Flaig - Klimawandel und Auswirkungen auf die pflanzliche Erzeugung

Sommertage: mittlere Anzahl und ZunahmeBasisszenario: 1951-2000Basisszenario: 1951-2000Differenz 2046/2055 zur BasisDiff.: + 12 bis + 30 TageMittelwert desZeitraums1951-2000Quelle: KLARA, 2005Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Sommersumme des Niederschlags (mm)Basisszenario: 1951-2000Differenz 2046/2055 zur BasisDiff.: + 60 bis - 120 mmQuelle: KLARA, 2005Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Relative Niederschlagsänderung [%] im Sommerfür das A1B Szenario: 2071/2100 zu1961/1990Modell REMOMPI Meteorologie,Hamburg (Jacob)Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Niederschlag im Sommer - DeutschlandProzentuale Änderung zwischendem Zeitraum 2071 – 2100 unddem Zeitraum 1961 – 1990 für dasEmissionsszenario A1BFlächenmittel –22%Regionalisierungsmodell WETTREGim Auftrag des Umweltbundesamts(Climate & Environment ConsultingPotsdam, Spekat et al. 2007)Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Vergleich der mittleren Verhältnisse zwischen Basisszenario1951-2000 und Szenario 2046/55Meteorol. GrößeBasisszenario1951-2000Differenz 2046/2055zur Basisvon bis von bisTemp. im Jahresmittel (°C) 5 12 + 1,2 + 1,8Anzahl Sommertage(Tmax >25 °C)Ø Niederschlagsumme/Jahr(mm)10 60 + 0 + 30< 600 2200 - 200 +200Ø Sommerniederschläge (mm) < 200 600 + 60 -120Quelle: KLARA, 2005Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Projekte des Landes Baden-WürttembergKLIWA (1999): Klimaveränderungen undKonsequenzen für die WasserwirtschaftKLARA (2003 – 05): Klimawandel – Auswirkungen,Risiken und AnpassungKlimaveränderungen:- Klimaveränderungen in der Vergangenheit (1950-2000)- Klimaveränderungen in der Zukunft (2001-2050)- Entwicklungen bei Hitzewellen, Stürmen,Gewittern und Hagel?- Auswirkungen auf menschliche Gesundheit, Forst- undLandwirtschaft, Vogelwelt und Naturschutz, TourismusSchifffahrt und WasserkraftnutzungQuelle: „Klimawandel – Auswirkungen, Risiken, Anpassung (KLARA)“; Hrsg.: Landesanstalt fürUmweltschutz Baden-Württemberg (www.lubw.baden-wuerttemberg.de); 2005; Bearbeitung:Potsdam Institut für Klimafolgenforschung e. V. (PIK), Projektleiter: Dr. Manfred StockLandwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Heft 9, 2006Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Anzahl der bisherigen und künftigen heißen Tage(Tmax ≥ 30 °C) in Baden-WürttembergQuelle: KLIWA-Heft 9, 2006Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

GewitterhäufigkeitJährliche Anzahl der Gewittertage 1949-2000 als Mittelwertvon 13 SYNOP-Stationen des DWD in Baden-WürttembergQuelle: C Kottmeier, M Kunz, T Hofherr, N Lichtenberger, J Sander (Karlsruhe); KLARA 2005Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Anzahl der Hageltage 1986-2004in Baden-WürttembergQuelle: KLARA 2005, Daten nach SV-VersicherungLandwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Klimawandel findet statt• Temperaturanstieg,• Niederschläge: Zunahme der Niederschlagsmengenin Herbst, Winter und Frühjahr, Rückgangder Niederschläge im Sommer,• Häufigere extreme Witterungsereignisse(Starkregen, Hitze, Trockenperioden, Hagel,Winterstürme, noch erhebliche Unsicherheiten beider Prognose).• Zunahme der CO 2 -, Ozongehalte undder UV-B-StrahlungLandwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Die möglichen Folgen des Klimawandelsfür die pflanzliche Erzeugung• Auswirkungen auf die Wachstumsbedingungender Kulturpflanzen• Auswirkungen auf Ertrag und Qualität• Auswirkungen auf Boden und Umwelt• Herausforderungen für Pflanzenzüchtung,Pflanzenbau, PflanzenschutzCO 2 , Temperatur, Niederschläge, ExtremereignisseLandwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

CO 2 -Konzentration [ppmv]CO 2 -Konzentrationen aus Eisbohrkernen undaus Projektionen für das 21. JahrhundertCO 2 Concentration in Ice Core Samples andProjections for Next 100 YearsErwartet Projected(2100)2100700650600Vostok RecordIPCC IS92a ScenarioLaw Dome RecordMauna Loa Record550500450heuteCurrent(2001)400350300250200400,000300,000200,000Years Before PresentQuelle: C. D. Keeling and T. P. Whorf; Etheridge et.al.; Barnola et.al.;(PAGES / IGBP); IPCC; nach einer Graphik von Bernhofer et al. (TU Dresden) 2007100,000Jahre vor der Gegenwart0150Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Photosynthese und Transpiration eines Sommerweizenblattes beizunehmender Lichtintensität und erhöhter CO 2-KonzentrationNetto-Photosyntheserate [µmol m -2 s -1 ]Transpiration [mmol m -2 s -1 ]Photonenflussdichte [µmol m -2 s -1 ] Photonenflussdichte [µmol m -2 s -1 ]Quelle: S. Burkart (FAL) 2007unveröffentlichtLandwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Auswirkungen erhöhter CO 2 -Konzentration• erhöhte Nettophotosyntheserate,• Die Biomassebildung und die Erträge nehmenzu,• Die Effizienz der Nutzung von Wasser, Lichtund Stickstoff nimmt zu,• Mehr C im Vergleich zu N, daher geringere Stickstoff-und Proteingehalte in der Biomasse, auchim Getreidekorn,• verstärkte C-Verlagerung in die Wurzel.Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Auswirkungen des Temperaturanstiegs (1)Temperaturabhängigkeit der PhotosyntheseQuelle: H.-J. Weigel (FAL) 2004nach einer Graphik von Rosenzweig & Hillel 1998 Positive Wachstumseffekte eher bei wärmeliebenden Arten (C 4);Verschiebung der Konkurrenzverhältnisse zwischen C 4- und C 3-Pflanzen?Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Auswirkungen des Temperaturanstiegs (2)• Konkurrenzverschiebung zu wärmeliebenden Kulturen:Größerer Anbauumfang von Mais oder Soja, geringererbei Getreide, Grünland oder Zuckerrüben?Chance für neue Arten und Sorten bei Obst, Gemüse, Wein.• Verlängerung der Vegetationsperiode mehr Ertrag.• Bei Getreide: Verkürzung der Wachstumsdauer bei hohenTemperaturen (z. B. Oberrheingraben), dadurchVerkürzung der Kornfüllungsphase weniger Ertrag,insb. bei zusätzlichem Trockenstress.• Sehr hohe Temperaturen:Störungen der Blütenentfaltung, der Befruchtung und derAusfärbung (Getreide, Tomaten, Zierpflanzen).Qualitätsprobleme bei Getreide, Obst, Gemüse und Wein.Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Phänologie: Das Frühjahr kommt früherQuelle: Dr. Maier, DWD-Niederlassung Weihenstephan, 2007Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Kornzahl pro Ähre (Winterweizen) und max. TemperaturErhöhte CO 2-Konz.Normale CO 2-Konz.Maximaltemperatur [°C]maximale halbstündige Temperatur in den letzten 5 Tagen vor der AntheseQuelle: Wheeler et al., J. Agric. Sci. 127, 37-48, 1996Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Graphiken nach Franzaring et al. 2007 (Univ. Hohenheim), verändertLandwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Quelle: J. Fuhrer, ART Zürich;Agric. Ecosys. Environ. 2003, veränd.Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Auswirkungen des Temperaturanstiegs (3)• Zu schnelle Vorwinterentwicklung der Wintersaaten,Beeinträchtigung der Winterhärte möglich,Anfälligkeit für Schädlinge und Krankheiten erhöht.• Unzureichende Vernalisation (Induktion des Schossensund Blühens durch einen Kältereiz) in milden Wintern.• Herbst-Winter-Frühjahr: höhere Überlebensraten undschnellere Entwicklung bei Schädlingen; Unkrautdruck.• Förderung der mikrobiellen Aktivität und damit desHumusabbaus im Boden bei ausreichender Feuchtigkeit.• Evapotranspiration steigt exponentiell mit derTemperatur (beschleunigte Abnahme der Bodenfeuchte).wird in Zukunft dieentscheidende Rolle spielen!Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Niederschläge und Verdunstung in Karlsruhe(Ø 1951 – 1980)Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Quelle: © Deutscher Wetterdienst, Offenbach, 2005: Einfluss der Klimaänderung auf die LandwirtschaftLandwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Projektion der Verteilung der Niederschlagsänderungen (global)2090 – 99 gegenüber 1980 – 99Niederschlagnimmt sehr wahrscheinlich in höheren Breiten zunimmt wahrscheinlich in den meisten subtropischen Ländern abWir werden weiterhin ein Anbauraum mit vergleichsweise viel Wasser sein!Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Weitere Auswirkungen• Die Variabilität des Wettergeschehens steigt, das Wetter wirdunberechenbarer, Extremereignisse häufiger und evtl. intensiver.Damit werden auch die Erträge unsicherer und variabler.• Das Risiko der Erosion durch Wind und Wasser nimmt zu.• Grundwasserneubildung im Winter, aber auch höhere Nitrat-Auswaschung ins Grundwasser.• Einfluss auf Nährstoffumsetzungen im Boden, auch auf dieHumusbilanz.• Auch die natürliche/naturnahe Vegetation ändert sich:Trockenrasen? Feuchtgebiete? Moore?Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Herausforderungen für die Pflanzenzüchtung:• Trockenheitstoleranz, Wassereffizienz• Hitzetoleranz• CO 2 -Ausnutzung (Umsetzung in Biomasse)• Abreifeverhalten und –zeitpunkt• Resistenz gegen Insekten und Krankheitserreger• Standfestigkeit (Unwetter)• Auswinterungsstabilität (Spätfröste) für den Pflanzenbau für den PflanzenschutzLandwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg