Züchtung verändert den Wasserverbrauch von Winterweizen in Europa

Warum das für Ernährung und Wasser wichtig ist

In ganz Europa erstrecken sich Winterweizenflächen über Millionen Hektar und ernähren hunderte Millionen Menschen. Diese Studie stellt eine auf den ersten Blick einfache, aber folgenschwere Frage: Haben Züchter, während sie im letzten Jahrhundert die Weizenerträge stetig verbessert haben, auch verändert, wie viel Wasser diese Pflanzen dem Boden entziehen und in die Luft zurückgeben? Die Antwort betrifft nicht nur Landwirtinnen und die Ernährungssicherheit, sondern auch unser Verständnis von Wasserkreisläufen und Klima auf kontinentaler Ebene.

Alter Weizen, neuer Weizen und verborgene Eigenschaften

Die Forschenden konzentrierten sich auf zwei deutsche Winterweizensorten, die mehr als 100 Jahre Züchtung repräsentieren: eine alte Sorte aus dem Jahr 1895 und eine moderne aus 2002, die beide einst weit verbreitet waren. Frühere Arbeiten zeigten, dass moderner Weizen mehr Körner liefert, weil sich die Biomasseverteilung, die Entwicklungsrate und die Lichtnutzung der Blätter verändert haben. Weniger offensichtlich sind die Veränderungen unter der Erde und physiologische Anpassungen – etwa Blattfläche und Wurzelhydraulik –, die beeinflussen könnten, wie viel Wasser ein Weizenfeld während einer Wachstumsperiode verbraucht.

Von Versuchsfeldern zu einer Europa-Karte

Um diese Effekte zu entwirren, kalibrierten die Forschenden zunächst ein detailliertes Kulturmodell mit Daten aus Feldexperimenten bei Bonn, Deutschland. Sie maßen, wie die beiden Sorten ober- und unterirdisch wuchsen, wie sich ihre Blattfläche im Verlauf veränderte und wie viel Wasser sie durch Transpiration verbrauchten, wobei sie Sap-Flow-Sensoren an Weizenhalmen nutzten. Das Modell bildete diese Messungen gut nach, sodass die Autorinnen und Autoren Vertrauen gewannen, die Ergebnisse zu skalieren. Anschließend liefen die Simulationen über die wichtigsten Weizenanbaugebiete Europas auf einem feinen Raster für 30 Jahre (1990–2020), gespeist mit realistischen Wetter- und Bodendaten und angepasst an regionale Entwicklungszeitpunkte.

Wie die Züchtung den Wasserverbrauch umgestaltete

Über alle Standorte und Jahre hinweg nutzte die moderne Weizensorte durchweg weniger Wasser als ihr historisches Gegenstück – im Mittel etwa 17 Prozent weniger Transpiration pro Vegetationsperiode. Gleichzeitig erzeugten die modernen Pflanzen eine vergleichbare oder leicht höhere oberirdische Biomasse, was bedeutet, dass sie Wasser effizienter in Pflanzenmasse umwandelten. Die größten Unterschiede zeigten sich in mediterranen Regionen mit heißen, trockenen Sommern, insbesondere in Teilen Spaniens, Südfrankreichs, Italiens und Griechenlands. Dort führte die stärkere Wasseraufnahme der älteren Sorte in Kombination mit geringen Niederschlägen und begrenzter Bodenwasserspeicherung zu deutlich höherem saisonalem Wasserverbrauch als bei der modernen Sorte. Über die drei untersuchten Jahrzehnte zeigten beide Sorten jedoch einen Trend zu höherer Transpiration, der hauptsächlich durch steigende Temperaturen und stärkere Verdunstungsnachfrage getrieben wurde, trotz zunehmender Kohlendioxidkonzentrationen, die auf Blattniveau normalerweise den Wasserverlust reduzieren.

Welche inneren Pflanzenmerkmale den Unterschied ausmachen

Das Modell ermöglichte es den Forschenden zu analysieren, welche Pflanzenmerkmale die Lücke im Wasserverbrauch am besten erklärten. Drei Merkmale stachen hervor: Blattfläche, Wurzelwasserleitfähigkeit und der Zeitpunkt der Blüte. Die moderne Sorte hatte eine deutlich geringere maximale Blattfläche, wodurch die Oberfläche, von der Wasser verdunsten kann, reduziert wurde. Ihre Wurzeln zeigten außerdem eine deutlich niedrigere hydraulische Leitfähigkeit, was bedeutet, dass Wasser weniger bereitwillig vom Boden in die Pflanze gelangte; dieser Effekt war besonders wichtig in trockenen, stark nachfragenden Klimaten. Die Phänologie – also der Zeitpunkt wichtiger Entwicklungsstadien wie der Blüte – spielte eine kleinere, aber noch erkennbare Rolle, da eine längere Vegetationsperiode mehr Zeit für Wasserverlust lässt. Zusammengenommen führten diese Merkmale dazu, dass historische Weizensorten unter Trockenstress länger weiter transpirierten und so möglicherweise den Bodenfeuchtevorrat früher in der Saison aufbrauchten.

Was das für Landwirtschaft und Klima bedeutet

Durch den Vergleich von Modellszenarien, in denen nur die Sorte variiert wurde, fanden die Autorinnen und Autoren heraus, dass züchtungsbedingte physiologische Veränderungen beim Weizen die kontinentalen Wasserflüsse in einer Größenordnung beeinflussen können, die mit bedeutenden Managemententscheidungen wie der Hinzunahme von Bewässerung in Modellen vergleichbar ist. Da Weizen etwa vier Prozent der Landfläche Europas einnimmt, führt ein Rückgang der Transpiration um 17 Prozent zwischen alten und modernen Sorten zu spürbaren Änderungen im regionalen Wasser- und Energieaustausch, die Klimaund Hydrologiemodelle derzeit nicht ausreichend berücksichtigen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass moderne Züchtung die Wasserverwendungseffizienz verbessert hat, ohne den Gesamtwasserverbrauch zu erhöhen, und dass Eigenschaften wie Blattfläche und Wurzelhydraulik in künftigen Weizenentwicklungen mehr Beachtung verdienen. Allgemeiner plädiert sie dafür, dass großräumige Land- und Klimamodelle sortspezifische Merkmale abbilden sollten und nicht nur generischen „Weizen“, wenn wir verlässliche Projektionen über das Zusammenspiel von Landwirtschaft und Atmosphäre in einer sich erwärmenden und austrocknenden Welt erstellen wollen.

Zitation: Behrend, D., Nguyen, T.H., Baca Cabrera, J.C. et al. Breeding changes water use of winter wheat across Europe. npj Sustain. Agric. 4, 29 (2026). https://doi.org/10.1038/s44264-026-00135-y

Schlüsselwörter: Winterweizen, Pflanzenzüchtung, Transpiration, Wasserverwendungseffizienz, Europäische Landwirtschaft