Forschung
Forschungsprojekt
Quantifizierung von Pflanzenreaktionen auf Magnesiumdüngung mittels Fernerkundung
Projektbeginn: August 2018
Vorrangiges Ziel des Projekts ist es, mittels Fernerkundung in Kombination mit Feldmessungen die Pflanzenreaktionen auf Magnesium-Düngung zu verstehen, vor allem hinsichtlich des Wachstums und der Entwicklung der Pflanzen. Zu diesem Zweck wurde ein Feld mit von Natur aus niedrigem Gehalt an Magnesium (Mg) im Boden ausgewählt.
Fernerkundungsversuch mit Dinkel auf einem Feld in Ahlten bei Hannover, das einen von Natur aus niedrigen Magnesiumgehalt aufweist. Ziel des Versuchs ist es, die Auswirkungen von Magnesiummangel auf Photosynthese und Wassernutzungseffizienz sowie die sich daraus ergebende Beeinträchtigung des Wachstums und der Entwicklung der Pflanzen zu untersuchen. (Foto: Cabrita)
Auf dem Feld wurden das Wachstum und die Eigenschaften von Winterweizen (Triticum aestivum) und Dinkel (Triticum spelta) zu bestimmten Entwicklungsstadien bis zur Ernte beobachtet und untersucht. Felddatenerfassung und Satellitenaufnahmen (WorldView-3 Satellite) wurden zu festgelegten Terminen geplant und mit Wetter- sowie phänologischen Daten ergänzt.
Satellitenbild des Weizenfeldes (rote Linie) und seiner Umgebung, vom 11. Dezember 2018. (Bildquelle: Cabrita; enthält modifizierte Copernicus Sentinel Daten 2018)
Die Feldforschung beinhaltete Gaswechselmessungen, Blattreflexionsmessungen (Feldspektrometrie) sowie Blattprobennahmen zur anschließenden Analyse der Pigmente (Chlorophyll, Carotinoide und Anthocyane) und der Mg-Konzentrationen. Der Anstieg der Menge an Blattpigmenten, der kurz nach der Mg-Düngung zu beobachten war, lässt sich zumeist auf eine Zunahme der Biomasse und des Blattflächenindex zurückführen, in Übereinstimmung mit der sogenannten Mg-induzierten Stickstoffaufnahme. Blattpigmente, vor allem in frühen Entwicklungsstadien, scheinen keine guten Indikatoren des Mg-Gehalts in Pflanzenblättern zu sein, höchstwahrscheinlich aufgrund der vielfältigen Rollen der Pigmente.
Die tragbare Gaswechselkammer wird zur Messung der Wassernutzungseffizienz von Pflanzenbeständen im Feld eingesetzt. Ein Infrarot-Gasanalysator (EGM-5, PP Systems) wird zur Aufzeichnung der CO2- und H2O-Flüsse aufgrund der Pflanzenaufnahme bzw. der Evapotranspiration verwendet. Um das System hermetisch abzuschließen, wird die Kammer für die Messung auf Bodenrahmen platziert, die zu Beginn der Vegetationsperiode installiert werden. (Foto: IAPN)
Sowohl um die Entwicklung von Pflanzen als auch um deren physiologische und morphologische Reaktionen auf Mg-Düngung zu überwachen, ist der Einsatz hochaufgelöster Satellitenbilder eine sehr brauchbare Methode, die sich im Precision Farming einsetzen lässt. Erste Ergebnisse wurden im September 2019 in Berlin mit einer Posterpräsentation auf der Konferenz der Deutschen Gesellschaft für Pflanzenernährung „Plant Nutrition meets social expectations of sustainable plant production” vorgestellt.
Ein Teil dieses Projekts wurde in Kooperation mit Dr. Stefan Erasmi, ehemals von der Abteilung Kartographie, GIS und Fernerkundung des Geographischen Instituts der Universität Göttingen durchgeführt. Einen Teil der bisherigen Feldforschung übernahmen Christian Elm, ehemaliger Masterstudent an der Fakultät für Agrarwissenschaften, und Jana Lorenzl, ehemalige Bachelorstudentin an der Fakultät für Geowissenschaften und Geographie der Universität Göttingen, im Rahmen ihrer Abschlussarbeiten.
