Einfluss der Klimaentwicklung auf den Wasserhaushalt von Rebstandorten. Möglichkeiten der Modellierung von Steillagenregionen

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1 INKLIM 2012 II plus Einfluss der Klimaentwicklung auf den Wasserhaushalt von Rebstandorten Möglichkeiten der Modellierung von Steillagenregionen i Hans R. Schultz, Marco Hofmann, FA Geisenheim

2 INKLIM 2012 II plus 1. Weiterentwicklung eines Wasserhaushaltsmodells zur Beschreibung der klimatischen Einflüsse in der Zukunft 2. Anpassung Bewässerung: Simulation der Bewässerungswirkung im Steilhang (Beitrag zur Steuerung)

3 INKLIM 2012 II plus Kopplung des Bodenwassergehaltes an die Pflanzenreaktion Die Problematik liegt darin, dass: - Der Bodenwassergehalt alleine gibt keine Auskunft über den Stress - Der Bodenwassergehalt ändert sich mit der Tiefe - Er hat nur dort eine Bedeutung wo aktive Wurzeln Wasser aufnehmen

4 Dynamik diverser Wasserpotentiale während einer Trockenperiode (nach Slatyer, 1967) Wa asserp poten ntial Ψ (MP Pa) 0,0-0,5-1,0-1,5 Permanenter Welkepunkt Tag Nacht Ψ(Boden) Tage

5 Dynamik diverser Wasserpotentiale während einer Trockenperiode (nach Slatyer, 1967) Wa asserp poten ntial Ψ (MP Pa) 0,0-0,5-1,0-1,5 Permanenter Welkepunkt Tag Nacht Ψ(Boden) Ψ(Wurzel) Tage

6 Dynamik diverser Wasserpotentiale während einer Trockenperiode (nach Slatyer, 1967) Wa asserp poten ntial Ψ (MP Pa) 0,0-0,5-1,0 Ψ(Blatt) -1,5 Permanenter Welkepunkt Tag Nacht Ψ(Boden) Ψ(Wurzel) Tage

7 Dynamik diverser Wasserpotentiale während einer Trockenperiode (nach Slatyer, 1967) Wa asserp poten ntial Ψ (MP Pa) 0,0-0,5-1,0 Ψ(Blatt) -1,5 Permanenter Welkepunkt Tag Nacht Frühmorgendliches Wasserpotential Ψ(Boden) Ψ(Wurzel) Tage

8 INKLIM 2012 II plus Wie kann man Boden und Pflanze koppeln? Blattwasserpotenzial vor Sonnenaufgang? Pflanzenverfügbares Wasser? Tiefe? Frei-transpirierbares Wassers (TTSW) bzw. dessen Fraktion (FTSW)

9 Modellierung der Bodenwasserbilanz Die große Unbekannte: aus welcher Tiefe wird wann Wasser entnommen? Ti iefe (m) 0,0 0,2 0,4 06 0,6 0,8 1,0 1,2 a b Gesamtes transpirierbares Fk Bodenwasser (TTSW) PWP 1,4 Feldkapazität gemessen minimaler 1,6 Wassergehalt -1.6MPa 1, Bodenwassergehalt (Volumen %) Haupwurzelzone Wasserprofile in verschiedenen Weinbergen Lebon, Dumas, Pieri, Schultz (2003) Functional Plant Biology, 30,

10 Modell der Reben- und Bodenwasserbilanz Berechnung der Strahlungsaufnahme Weinbergsgeometrie (Riou et al 1989) Weinberg =Reihen sind rechteckig mit unbegrenzter Länge Hauptparameter: H L P E=Zeilenbreite it H=Laubwandhöhe L=Laubwandbreite P=Porosität (gap fraction) as und av = Boden und Reben Albedo Input Daten = Stundenwerte von Rg Output Daten = Rgv, Rrv Schultz and Lebon (2005) Acta Hortic. 698: m -2 W. Validation 29 September VSP NS E Zeit (GMT) Rg Rgv Rrv

11 Geometrisches Weinbergsmodell kombiniert mit einem Wasserhaushaltsmodell ETP Anpassung an Weinberge (Einheiten in mm) TV P ASW d = ASW d-1 + P - TV - ES mit TV = k.etp ES = (1-k).ETP Einheiten (mm) ASW d = verfügbares Bodenwasser P = Niederschlag ETP = potentielle Evapotranspiration TV = Rebentranspiration ES = Bodenevapporation k = Koeffizient der Energieverteilung ES k=[rgv/(1-a)rg mit : Rg = Globalstrahlung Rgv= absorbierte Strahlung a = albedo ASW

12 INKLIM 2012 II plus Modell: 1. beinhaltet Reaktion auf Wassermangel 2. Beitrag der Begrünung am Wasserverbrauch

13 INKLIM 2012 II plus Wasserhaltefähigkeit Wasserhaltefähigkeit 420 L/m 2 90 L/m 2 Johannisberger Schloßberg Rüdesheimer Schloßberg

14 Wassergehalt (mm) (L/m 2 ) Standortatlas Rheingau, Löhnertz et al. 2004

15 Bodenfeuchte- Profile: A1: geringe WSK ,21 MPa B1: hohe WSK ,16 MPa A2: geringe WSK ,46 MPa Bodenschi icht [cm] A1 B1 A2 B2 B2: hohe WSK Bodenfeuchte [L * (m 2 * 10 cm) -1 ] 30-0,44 MPa (Diss. Bernd Gruber)

16 Kopplung von Reben und Bodenwasserhaushalt 1. Exp. 2 Weinberge im Elsaß rierba aren TSW SW) anspir FT s (FTS rei-tra assers des fr enwa ktion d Bode Frak 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 00 0,0 0,0 TTSW 313mm -0,2-0,4 Ψ füh TTSW 126mm -0,6-0,8 Ψ früh-morgens (MPa) -1,0

17 Wasserversorgung Pflanzen- zu hoch Adäquat Stress Stress reaktion moderat stark Wasserpoten <-0.6MPa tial (MPa) Assimilations leistung hoch hoch reduziert stark reduziert Vegetatives Wachstum sehr hoch hoch stark reduziert eingestellt (Sorte) Blüteverlauf schlecht gut gut schlecht Ertrag hoch hoch etwas reduziert stark reduziert Zuckergehalt etwas hoch sehr reduziert reduziert hoch Farbstoff- reduziert reduziert hoch sehr hoch ausbildung Säure sehr hoch hoch reduziert reduziert Holzausreife schwach gut sehr gut gut bis schwach

18 IPCC Szenarien IPCC Bericht 2007 Figure 10.4 IPCC Bericht 2007

19 Rüdesheimer Schloßberg INKLIM 2012 II plus

20 INKLIM 2012 II plus Simulationsbeispiel für Wasserverbrauch Rebe, Begrünung, offener Boden) )(Szenario tr., B1, Rüdesheimer Schloßberg) Rebe Begrünung g (80%) offener Boden (20%) 3 TTSW (mm) Jahrestag

21 INKLIM 2012 II plus Simulation des Jahresverlaufs des Bodenwassergehaltes (Szenario tr., B1, Rüdesheimer Schloßberg) TTSW (mm/ /m 2 ) Jahrestag

22 INKLIM 2012 II plus Simulation der Veränderung des Wasserhaushalts (Szenario tr., B1, Rüdesheimer Schloßberg) nes ertes rhalb ein wellenwe age unte zialschw hl der Ta erpotenz Anzah Wasse Jahr -0.3 MPa -0.6 MPa

23 Wirkung unterschiedlicher Szenarien Szenario B1-feucht, trockener Standort Szenario A2-trocken, trockener Standort -0,3 MPa -0,6 MPa -0,3 MPa -0,6 MPa Anzahl Tage unter einem Wasserpotenzialschwellenwert Anzahl Tage unter einem Wasserpotenzialschwellenwert Jahr Jahr

24 Szenario B1-feucht, Standort mit guter Wasserversorgung -0,3 MPa -0,6 MPa INKLIM 2012 II plus Szenario A2-trocken, Standort mit guter Wasserversorgung -0,3 MPa -0,6 MPa 0 20 Anzahl Tage unter einem Wasserpoten nzialschwellenwert Anzahl Tage unter einem Wasserpoten nzialschwellenwert Jahr Jahr

25 INKLIM 2012 II plus Anzahl der Tage über dem Bewässerungsschwellenwert Anzahl Ja ahre Verteilung der Jahre auf drei verschiedene Trockenstressklassen - Szenario A2 trocken - Standort mit guter Wasserversorgung Tage Tage Tage über Bewässerungsschwellenwert

26 Analysen Szenario B1-feucht, trockener Standort Szenario A2-trocken, trockener Standort 20 kein Wassermangel mittlerer Wassermangel starker Wassermangel 5 5 Anzahl Jah re Anzahl Jah re

27 Anpassung: 1. Bodenmanagement (Humusgehalt etc.) 2. Bewässerung

28 Bewässerung im Hang

29 INKLIM 2012 II plus Zusammenfassung und Ausblick: - Das Modell muss validiert werden (Saftfluss) - Begrünungseinfluss muss überprüft werden - Ziel ist die Überführung in die Fläche, um solche Vorhersagen für ganze Regionen zu machen

30 INKLIM 2012 II plus Vielen Dank für die Aufmerksamkeit