Hitze, Trockenheit und Sonnenbrand
Die Vorfreude auf eine bessere Ernte hält sich bei den aktuellen Wetteraussichten in Grenzen. Die nächsten zwei Wochen werden auf den leichten Standorten voraussichtlich Ertrag kosten. Denn die Aussichten auf über 30 Grad Celsius bis in die Folgewoche hinein schränken die Bildung von Kohlenstoffskeletten ein. Gerade jetzt zur Kornfüllung ist das von großer Bedeutung, denn bei der Kombination aus Hitze- und Trockenstress werden die Spaltöffnungen (Stomata) die meiste Zeit des Tages geschlossen bleiben, um die Verdunstung herunterzufahren. Die Stomata sind aber nicht nur der primäre Weg für den kühlenden Wasserdampf. Versperren nämlich die geschlossenen Schließzellen den Weg, so kann auch kein Kohlenstoffdioxid in die Pflanze eindringen. Der Kohlenstoff wird aber dringend für den Aufbau von Zuckern, Aminosäuren und Fettsäuren benötigt. Fehlt es an Kohlenstoff, wird die Bildung von Stärke (Ertrag) und Protein (Qualität) eingeschränkt.
Auf den mittleren und besseren Standorten müssen strahlungsreiche Tage mit über 30 Grad Celsius keine Ertragsdepression bedeuten, weil der Boden in den tieferen Schichten (> 30cm) noch über ausreichend Wasser verfügt. Der Trockenstress bleibt hier aus. Die Stomata sind länger geöffnet, um die Pflanze zu kühlen. Ein weiteres Plus ist die bei satter Strahlung auf vollen Touren laufende Photosynthese. Für die zügig ablaufenden Stoffwechselprozesse wird ausreichend Energie bereitgestellt. Ist der Himmel hingegen über mehrere Wochen vorrangig bedeckt, so ist die Energiebereitstellung der limitierende Faktor. Dann kann der Ertrag enttäuschen, selbst wenn es zum Beispiel in der Kornfüllungsphase ausreichend feucht war.
Ein negativer Punkt der aktuell hohen Temperaturen liegt in der Wahlmöglichkeit des lichtabhängigen Schlüsselenzyms RuBisCo zwischen Kohlenstoffdioxid (CO2) und Sauerstoff (O2). Das Enzym hat zwar eine höhere Affinität zu CO2, jedoch steigt das Verhältnis von CO2 zu O2 in der Luft bei steigenden Temperaturen zu Gunsten von O2 an. Damit greift RuBisCo öfter zu O2. Für den Stoffwechsel zur Gewinnung von Kohlenstoff bedeutet das einen fast doppelt so hohen Energieverbrauch, weil die Zwischenprodukte der beiden Reaktionen nicht identisch sind und über viele Schritte katalysiert werden müssen. (C5+CO2 → C3+C3; C5+O2 → C3+C2, der C2 Körper wird über viele Schritte zu einem C3-Körper umgebaut; sogenannte Lichtatmung).
Sind die Stomata am Tage mehrheitlich geschlossen (Trockenheit), so kann weder Kohlenstoffdioxid (CO2) in die Pflanze eindringen, noch der gerade bei intensiver Strahlung in hohen Mengen anfallende Sauerstoff (O2) aus der Pflanze herausströmen. Damit steigt das Verhältnis von Kohlenstoffdioxid zu Sauerstoff weiter an, der Aufbau von C-Skeletten wird damit weniger effektiv. Mais als C4-Pflanze hat im Unterschied zu den C3 Pflanzen (Getreide) das Talent, RuBisCo aktiv (energieaufwändig) mit Kohlenstoffdioxid zu beladen. Er kann daher auch unter heißen Temperaturen sehr effektiv Kohlenstoff assimilieren, solange der Boden ausreichend Wasser bereithält.
Ein weiteres Problem sind tropische Nächte, weil in der Dunkelheit durch Photosynthese keine Energie bereitgestellt wird. Aufgrund der nächtlichen Wärme werden die Stoffwechselprozesse jedoch nicht so sehr verlangsamt, als dass die noch vorhandene Energie vom Tage ausreichen würde. Für lebenswichtige Prozesse muss also woanders Energie entstehen. Dieser Weg steht im Grunde in Konkurrenz zur Ertragsbildung, weil die am Tage gebildeten einfachen Zucker (C6-Körper) wieder zerlegt werden und dabei Energie gewonnen wird. Weil auch hier Sauerstoff als Oxidationsmittel dient, spricht man in diesem Fall auch von Atmung, jedoch von Dunkelatmung.
Das ideale Wetter zur Kornfüllung ist daher mäßig warm bei kühlen Nächten. Ab und zu sollte es mal Niederschläge geben, die den Bodenpuffer zwischen den strahlungsreichen Phasen wieder auffüllen. Idealerweise regnet es nachts.