Variation of wheat yields as a consequence of soil and meteorological variability

Abstract

Global food security needs to understand the causes of negative effects on crop production and solutions for a sustainable crop and soil management. Therefore, the thesis aims to determine the impact of climatic changes on German wheat yields using mixed effect models on a 60-year wheat yield database. In particular increasing temperatures and drought conditions affected the yield development and its variance significantly at sites with lower yield potential and sandy soils then on high yielding and loamier to clayey soils. Moreover, this thesis shows how small-scale soil variability effects wheat yields and how soil management can be adapted to this at field scale to enhance resource efficiency. Obtaining high-resolution information about the spatial soil parameters were done using mobile proximal soil sensing and digital soil mapping technics. Together with adapted fertilization algorithms and processed based modeling, fertilization recommendations become more precise.

Für die globale Ernährungssicherheit ist es wichtig, die Ursachen der negativen Auswirkungen auf die Pflanzenproduktion zu verstehen und Lösungen für ein nachhaltiges Agrarmanagement zu finden. Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen klimatischer Veränderungen auf die Weizenerträge in Deutschland mit Hilfe von Misch-Modellen und Weizenertragsdaten aus 60 Jahren zu bestimmen. Steigende Temperaturen und Trockenheit beeinflussten die Ertragsentwicklung auf Standorten mit geringerem Ertragspotenzial und sandigen Böden stärker als auf ertragsstarken, lehmigen bis tonigen Böden. Darüber wird gezeigt, wie sich kleinräumige Bodenvariabilität auf die Weizenerträge auswirkt und wie die Bewirtschaftung im Feldmaßstab daran angepasst wird. Hochauflösende Bodeninformationen erfolgte mittels mobiler Bodensensorik und digitaler Bodenkartierungstechniken. Zusammen mit angepassten Düngealgorithmen und prozessbasierter Modellierung werden Düngeempfehlungen präziser.