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Weinreben auf Klimareise

Im terraXcube wird mit neuen Messgeräten erforscht, wie Reben auf Hitze und Trockenheit reagieren

Albin Hammerle
© | Albin Hammerle
28 July 2021by Laura Defranceschi

Unter kontrollierten Bedingungen untersucht ein Forscherteam im Extremklimasimulator terraXcube, wie ausgesuchte Rebsorten in Südtirol mit den für die kommenden Jahrzehnte vorhergesagten klimatischen Veränderungen zurechtkommen. Erstmals kommen dabei speziell für die Forschung in den Klimakammern angefertigte Prototypen von Lysimetern zum Einsatz – das sind Geräte, um wichtige Größen des Bodenwasserhaushalts zu ermitteln.

Eine junge Weinrebe verdunstet an einem Sommertag mit Temperaturen um die 30 Grad Celsius im Schnitt eineinhalb Liter Wasser. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass dies ihr täglicher Wasserbedarf wäre, um gut zu gedeihen. Im ersten Moment klingt dies vielleicht nach viel. Doch sucht sich die Pflanze das Wasser mit ihren verzweigten Wurzeln aus dem Boden zusammen, auch aus tieferen Schichten. Im Notfall kommt die Rebe auch mit weniger Wasser aus. Aber was, wenn es noch wärmer wird? Wenn es trockener wird? Wenn die Niederschläge extrem ungleich verteilt sind?
Die bisherigen Prognosen der Wissenschaft sagen für Südtirol vorher, dass es im Jahr 2100 – also in weniger als 80 Jahren – im Sommer um bis zu 5,4 Grad Celsius wärmer als jetzt sein wird. Außerdem wird es trockener sein, Extremereignisse wie länger anhaltende Hitze und Unwetter mit Starkregen werden häufiger vorkommen. Genau diese Bedingungen werden im Rahmen des Projekts CLEVAS simuliert, einem Forschungsvorhaben der Universität Innsbruck, der Freien Universität Bozen und des Versuchszentrums Laimburg, unterstützt von Eurac Research. Die insgesamt 14 Expertinnen und Experten untersuchen in den Klimakammern des terraXcube, wie Weinreben in Südtirol mit den zukünftigen Klimaszenarien zurechtkommen. An 24 Versuchspflanzen – zweijährige Weinstöcke der Sorte Sauvignon Blanc – werden die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie die Abgabe von Wasserdampf, also die Transpiration – untersucht. Dadurch kann das Team die Auswirkung von Trockenstress bei Weinreben genauer analysieren. „Wir schaffen in den Klimakammern keine unrealistische Bedingungen, sondern Szenarien, die man in Südtirol in 30-40 Jahren als Standardbedingungen haben wird, zum Beispiel 40 Grad an mehreren Tagen hintereinander. Das ist für den jetzigen Moment ein Extremereignis – auch wenn wir 40 Grad an einem Tag auch schon einmal erreicht haben; eine solche Extremhitzeperiode wird aber früher oder später kommen“, unterstreicht der Biologe Georg Niedrist vom Institut für Alpine Umwelt von Eurac Research. Begleitend führt das Team auch einen Feldversuch in einem Weinberg bei Plantaditsch am Kalterer See durch.

Wir schaffen in den Klimakammern keine unrealistische Bedingungen, sondern Szenarien, die man in Südtirol in 30-40 Jahren als Standardbedingungen haben wird. 40 Grad an einem Tag haben wir schon einmal erreicht; aber auch eine Extremhitzeperiode über mehrere Tage hinweg wird früher oder später kommen.

Georg Niedrist, Biologe am Institut für Alpine Umwelt von Eurac Research

Der experimentelle Teil des Projekts wird im terraXcube von Mitte Juli bis Mitte August 2021 durchgeführt. Während dieser vier Wochen geht die künstliche Sonne wie auch außerhalb der Kammern gegen sechs Uhr morgens auf. Die Helligkeit wird dann gesteigert bis zur Höchstleistung um die Mittagszeit, Sonnenuntergang ist um 20.30 Uhr. Der Klimasimulator regelt auch die Luftfeuchtigkeit und die Raumtemperatur. Diese entspricht in den ersten drei Tagen den derzeitigen realen Bedingungen, also über den Tag verteilt zwischen 20 und 30 Grad Celsius. So können sich die Pflanzen akklimatisieren. Während der Tag- und Nachtzyklus für die Dauer des gesamten Experiments gleich bleibt, werden die Temperaturen dann langsam nach oben gedreht – bis zu 40 Grad Celsius, die dann auch mehrere Tage hintereinander beibehalten werden. Die Hälfte der Pflanzen wird bewässert, die andere Hälfte bleibt trocken. Auf diese Weise können die Forscher unter kontrollierten Bedingungen beobachten, wie lange es dauert, bis die Reben Probleme mit der Hitze und der Trockenheit bekommen, aber auch, wie schnell sie sich wieder erholen können, wenn sie wieder Wasser bekommen.

Zahlen zum Südtiroler Weinbau

5.400 ha

groß ist die Fläche, auf der in Südtirol Wein angebaut wird

60 %

des angebauten Weins in Südtirol sind weiße Rebsorten

Positioniert sind die Weinreben während des Versuchs in so genannten Lysimetern – das sind Stahlbehälter, mit denen es möglich ist, den Wasserhaushalt der Pflanze rund um die Uhr im Minutentakt genau zu überwachen. Die Behälter sind mit Sensoren ausgestattet und mit einer Waage kombiniert. So kann gemessen werden, wie viel Wasser durch die Pflanzen verdunstet. Gleichzeitig können Bodentemperatur, Bodenfeuchtigkeit und Bodensaugspannung, also das Wasserpotential des Bodens, gemessen werden. In den Behältern kann auch eine bestimmte Bodenfeuchtigkeit geschaffen werden, wenn gezielt gewisse Bedingungen simuliert werden sollen. Es kann also Wasser aus dem Boden herausgepumpt oder künstlich hinzugefügt werden, bis der gewünschte Wert erreicht ist.

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In den Klimakammern des terraXcube wird mithilfe von Lysimetern Hitze- und Trockenstress von Weinreben untersucht.© - Albin Hammerle
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© - Albin Hammerle

Die im Projekt eingesetzten Lysimeter sind Prototypen, die eigens für die Forschung im terraXcube angefertigt wurden. Im Weinreben-Projekt kommen sie zum ersten Mal zum Einsatz. Mit 40 Zentimetern Breite sind sie verhältnismäßig klein, jedoch groß genug, um kleinere Wiesenstücke, Jungbäume oder eben einzelne Rebstöcke aufzunehmen. „So wie Lysimeter normalerweise draußen im freien Feld eingesetzt werden, muss man sich das Ganze wie ein unterirdisches Tunnelsystem vorstellen. Es wird eine Art Kellergewölbe ausgehoben, wo die Anlagentechnik installiert wird. Zum Schluss werden die Lysimeter – im Normalfall sind sie riesig – mit dem Bagger eingesetzt und wieder zugeschüttet, so dass sie von außen eigentlich nicht mehr sichtbar sind. Auf diese Weise kann dann der Wasserhaushalt der Böden in den Behältern real mitverfolgt werden“, erklärt Niedrist. Im Unterschied dazu sind die Lysimeter des Bozner Forschungszentrums nicht in der freien Natur installiert, sondern mobil und mit Strom- und Netzwerkkabeln ausgestattet. „Wir können unsere Lysimeter an jedem Ort – drinnen oder draußen – aufstellen, das ist etwas Besonderes. Gleichzeitig ist dieses Projekt für uns ein Testlauf, um zu sehen, was besser oder weniger gut funktioniert – gerade im Bereich der Datenübertragung, die ja rund um die Uhr im Minutentakt läuft und durch die besondere Flexibilität dieser Prototypen etwas komplexer ist“, sagt Niedrist. Doch seien die ersten Ergebnisse vielversprechend.

Wir können unsere Lysimeter an jedem Ort – drinnen oder draußen – aufstellen und den Wasserhaushalt der Böden in den Behältern rund um die Uhr im Minutentakt mitverfolgen, das ist etwas Besonderes.

Georg Niedrist

Um besser zu verstehen, wie sich der Klimawandel auf verschiedene Kulturen auswirkt, können Lysimeter in vielfältigen Bereichen eingesetzt werden. Es können natürliche Ökosysteme sein, wo es beispielweise darum geht, wie Almwiesen mit höheren Temperaturen zurechtkommen, inwiefern das Wachstum zunimmt, ab wann es Trockenschäden gibt. Es ist auch möglich, Apfelsorten zu testen – wie reagieren sie auf Hitze, welche Sorten sind resistenter, welche anfällig? Es können junge Waldbäume, etwa mehrjährige Fichten, mit Hilfe der Lysimeters beobachtet werden, um zu schauen, wie sie mit Temperaturextremen zurechtkommen. „Es kommt ja durch den Klimawandel nicht zu einem konstanten Anstieg der Mitteltemperaturen, vielmehr nehmen auch Schwankungen zu. Spätfrostereignisse im Frühling sind für junge Bäume ein ziemlicher Stress. Durch den Klimawandel wird das erste Wachsen vorgezogen, aber die Kälteschocks kommen trotzdem noch“, macht Niedrist deutlich.

In Südtirol ist seit den 1970er Jahren die Temperatur im Sommer im Schnitt um 2,2 Grad Celsius angestiegen. In niedrigeren Höhenlagen, die überwiegend landwirtschaftlich genutzt werden, ist es sogar um bis zu drei Grad Celsius wärmer als vor 50 Jahren. Auf rund 5.400 Hektar wird hier zwischen 200 und 900 Metern Meereshöhe Wein angebaut, 60 Prozent davon sind weiße Rebsorten. Die erste Blüte hat sich seit 1990 um zwei bis drei Wochen nach vorne verschoben, die Ernte um bis zu einen Monat. Die Erkenntnisse des Projekts CLEVAS zu den Auswirkungen des Klimawandels werden daher von großer Bedeutung für den Südtiroler Weinbau sein.

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