Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften Band 23

Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 23: 110–111 (2011)
Modellierung der Bestandestemperaturen von Winterweizen
Dorothee Neukam, Ulf Böttcher und Henning Kage
Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, CAU Kiel. E-Mail: neukam@pflanzenbau.uni-kiel.de
Einleitung
Gelingt eine valide Abschätzung der aktuellen Transpirationsrate eines Pflanzenbestandes,
so lassen sich daraus unter Berücksichtigung der potenziellen Transpirationsrate
Aussagen über möglichen Trockenstress der Pflanzen, die aktuell pflanzenverfügbare
Wassermenge im Boden und eine mögliche Einschränkung des
Ertragspotenzial am Standort ableiten.
Die Messung der Bestandestemperatur mittels Infrarotthermometer zusammen mit
mikrometeorologischen Messgrößen kann genutzt werden, diese Größen in ihrer
zeitlichen und räumlichen Variabilität abzuschätzen. Um aus dieser Information
Rückschlüsse auf den Bodenwasserhaushalt zu ziehen und Abschätzungen für die
Zukunft treffen zu können, soll der Verlauf der Bestandestemperatur und damit die
aktuelle Transpirationsrate innerhalb eines gekoppelten Bodenwasser- und Pflanzenwachstumsmodells
in Stundenschritten simuliert werden.
Material und Methoden
Zur Entwicklung und Parametrisierung des Modells wurde 2010/11 in der
Rollhausanlage des Versuchsgutes Hohenschulen (Schleswig-Holstein) ein
Parzellenversuch (einfaktorielle Blockanlage, 4 Wiederholungen, Bewässerung ab
Anfang April, Sorte Dekan) mit 3 Bewässerungsstufen angelegt: keine Bewässerung
(W0), Bewässerung bis 80 % nFK (W1) und Bewässerung bis 100 % nFK (W2). Von
Anfang Mai bis Mitte Juli wurden in je einer Wiederholung der drei Varianten an 7
Terminen Tagesgänge (5 bis 18 Uhr) von stomatärer Leitfähigkeit (LI 6400, Licor)
und Blattwasserpotenzial (Scholander-Bombe, Soilmoisture) erhoben. An jeweils 4
Blättern aus dem Beprobungsstreifen der Parzellen wurde unmittelbar nach der
Gaswechselmessung das Blattwasserpotenzial erhoben. Aus den gemittelten
stomatären Leitfähigkeiten wurde jeweils der stomatäre Widerstand berechnet.
Darüber hinaus wurden mikrometeorologische Messgrößen (Nettostrahlung, Luftfeuchte,
Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit) erfasst. Wöchentlich und zu den
Gaswechselmessterminen wurden Bodenwassergehalte in 5 Schichten bis 110 cm
Tiefe mit TDR gemessen. Darüber hinaus erfolgten wöchentliche Messungen von
GAI (LAI2000) und Bestandeshöhe.
Im Modell wird die Bestandestemperatur aus der Penman-Monteith-Gleichung
berechnet, die die Wasserabgabe des Bestandes als „Big Leaf“ an die Atmosphäre
beschreibt. Neben mikrometeorologischen Einflussgrößen ist hier der
Stomatawiderstand als Pflanzenparameter entscheidend. Gleichzeitig wird über das
Potenzialkonzept mit dem Blattwasserpotenzial als Pflanzenparameter die
Wasseraufnahme berechnet. Beide Prozesse werden über einen angenommenen
Zusammenhang zwischen diesen Pflanzenparametern gekoppelt und schließlich
iterativ gelöst.
Ergebnisse und Diskussion
Abb. 1 zeigt exemplarisch für die noch laufenden Messungen den Verlauf der mikrometeorologischen
Messgrößen am 27.06. Die ebenfalls an diesem Tag erhobenen