| 2380 | Das Anpassungspotenzial der Phänologie von Weizen an den Klimawandel | The adaptive potential of wheat phenology to climate change | 01.10.2023 00:00:00 | 30.09.2026 00:00:00 | laufend | current | Programmbereich 4 „Simulations- und Datenwissenschaften“ | Research Area 4 „Simulation and Data Science“ | x94x31x | Eyshi Rezaei, Ehsan; Akhmetova, Aigul; Li, Hongjie | x2692x3312x3343x | <div class='ntm_PB4'>PB4</div> | | | 2023 | Das Anpassungspotenzial der Phänologie von Weizen an den Klimawandel The adaptive potential of wheat phenology to climate change Programmbereich 4 „Simulations- und Datenwissenschaften“ Eyshi Rezaei, Ehsan; Akhmetova, Aigul; Li, Hongjie Drittmittel Research Area 4 „Simulation and Data Science“ current laufend <div class="ExternalClassC2F9B64140134FE99E841CF7B501B779"><p>Das Wachstum und die Erträge von Weizen sind durch eine Veränderung der Dürre- und Hitzewellen, infolge des Klimawandels, beeinträchtigt. Eine Kombination aus Hitze- und Trockenstress kann sich zusätzlich auf die höheren Durchschnittstemperaturen direkt negativ auf die Phänologie der Pflanzen auswirken. Es werden keine alten und modernen Weizensorten auf das Vorhandensein oder das Potenzial von phänologischer Plastizität (PP) untersucht, um Überschneidungen zwischen den sensiblen Phasen und den extremen Hitze und Trockenheit zu vermeiden. Zudem gibt es nur wenige Informationen darüber, a. Ob die phänologische Plastizität (PP) als Escape-Mechanismus in alten Winterweizensorten, die in Deutschland unter Trocken- und Hitzestress angebaut werden, vorhanden sind oder ob es sich um eine neue Eigenschaft handelt b. Ob die Pflanzenmodelle die langfristigen Raum und zeitliche Variabilität des Weizenertrags erfassen können, indem der PP-Mechanismus als neues Modellierungsmodul implementiert wird c. Ob die Änderung der Sorte, der Aussaattermine integraler Bestandteile und die Anpassung an dem Klimawandel für die Weizenproduktion in Deutschland sein könnten. Diese Wissenslücken werden durch eine Reihe von Experimenten im Feld und in der Wachstumskammer (Hitze- und Trockenstress), durch langfristige Datenverarbeitung, Modellentwicklung und Experimente zur Modellierung von Kulturen geschlossen. Winterweizensorten (alte und moderne) werden den Feld- und Kammerversuchen unterzogen, um die Mechanismen zu entschlüsseln, die an ihrer phänologischen Reaktion auf den kombinierten Hitze- und Trockenheitsstress beteiligt sind. Auf der Grundlage der Ergebnisse wird eine neue Erntemodellierungsroutine entwickelt, die Hitze-/Trockenstress berücksichtigt. Die Validierung des Erntemodells wird anhand von Feldversuchen erfolgen. In dem deutschlandweiten Simulationsexperiment werden wir die neue Modellierungsroutine nutzen, um die Variabilität der Phänologie und des Ertrags von Winterweizen zu erfassen. Die Daten werden mit den langfristigen Phänologie Beobachtungen und Ertragsstatistiken verglichen. Daraus wird die Eignung langfristiger Änderungen von Sorten und Aussaatterminen als Anpassungsstrategie an den Klimawandel anhand von acht Modellrekonstruktionen getestet. Die Kombinationen aus historischem/aktuellem Klima - alten/modernen Sorten - historischem/modernerem Aussaattermin von Winterweizen enthalten.<br></p></div> <div class="ExternalClass563F01A401E04F458AD1A9F1B09BD73F"><div>Wheat growth and yield have been adversely affected by a change in the frequency and intensity of droughts and heatwaves caused by climate change. A combination of heat and drought stress can negatively affect crop phenology in addition to direct impacts from higher mean temperatures. However, neither old nor modern wheat cultivars are not studied for the presence of or potential of phenological plasticity (PP), avoiding the overlap between sensitive phases and extreme events. Mainly, little information is available whether (a) as an escape mechanism, PP is present in old winter wheat cultivars grown in Germany under drought and heat stress or it is a new trait, (b) the crop models can capture the long-term spatiotemporal variability of wheat yield by implementing PP mechanism as a new modeling module (c) change in the cultivar and sowing dates could be integral components of climate change adaptation for wheat production in Germany. Those gaps will resolve by conducting a series of experiments in the field and growth chamber (heat and drought stress), long-term data processing, model development, and crop modeling experiments. Winter wheat cultivars (old and modern) will be subjected to field and chamber experiments to disentangle the mechanisms involved in their phenological response to combined heat and drought stress. The new crop modeling routine will be developed based on the outcomes to take heat/drought stress into account. Validating the crop model will be done using field experiments. At the German-wide simulation experiment, we will use the new modeling routine to capture the variability of phenology and yield of winter wheat comparing with the long-term phenology observations and yield statistics. Finally, the suitability of long-term change in cultivars and sowing date as an adaptation strategy to climate change will be tested using eight model reconstructions, including the combinations among historical/recent climate × old/modern cultivars × historical/modern sowing date of winter wheat.<br></div><div><br><br></div><p><br></p></div> Pheno-Plasticity <div class="ExternalClassDFABED8A-E879-47D0-9E49-D1513DAFFD38"></div> <div class="ExternalClass66E29839-985F-4F5E-9A31-47DF944AE3FC"></div> <div class="ExternalClass03FA2538-94EA-416C-B550-6E21EE00AC58"></div> <div class="ExternalClassDCDC1254-32EF-4B85-B005-8D1BE916E903"><ul><li>DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft</li></ul></div> <div class="ExternalClass9349B2A8-9D1D-4825-B685-71EBBED8B183"></div> | <div class="ExternalClassC2F9B64140134FE99E841CF7B501B779"><p>Das Wachstum und die Erträge von Weizen sind durch eine Veränderung der Dürre- und Hitzewellen, infolge des Klimawandels, beeinträchtigt. Eine Kombination aus Hitze- und Trockenstress kann sich zusätzlich auf die höheren Durchschnittstemperaturen direkt negativ auf die Phänologie der Pflanzen auswirken. Es werden keine alten und modernen Weizensorten auf das Vorhandensein oder das Potenzial von phänologischer Plastizität (PP) untersucht, um Überschneidungen zwischen den sensiblen Phasen und den extremen Hitze und Trockenheit zu vermeiden. Zudem gibt es nur wenige Informationen darüber, a. Ob die phänologische Plastizität (PP) als Escape-Mechanismus in alten Winterweizensorten, die in Deutschland unter Trocken- und Hitzestress angebaut werden, vorhanden sind oder ob es sich um eine neue Eigenschaft handelt b. Ob die Pflanzenmodelle die langfristigen Raum und zeitliche Variabilität des Weizenertrags erfassen können, indem der PP-Mechanismus als neues Modellierungsmodul implementiert wird c. Ob die Änderung der Sorte, der Aussaattermine integraler Bestandteile und die Anpassung an dem Klimawandel für die Weizenproduktion in Deutschland sein könnten. Diese Wissenslücken werden durch eine Reihe von Experimenten im Feld und in der Wachstumskammer (Hitze- und Trockenstress), durch langfristige Datenverarbeitung, Modellentwicklung und Experimente zur Modellierung von Kulturen geschlossen. Winterweizensorten (alte und moderne) werden den Feld- und Kammerversuchen unterzogen, um die Mechanismen zu entschlüsseln, die an ihrer phänologischen Reaktion auf den kombinierten Hitze- und Trockenheitsstress beteiligt sind. Auf der Grundlage der Ergebnisse wird eine neue Erntemodellierungsroutine entwickelt, die Hitze-/Trockenstress berücksichtigt. Die Validierung des Erntemodells wird anhand von Feldversuchen erfolgen. In dem deutschlandweiten Simulationsexperiment werden wir die neue Modellierungsroutine nutzen, um die Variabilität der Phänologie und des Ertrags von Winterweizen zu erfassen. Die Daten werden mit den langfristigen Phänologie Beobachtungen und Ertragsstatistiken verglichen. Daraus wird die Eignung langfristiger Änderungen von Sorten und Aussaatterminen als Anpassungsstrategie an den Klimawandel anhand von acht Modellrekonstruktionen getestet. Die Kombinationen aus historischem/aktuellem Klima - alten/modernen Sorten - historischem/modernerem Aussaattermin von Winterweizen enthalten.<br></p></div> | <div class="ExternalClass563F01A401E04F458AD1A9F1B09BD73F"><div>Wheat growth and yield have been adversely affected by a change in the frequency and intensity of droughts and heatwaves caused by climate change. A combination of heat and drought stress can negatively affect crop phenology in addition to direct impacts from higher mean temperatures. However, neither old nor modern wheat cultivars are not studied for the presence of or potential of phenological plasticity (PP), avoiding the overlap between sensitive phases and extreme events. Mainly, little information is available whether (a) as an escape mechanism, PP is present in old winter wheat cultivars grown in Germany under drought and heat stress or it is a new trait, (b) the crop models can capture the long-term spatiotemporal variability of wheat yield by implementing PP mechanism as a new modeling module (c) change in the cultivar and sowing dates could be integral components of climate change adaptation for wheat production in Germany. Those gaps will resolve by conducting a series of experiments in the field and growth chamber (heat and drought stress), long-term data processing, model development, and crop modeling experiments. Winter wheat cultivars (old and modern) will be subjected to field and chamber experiments to disentangle the mechanisms involved in their phenological response to combined heat and drought stress. The new crop modeling routine will be developed based on the outcomes to take heat/drought stress into account. Validating the crop model will be done using field experiments. At the German-wide simulation experiment, we will use the new modeling routine to capture the variability of phenology and yield of winter wheat comparing with the long-term phenology observations and yield statistics. Finally, the suitability of long-term change in cultivars and sowing date as an adaptation strategy to climate change will be tested using eight model reconstructions, including the combinations among historical/recent climate × old/modern cultivars × historical/modern sowing date of winter wheat.<br></div><div><br><br></div><p><br></p></div> | | | <div class="ExternalClass7D6C29B5-F909-48E4-87D9-D4F29E9973F3">Aigul Akhmetova; Dr. Ehsan Eyshi Rezaei; Hongjie Li</div> | Eyshi Rezaei, Ehsan | <div class="ExternalClass48FD8C89-6328-4CB0-AB55-F2B5DF1F21BD">Dr. Ehsan Eyshi Rezaei</a></div> | | | | | | | | DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft | <div class="ExternalClassDCDC1254-32EF-4B85-B005-8D1BE916E903"><ul><li>DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft</li></ul></div> | | 2 | 2 | | <div class="ExternalClass0D21193D-88E7-4E20-A6CA-001AFA8597A2"><ul><li>Ökosystemmodellierung</li></ul></div> | <div class="ExternalClassF205E82B-10BD-4A81-8330-ED3A8E1C8D68"><ul><li>Ecosystem Modelling</li></ul></div> |
