Hat der Klimawandel Auswirkungen auf die Qualität der Baumwolle? Wissenschaftler des Staates Mississippi hoffen, diese Frage mithilfe einer neuen Methode zu beantworten, mit der die Umweltauswirkungen auf die marktwirtschaftlich attraktive Baumwolle während der gesamten Wachstumsperiode überwacht werden können.
Forscher der Mississippi Agricultural and Forestry Experiment Station der Universität haben – in Zusammenarbeit mit dem Nebraska Water Center der University of Nebraska-Lincoln und dem Agricultural Research Service des US-Landwirtschaftsministeriums – das weltweit erste Baumwollqualitätsmodul entwickelt – Teil eines größeren Prognosetools – das es Baumwollproduzenten ermöglicht, die Qualität ihrer Ernten unter sich ändernden Umweltbedingungen besser zu überwachen.
Einzelheiten wurden Anfang des Monats veröffentlicht in Feldfruchtforschung.
Die Qualität der Baumwolle hat Einfluss darauf, wie viel – oder wie wenig – Geld ein Bauer verdient. Da Baumwolle in der Industrie weit verbreitet ist, unterliegt sie staatlichen Qualitätsprüfungen. Hochwertige Baumwollfasern bedeuten für den Erzeuger mehr Einkommen, während Fasern von geringer Qualität Verluste bedeuten können.
K. Raja Reddy, Forschungsprofessor an der Fakultät für Pflanzen- und Bodenwissenschaften der Michigan State University, hat zusammen mit Sahila Beegum, Agraringenieurin am Adaptive Cropping System Laboratory des US-Landwirtschaftsministeriums in Beltsville (Maryland), ein neues Baumwollqualitätsmodul entwickelt, das mit GOSSYM funktioniert, einer Computeranwendung, die die Prozesse simuliert, die sich auf Wachstum und Ertrag von Baumwollpflanzen auswirken.
Das Akronym GOSSYM leitet sich vom wissenschaftlichen Namen der Baumwolle ab: Gossypium. Die Anwendung simuliert das Wachstum der Baumwolle unter bestimmten Wetter-, Boden- und Managementstrategien. Auf dieser Grundlage kann sie das Pflanzenwachstum, den Ertrag und nun auch die Faserqualität vorhersagen.
GOSSYM wurde erstmals in den 1980er Jahren entwickelt. Durch die Hinzufügung neuer Vorhersagemodule wird seine Genauigkeit und Anwendung für Baumwollproduzenten und Forscher verbessert. Das neue Baumwollqualitätsmodul, jetzt eine Komponente von GOSSYM, ist das Ergebnis der bahnbrechenden MAFES-Forschung.
„Während Baumwolle Wachstumszyklen durchläuft, wird die Qualität der Baumwollfasern durch Umweltbedingungen wie Temperatur, Niederschlag und Nährstoffgehalt des Bodens und der Pflanze beeinflusst. All diese Faktoren werden in das Baumwollqualitätsmodul einbezogen“, sagte Reddy.
Das Baumwollqualitätsmodul ist die Krönung von mehr als einem Jahrzehnt Forschung von Reddys Team und Mitarbeitern des Nebraska Water Center. Kontrollierte Experimente in MAFES Soil Plant Atmospheric Research-Kammern untersuchten, wie Organe der Baumwollpflanze auf verschiedene Umweltvariablen reagierten, mit dem Endziel, die Faserqualität vorherzusagen.
Das Team hat Experimente an 40 der am häufigsten angebauten Baumwollpflanzensorten durchgeführt, wodurch das Qualitätsmodul zu einem robusten Werkzeug für Landwirte wurde. Das Modul wird für Baumwollproduzenten und Forscher kostenlos zugänglich sein und auf 74 Millionen Hektar Baumwollfeldern weltweit eingesetzt werden können. Es hat auch große Auswirkungen auf den Aufbau von Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel.
Mithilfe des GOSSYM-Modells können Forscher nun Vorhersagen darüber treffen, wie sich Klimaveränderungen auf die Baumwollqualität auswirken werden. Mithilfe dieser Daten können Forscher Änderungen im Agrarmanagement empfehlen oder neue Regierungspolitik vorschlagen.
„Wenn wir Bewässerung brauchen, um die Art und Weise aufrechtzuerhalten, wie wir jetzt Baumwolle anbauen, welche Änderungen müssen wir vornehmen? Oder wird es langfristig nachhaltig sein, wenn wir weiterhin so bewässern wie bisher?“, fragte Reddy.
„Wenn Sie Nutzpflanzen in gleicher Qualität anbauen möchten, welche Züchtungsstrategien könnten Sie anwenden, um die Pflanzen hitze- oder trockenheitsresistenter zu machen? Fragen dieser Art können wir mit dem Qualitätsmodul beantworten.“
Das Team arbeitet derzeit an der Entwicklung einer intuitiven Benutzeroberfläche, mit der einzelne Landwirte und Forscher mithilfe des Qualitätsmoduls problemlos die zukünftige Qualität einer Baumwollernte überwachen können.
Das neue Modul wird der MSU auch innovative Forschungsmöglichkeiten bieten. Reddy und Beegum freuen sich auf ein neues Projekt, bei dem sie Jahr für Jahr in 17 Südstaaten der USA den besten Pflanztermin zur Maximierung der Baumwollqualität vorhersagen wollen.
Die neueste Version des GOSSYM-Quellcodes, einschließlich des Faserqualitätsmoduls, ist verfügbar auf der GitHub-Seite des USDA Adaptive Cropping Systems Laboratory.
Mehr Informationen:
Sahila Beegum et al, Pflanzung für Perfektion: Wie man mit den richtigen Pflanzterminen angesichts des Klimawandels die Qualität von Baumwollfasern maximiert, Feldfruchtforschung (2024). DOI: 10.1016/j.fcr.2024.109483