal of the project is to develop a site-specific cover crop mixture, that enhances the subsoil exploitation of water and nutrient resources. Also involved in the project are Soil Science at CAU Kiel, Biogeochemistry of Agroecosystems at Göttingen University, Molecular Systems Biology and Environmental Biotechnology at UFZ Leipzig, FiBL and Feldsaaten Freudenberger.

The first year of the trial started in August 2020 and will end with the maize harvest in late summer 2021. In a randomized block design, three functional groups of cover crops - Brassicaceae (Brassica napus, Raphanus sativus cv. oleiformis), grasses (Lolium perenne, Festuca arundinaceae) and clover (Trifolium pratense, Trifolium repens) - were selected to address different rooting systems and nutrient requirements. Cover crop mixtures were composed based on the principle of niche complementarity, meaning deep-rooted species are combined with shallow-rooted ones. By reusing the biopores, previously formed by the roots of the cover crops, the rooting depth of maize, further the use of subsoil resources (water, nutrients) should be increased. In the following trial years, drought stress will be simulated utilising rain-out shelters.