Die Forschungsplattform AgraSim am Forschungszentrum Jülich simuliert zukünftige Klimaszenarien, um die Auswirkungen des Klimawandels auf Pflanzen und Boden zu untersuchen. Ziel ist es, Strategien für eine nachhaltige und resiliente Landwirtschaft zu entwickeln.
AgraSim ist eine Art Pflanzen-Zeitmaschine: eine Forschungsplattform, die untersucht, wie die Landwirtschaft auf die zukünftigen klimatischen Bedingungen reagiert. Das Herzstück sind sechs Versuchseinheiten, die aus etwa drei Meter hohen Versuchskammern für Pflanzen bestehen. Verbunden sind die Kammern mit jeweils drei Tonnen schweren Lysimetern: Behälter mit intakten Bodenkernen, die aus einem Acker in der Nähe von Jülich ausgehoben wurden — inklusive Regenwürmern, Pilzen und Co. In diesem Boden werden typische deutsche Ackerfrüchte angebaut, die dann in den drei Meter hohen Pflanzenkammern wachsen können. Wetter- und Klimabedingungen wie Lichtverhältnisse, Niederschlag, Temperatur und CO2-Gehalt in der Luft können komplett gesteuert werden.
Wir müssen wissen, wie die Pflanzen in der Zukunft wachsen, um uns weiterhin ernähren zu können. Dazu brauchen wir eine Maschine, mit der wir das auch jetzt schon in allen Formen testen können.
Nicolas Brüggemann, Leiter der Forschungsgruppe "Pflanze-Boden-Atmosphäre Austauschprozesse" am Forschungszentrum Jülich
Zahlreiche Sensoren überwachen Pflanzen und Boden dabei genau. So kann ganz praktisch simuliert werden, wie sich Ackerpflanzen und Böden verhalten und verändern werden, wenn es in Zukunft zum Beispiel heißer und trockener wird.
Wenn Boden und Pflanzen auf Klimaveränderungen reagieren, hat das wiederum rückwirkende Effekte auf das Klima. So entsteht etwa ein Großteil des Regens über Land dadurch, dass Pflanzen an Land Wasser verdunsten. Veränderungen in der Pflanzenwelt können also zum Beispiel auch dazu führen, dass es weniger regnet. Und auch, wie viel CO2 Pflanzen aufnehmen, könnte sich verändern — was dann zu einem anderen CO2-Gehalt in der Atmosphäre führen könnte.
Die AgraSim-Experimente sollen auch Klimamodelle verbessern. In Computersimulationen werden die Versuche auf größere Flächen hochgerechnet, um so Effekte auf das Klima besser vorhersagen zu können. Anschließend wird in den Versuchseinheiten abgeglichen, ob die bereits vorhandenen Modelle und die Experimente die gleichen Ergebnisse liefern.
Wir haben da extreme Wechselwirkungen zwischen der Landoberfläche, den Pflanzen und der Atmosphäre. Dadurch kann sich Klimaveränderung abschwächen. Aber in Zukunft könnte diese helfende Wirkung nachlassen oder ganz zum Erliegen kommen.
Nicolas Brüggemann
Wie funktioniert die Pflanzen-Zeitmaschine AgraSim? Was lässt sich in den Versuchseinheiten alles steuern und messen? Und wie können die Experimente letztlich der Klimamodellierung und auch der Landwirtschaft helfen? Darüber hat Prof. Nicolas Brüggemann, Leiter der Forschungsgruppe „Pflanze-Boden-Atmosphäre Austauschprozesse“ am Forschungszentrum Jülich, mit detektor.fm-Redakteur Eduard Bär im „Forschungsquartett“ gesprochen.