title: The mutual impact of climate change and cereal production:
title: Analyzing G × E × M interactions on crop-climate relations using Germany-wide on-farm and variety trial data over the last three decades
titleType: Subtitle
Creators: name: Riedesel Freiherr Zu Eisenbach, Ludwig
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2025
Subjects: subject: Wetterindex
subject: Hitzestress
subject: Trockenheitsstress
subject: CFP
subject: Klimawandel
subject: Gemischte Modelle
subject: Lebenszyklusanalyse
subject: abiotische Stresstoleranz
subject: Züchtungsfortschritt
subject: weather index
subject: heat stress
subject: drought stress
subject: CFP
subject: climate change
subject: mixed models
subject: life cycle assessement
subject: abiotic stress tolerance
subject: breeding progress
subject: 630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche

description: Diese Dissertation untersucht die Wechselwirkungen zwischen Getreideproduktion und Klimawandel, um Erkenntnisse für eine gezielte Klimaanpassung und -minderung im Getreideanbau zu gewinnen. Ein zentrales Augenmerk liegt auf der Rolle der Genetik (G), Umwelt (E) und Management (M) in Deutschland. Vier Studien adressieren diese Themen: In Studie 1 wurde eine Lebenszyklusanalyse des Winterweizen- und Winterroggenanbaus mit Sortenversuchsdaten über 30 Jahre durchgeführt. Es konnte erstmals bewiesen werden, dass der Züchtungsfortschritt in Deutschland den CFP von Winterweizen und Winterroggen erheblich reduziert hat. In Studie 2 wurden räumlich dynamische Wetterindizes entwickelt, um die Auswirkungen von Hitze und Trockenheit auf Winterweizen mit Praxisertragsdaten zu untersuchen. Es wurden deutliche Unterschiede in der regionalen Ertragswirkung von Hitze und Trockenheitsstress identifiziert. In Studie 3 wurden standortspezifische Einflüsse auf Hitze und Trockenstresstoleranz von Winterweizen und Winterroggen mit Sortenversuchsdaten vertiefend geprüft. Es wurde bewiesen, dass die Bodengüte einen entscheidenden Einfluss auf die abiotische Stresstoleranz hat. Darüber hinaus konnte keine Verbesserung der abiotischen Stresstoleranz durch den Züchtungsfortschritt nachgewiesen werden. In Studie 4 wurde die Rückkopplung des Klimawandels auf die CFP von Winterweizen, Winterroggen und Wintergerste mit Sortenversuchsdaten analysiert. Die Ergebnisse weisen erstmals nach, dass Hitze und Trockenheit die CO2-Emissionen erhöhen. Außerdem wurde gezeigt, dass hohe Bodenqualität zu geringeren Emissionen pro Fläche und einem geringeren CFP führt. Basierend auf den Ergebnissen der vier Studien wurden wichtige Hebel zum Klimaschutz in der Landwirtschaft unter gleichzeitigen Klimaeinflüssen identifiziert. Hier wurden insbesondere Maßnahmen entlang G × E × M hervorgehoben, die hohe und stabile Erträge sowie maximale Input Effizienzen gewährleisten.
description: This dissertation examines the interactions between cereal production and climate change to gain insights for targeted climate adaptation and mitigation in cereal cultivation. A central focus is on the role of genetics (G), environment (E), and management (M) in Germany. Four studies address these topics: In Study 1, a life cycle assessment of winter wheat and winter rye cultivation was conducted using variety trial data over 30 years. It was demonstrated for the first time that breeding progress in Germany has significantly reduced the carbon footprint (CFP) of winter wheat and winter rye. In Study 2, spatially dynamic weather indices were developed to investigate the effects of heat and drought on winter wheat using on-farm yield data. Significant regional differences in heat and drought stress yield effects were identified across Germany. In Study 3, site-specific influences on heat and drought stress tolerance of winter wheat and winter rye were examined in depth using variety trial data. It was proven that soil quality has a decisive impact on abiotic stress tolerance. Additionally, no improvement in abiotic stress tolerance due to breeding progress was found. In Study 4, the feedback of climate change on the CFP of winter wheat, winter rye, and winter barley was analyzed using variety trial data. The results indicate for the first time that heat and drought increase the CFP of cereal production. It was also shown that high soil quality sites exhibit lower GHG emissions per unit of land (GHGL) and lower CFPs. Based on the results of the four studies, important levers for climate protection in agriculture under simultaneous climate influences were identified. Particularly, measures along G × E × M were emphasized, which ensure high and stable yields as well as maximum input efficiencies.