04.03.2026
Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Temperatur, bei der extreme Hitze zu offensichtlichen Ertragsverlusten bei Mais und Sojabohnen führt, kein einfacher universeller Wert ist. Anhand von jahrzehntelangen subnationalen Ertragsaufzeichnungen aus den wichtigsten Kornkammern leitet die Studie datengestützte kritische Hitze-Schwellenwerte ab, die je nach Region stark variieren. Dies hilft zu erklären, warum „einheitliche“ Hitzemessgrößen sowohl historische als auch zukünftige Ernteausfälle falsch einschätzen können.
In einer gerade in
Nature Food veröffentlichten Studie befassen sich Forscher mit einem seit langem bestehenden blinden Fleck in groß angelegten Bewertungen der Auswirkungen von Hitze: Viele frühere Analysen stützen sich auf
feste Temperaturschwellenwerte (z. B. 30 °C), um schädliche Hitzeeinwirkung zu definieren. Die tatsächliche Hitzeempfindlichkeit von Nutzpflanzen wird jedoch durch lokale Genetik, Umwelt und Bewirtschaftung beeinflusst. Durch die Kombination von Ertragsstatistiken auf Kreis-/Bezirksebene mit einer Extremhitze-Kennzahl namens „Extreme Degree Days“ (EDDs) schätzt das Team, wo und wann Hitze beginnt, die Erträge erheblich zu beeinträchtigen – und zwar auf einer feinen räumlichen Skala in Regionen, die etwa
zwei Drittel des weltweiten Maises und
die Hälfte der weltweiten Sojabohnen produzieren. Hitzeschäden treten später ein als in vielen Studien angenommen – variieren jedoch stark je nach Region
Für den Bereich zwischen 20° N und 55° N schätzt die Studie einen durchschnittlichen kritischen Schwellenwert (EDD-Schwellenwert) von 34,8 ± 4,0 °C für Mais und 33,7 ± 3,9 °C für Sojabohnen – allerdings mit ausgeprägter geografischer Heterogenität.
„Unsere Ergebnisse stellen die herkömmliche Annahme in Frage, dass der EDD-Schwellenwert konstant ist; in Wirklichkeit verschiebt sich der entscheidende Punkt für Hitzeschäden deutlich zwischen den Regionen“, sagte der Co-Erstautor der Studie, Dr. Chenzhi Wang von der PB3 CSA-Gruppe. Höhere Schwellenwerte treten gehäuft in Regionen wie Teilen Südeuropas, Nordwestchinas und dem Mittleren Westen der USA für Mais sowie in der Nordchinesischen Ebene und im Zentrum der USA für Sojabohnen auf, was zeigt, wie lokale Bedingungen und Bewirtschaftungsmethoden die Hitzetoleranz beeinflussen.
Was bestimmt diese Schwellenwerte? Klima und Bewirtschaftung spielen beide eine Rolle
Die Autoren stellen fest, dass Klimafaktoren einen bedeutenden Anteil der räumlichen Varianz der Schwellenwerte erklären, aber auch die Bewirtschaftung kann den Punkt, an dem Schäden auftreten, verschieben. Wo bewässerte und regenbewässerte Systeme nebeneinander existieren, ist die Bewässerung mit höheren Schwellenwerten verbunden – etwa +1,1 °C für Mais und +3,5 °C für Sojabohnen –, was mit der Vorstellung übereinstimmt, dass zusätzliches Wasser den Hitzestress abfedern kann, indem es die Transpiration aufrechterhält und die Temperatur des Blätterdachs senkt.
Pflanzenmodelle übersehen immer noch wichtige Schwellenwerte – was zu verzerrten Risikoschätzungen führt
Bei Anwendung desselben Schwellenwert-Erkennungsansatzes auf Simulationen aus 11 globalen gerasterten Pflanzenmodellen stellt die Studie fest, dass Modelle den EDD-Schwellenwert im Allgemeinen unterschätzen und seine geografische Ausbreitung komprimieren. Das ist wichtig, weil ein zu niedriger (und zu einheitlicher) Schwellenwert dazu führen kann, dass Modelle einen zu großen Teil der Vegetationsperiode als „hitzegestresst” einstufen und sich möglicherweise auf Fehlerausgleich verlassen, um historische Erträge abzugleichen – ein Ansatz, der bei wirklich extremer Hitze versagen kann.
Eine wärmere Zukunft: steigende Exposition – selbst bei gängigen Anpassungsmaßnahmen
Die Analyse zeigt auch, dass die Definition von „gefährlicher Hitze“ die Expositionsschätzungen systematisch verzerren kann. Die Verwendung eines räumlich einheitlichen Schwellenwerts von 30 °C würde die Basis-Exposition gegenüber extremer Hitze um durchschnittlich 6,8 Tage für Mais und 8,2 Tage für Sojabohnen überschätzen – und die Studie zeigt, dass sich diese Verzerrung mit zunehmender Erwärmung verschlimmert. Ohne Anpassungsmaßnahmen wird die Exposition gegenüber extremer Hitze unter dem Hochemissionsszenario SSP5-8.5 von der Basisperiode (2000–2019; durchschnittlich etwa 10 Tage) bis zum Ende des Jahrhunderts auf etwa 26 Tage ansteigen (etwa 26,2 Tage für Mais und 26,0 Tage für Sojabohnen), was fast einer Verdreifachung entspricht. Ohne Anpassungsmaßnahmen wird die Exposition gegenüber extremer Hitze unter dem Hochemissionsszenario SSP5-8.5 von der Basisperiode (2000–2019; durchschnittlich etwa 10 Tage) bis zum Ende des Jahrhunderts auf etwa 26 Tage ansteigen (etwa 26,2 Tage für Mais und 26,0 Tage für Sojabohnen), was fast einer Verdreifachung entspricht.
Das Team testete außerdem gängige Anpassungsmaßnahmen – wie die Verschiebung der Aussaattermine und die Umstellung auf später reifende Sorten. Diese Maßnahmen können die Exposition gegenüber extremer Hitze teilweise reduzieren, aber den prognostizierten Anstieg nicht vollständig ausgleichen. Die Schlussfolgerung ist eindeutig: Ohne wirksame Begrenzung der globalen Erwärmung werden Nutzpflanzen während der Vegetationsperiode einer zunehmend unvermeidbaren Hitzeeinwirkung ausgesetzt sein.
Weitere Informationen zur Studie finden Sie
hier:
Projektpartner:
- Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF)
- Peking-Universität, China
- Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, Deutschland
- CSIRO Agriculture and Food, Australien
- Northwest A&F University, China
- Internationales Institut für Angewandte Systemanalyse, Österreich
- Universität von Illinois, Urbana-Champaign, USA
- Chinesische Landwirtschaftsuniversität, China
- Nationales Institut für Umweltstudien, Japan
- Universität Basel, Basel, Schweiz
- Columbia University, New York, NY, USA
- NASA Goddard Institute for Space Studies, New York, NY, USA
- Nanjing Agricultural University, Nanjing, China
Finanzierung:
Diese Arbeit wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm „Horizon Europe“ im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Fördervereinbarung Nr. 101154967 und den Leibniz-Preis für weibliche Professoren (Antragsnummer P102/2020) unterstützt.
