Herausforderung Klimawandel

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1 Herausforderung Klimawandel Chance oder Risiko für die Landwirtschaft in Baden-Württemberg? MINISTERIUM FÜR ERNÄHRUNG UND LÄNDLICHEN RAUM

2 Herausforderung Klimawandel Chance oder Risiko für die Landwirtschaft in Baden-Württemberg? Inhaltsangabe Seite Inhaltsangabe 2 Globaler und regionaler Klimawandel in Vergangenheit und Zukunft Prof. Dr. Christian-D. Schönwiese J.W. Goethe-Universität, Institut für Atmosphäre und Umwelt, Frankfurt/Main 3 Auswirkungen des Klimawandels auf die pflanzliche Erzeugung in Baden-Württemberg Dr. Holger Flaig Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg 5 Mögliche Anpassungsreaktionen der Landwirtschaft in Baden-Württemberg Konsequenzen für den Pflanzenbau Klaus Mastel Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg 7 Konsequenzen für den Pflanzenschutz Dr. Jan Hinrichs-Berger Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg 9 Auswirkungen auf das Dauergrünland PD Dr. Martin Elsäßer Bildungs- und Wissenszentrum Aulendorf für Viehhaltung, Grünlandwirtschaft, Wild und Fischerei 11 Kontakt und Impressum 13 2

3 Globaler und regionaler Klimawandel in Vergangenheit und Zukunft Prof. Dr. Christian-D. Schönwiese, Institut für Atmosphäre und Umwelt, J.W. Goethe-Universität Frankfurt/Main Das Klima der Erde ist variabel in allen Größenordnungen der Zeit und des Raums, und dies aus den unterschiedlichsten Gründen. Jedoch hat im Industriezeitalter, d.h. in den letzten ca Jahren, eine im Vergleich zum Klimawandel der letzten Jahrtausende ungewöhnlich rasche und intensive Erwärmung stattgefunden. Sie lässt sich durch einen Anstieg der global gemittelten bodennahen Lufttemperatur um 0,7 C kennzeichnen. Allerdings läuft der globale Klimawandel räumlich und jahreszeitlich sehr unterschiedlich ab, so dass sich im Detail komplizierte Strukturen ergeben. Dabei treten auch regional begrenzte Abkühlungen auf. Beim Niederschlag haben wir es generell mit Umverteilungen zu tun. In Deutschland sind alle Jahreszeiten ungefähr um 1 C wärmer geworden hat sich die winterliche Erwärmung verstärkt, begleitet von einem sich ebenfalls verstärkenden Niederschlagsanstieg, während der Sommer immer trockener geworden ist. Allerdings sind selbst innerhalb einer so kleinen Region wie Deutschland die Trends unterschiedlich, so der winterliche Niederschlagsanstieg auf die westlichen und südlichen Landesteile konzentriert, der sommerliche Rückgang vor allem auf die östlichen. Im Frühling und Herbst dominieren Anstiege. Eine weiteres Problem besteht darin, dass die relativ langfristigen Trends von ausgeprägten Fluktuationen und Extremereignissen überlagert sind, wobei die Extremereignisse wegen ihrer Folgen (Todesfälle und wirtschaftliche Schäden) mit Recht besondere Beachtung finden. Beispiele dafür sind in Deutschland der extreme Hitze- und Trockensommer 2003 sowie einige Starkniederschlagsereignisse, die zu katastrophalen Hochwässern geführt haben (in jüngerer Zeit u.a. Dezember 1993 und Januar 1995, jeweils Rheinregion; Juli 1997 Oderregion; Mai 1999 Donau- und Bodenseeregion; August 2002 Elberegion; August 2005 nördliche Voralpenregion). Detaillierte Extremwertanalysen zeigen, dass wenn auch quantitativ sehr unterschiedlich die Wahrscheinlichkeit für extrem warme Monate zu- und für extrem kalte (z.b. auch Strengwinter) abnimmt. Beim Niederschlag zeigt sich aufgrund solcher Analysen eine weitaus kompliziertere Situation. So gibt es im Winter, insbesondere im Westen von Deutschland, Stationen, an denen die Wahrscheinlichkeit sowohl extrem geringer als auch extrem hoher Monatsniederschläge zunimmt, letzteres allerdings meist deutlich ausgeprägter als ersteres. Im Sommer besteht z.b. in Süddeutschland trotz langfristig abnehmendem Niederschlagstrend eine zunehmende Wahrscheinlichkeit für extreme Starkniederschläge. Letztlich muss die Extremwertstatistik für jede Station und jeden Monat separat betrachtet und interpretiert werden. Die Ursachen des Klimawandels sind nicht weniger vielfältig und kompliziert. Mit Blick auf das Industriezeitalter ist zweifellos die Tatsache wichtig, dass neben natürlichen Vorgängen der Klimafaktor Mensch immer bedeutsamer geworden ist. Das betrifft vor allem die Emission klimawirksamer Spurengase infolge der Nutzung fossiler Brennstoffe, Waldrodungen sowie landwirtschaftlicher und industrieller Produktion. In seinem jüngsten Statusbericht kommt das UN Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2007) daher aufgrund einer Vielzahl von Klimamodellrechnungen zu dem Ergebnis, dass insbesondere die globale Erwärmung der letzten Jahrzehnte nur durch solche anthropogenen Einflüsse erklärbar ist. 3

4 Wesentlich unsicherer als die Rekonstruktion und Interpretation des Klimawandels der Vergangenheit ist der Blick in die Zukunft. Da nämlich viele natürliche Vorgänge nicht oder kaum vorhersagbar sind, beschränkt man sich üblicherweise auf den anthropogenen Spurengaseinfluss, definiert vor allem aufgrund von möglichen Energiepfaden alternative Szenarien der Spurengasemission und berechnet, wiederum mit Hilfe von Klimamodellen, welcher Klimawandel unter solchen Voraussetzungen möglich erscheint. Das Ergebnis sind keine definitiven Vorhersagen in Zeit und Raum, sondern die Statistik des Klimawandels, ermittelt über i.a. einige Jahrzehnte, jeweils unter der Voraussetzung, dass das dabei benutzte Szenario realistisch ist. Und selbst dabei ergibt sich bei Nutzung verschiedener Modelle eine gewisse Bandbreite der klimatologischen Aussagen. Noch mehr differieren i.a. die zugehörigen regionalen Strukturen des Klimawandels. Unter diesen Einschränkungen seien exemplarisch die Projektionen ( gegenüber ) skizziert, die mit Hilfe des Modells REMO des Hamburger Max-Planck- Instituts für Meteorologie für Deutschland errechnet worden sind: Weitere Erwärmung in allen Jahreszeiten, die im Jahresmittel in etwa 2,5-3,5 C ausmacht; Maxima mit über 4 C Erwärmung im Süden und Winter. Regional unterschiedliche Niederschlagsumverteilungen, Winter Zunahmen um %, Sommer Rückgänge ähnlichen Ausmaßes; Frühling und Herbst moderate Zunahmen. Häufigere und teilweise auch intensivere Extremereignisse wie insbesondere Hitze- /Trockensommer sowie winterliche (und herbstliche) Starkniederschläge (mit Überschwemmungsgefahr, dies zum Teil auch im Sommer). Die Hageltendenzen sind unklar. Beim Wind sind wohl keine markanten Trends zu erwarten. Winterliche und herbstliche Sturmwetterlagen könnten sogar seltener werden, weil die Sturmbahnen dazu neigen, sich polwärts zu verlagern. In der Konsequenz ergeben sich daraus im wesentlichen die Forderungen nach Anpassung an den nicht mehr vermeidbaren Klimawandel der nächsten Jahrzehnte und seine Folgen, nach Klimaschutzmaßnahmen, um den darüber hinaus gehenden Klimawandel in hoffentlich noch erträglichen Grenzen zu halten und nach weiterer Klimaforschung im Grundlagen- und anwendungsorientierten Bereich, um die noch offenen Fragen zu beantworten bzw. signifikante Fortschritte in den quantitativ-regionalen Aussagen zu erzielen. 4

5 Auswirkungen des Klimawandels auf die pflanzliche Erzeugung in Baden-Württemberg Dr. Holger Flaig, Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg, Karlsruhe Die Modelle REMO und WETTREG errechnen Projektionen der Klimaentwicklung für Deutschland. Doch wie wird es in Baden-Württemberg aussehen? Im Projekt KLARA (Klimawandel Auswirkungen, Risiken und Anpassung; ) wurde eine Analyse der Klimaentwicklung für die letzten 50 Jahre und eine Projektion der Klimasituation für den Zeitraum um 2050 herum für das Land Baden-Württemberg vorgenommen. Die Ergebnisse zeigen, dass auch bei uns der Klimawandel bereits im Gange ist. Im Zeitraum : ist die Jahresmitteltemperatur je nach Region um 0,6 1,5 C angestiegen, sind die Frosttage im Mittel um bis zu 30 Tage pro Jahr zurückgegangen, haben die Sommertage im Mittel um bis zu 20 Tage pro Jahr zugenommen, haben die Jahresniederschläge um bis zu 250 mm zugenommen (Schwarzwald), sind bis zu 11 Tage mit Starkniederschlag im Jahr hinzu gekommen (Schwarzwald). Für den Zeitraum prognostizieren die Berechnungen gegenüber der Bezugsperiode : einen weiteren Anstieg der Jahresmitteltemperatur um 1,2-1,8 C, eine weitere Abnahme der Frosttage und eine Zunahme der Sommertage, eine Zunahme der Winter- und eine Abnahme der Sommerniederschläge, zumindest für die meisten Regionen des Bundeslandes. Die verschiedenen regionalen Projektionen sind zwar mit erheblichen Unsicherheiten behaftet, zeigen jedoch einen einheitlichen Trend (s. Beitrag von SCHÖNWIESE): Es wird nochmals deutlich wärmer, vor allem im Winter. In der Vegetationsperiode wird vermutlich weniger Niederschlag fallen. Mit einer Zunahme der Häufigkeit und eventuell der Intensität von Extremereignissen muss gerechnet werden. Mit ursächlich für die Klimaveränderungen ist der CO 2 -Gehalt der Atmosphäre. Er hat von weniger als 280 ppm in vorindustrieller Zeit auf mittlerweile 385 ppm zugenommen. Je nach Emissionsszenario und Klimamodell werden bis zum Jahre 2100 CO 2 -Konzentrationen zwischen 540 und 970 ppm erwartet. Das in Modellen häufig verwendete so genannte A1B-Szenario rechnet mit etwa 700 ppm CO 2. Was bedeutet eine höhere CO 2 -Konzentration? Durch höhere CO 2 -Konzentrationen wird die Photosynthese gesteigert und mehr Kohlenstoff assimiliert (CO 2 -Düngeeffekt). Dadurch kann mehr Biomasse und auch mehr Ertrag gebildet werden. Hinzu kommt, dass die Spaltöffnungen der Blätter nicht so weit geöffnet werden müssen. Daher wird die Verdunstung von Wasser (Transpiration) reduziert und der Wasserhaushalt von Pflanze und Boden geschont. Felduntersuchungen mit erhöhtem CO 2 -Gehalt der Umgebungsluft ergaben je nach Kultur Ertragssteigerungen von etwa %. Der Wasserverbrauch sinkt. Im Versuch lag bei Winterweizen und -gerste der Anteil des pflanzennutzbaren Bodenwassers im Mittel über die Vegetationsperiode um ca. 5 % höher. Was bedeutet eine höhere Temperatur? 5

6 Der Anstieg der Temperatur im Zuge des Klimawandels kann in unseren Breiten Risiken und Chancen bedeuten. Die Vegetationsperiode hat sich bereits seit 1970 um etwa 10 Tage verlängert und wird sich weiter verlängern; vor allem das Frühjahr setzt durch milde Winter immer früher ein. In Gegenden, in denen die gegenwärtige Temperatur limitierend für das Pflanzenwachstum ist, können die Erträge steigen. Wärmeliebendere Kulturen bzw. Sorten können angebaut werden. Die Anbaugrenzen verschieben sich nach Norden bzw. in höhere Lagen der Bergregionen. Allerdings muss weiter mit Spätfrösten gerechnet werden, auch wenn sie seltener werden mögen. Auch müssen physiologische Bedürfnisse beachtet werden: Viele Kulturpflanzen benötigen einen Kälteperiode bzw. eine bestimmte Tageslänge zur Induktion der Blütenbildung. Insofern wird weiterhin manches Gemüse, Obst und manche Weinsorte des Mittelmeerraums nicht ohne Weiteres bei uns gedeihen. Bei Temperaturen über dem physiologischen Optimum allerdings verringert eine stärkere Atmung einen Teil der Kohlenstoffgewinne durch die Photosynthese. So genannte C 4 - Pflanzen wie Mais kommen damit besser zurecht als so genannte C 3 -Pflanzen wie Weizen. Ihr Photosyntheseoptimum liegt bei höheren Temperaturen, so dass hier u.u. Verschiebungen in der Konkurrenzkraft und damit des Anbauumfangs auftreten könnten. Der Entwicklungsverlauf von Getreide und anderen Kulturarten wird über Wärmesummen gesteuert, d.h. je wärmer die Tage mit Temperaturen über dem kulturspezifischen Minimum (in der Regel > 5 C), desto weniger Tage werden zur Reife benötigt. Höhere Temperaturen führen zu einer Verkürzung der Entwicklung, so auch der Kornfüllungsphase, und damit voraussichtlich zu einem geringeren Ertragspotenzial. Ergebnisse aus Baden-Württemberg ergaben einen Ertragsverlust von 8 % pro Grad Erhöhung der Mitteltemperatur zwischen März und Juli in einem Bereich von C. Hier sind besonders die ohnehin warmen Regionen des Landes wie die Oberrheinebene betroffen. Abgesehen von Mitteltemperaturen sind auch hohe Temperaturen (> 30 C) abträglich. In sensiblen Entwicklungsphasen wie der Blütenentfaltung verringern sie direkt den späteren Ertrag, ansonsten können sie die Qualität des Ernteguts (Proteingehalt, -zusammensetzung, Klebereigenschaften) beeinträchtigen. Generell wird das Wetter von Jahr zu Jahr und Region zu Region variabler werden, Extremwerte sind häufiger zu erwarten. Dadurch steigt das Risiko für Höhe und Qualität des Ertrags. Hohe Temperaturen besonders in Herbst, Winter und Frühjahr beschleunigen auch die Entwicklung von Unkräutern, manchen Pflanzenkrankheiten und Schädlingen (s. Beitrag von HINRICHS-BERGER). Die Vorwinterentwicklung von Wintersaaten könnte zu schnell ablaufen, die Anfälligkeit gegenüber Schädlingen steigen und die Entwicklung der Winterhärte beeinträchtigt werden. Darüber hinaus steigt bei Zunahme der Temperatur die Verdunstung von Wasser aus Pflanzen und Boden (Evapotranspiration) exponentiell an. Das heißt, selbst bei gleichbleibenden Niederschlägen wird mehr Wasser verbraucht. Was bedeutet weniger Wasser? Wenn wie prognostiziert in der Vegetationsperiode künftig weniger Niederschläge fallen sollten, wird die Wasserversorgung zum entscheidenden Faktor. Auch die potentiell positiven Ertragswirkungen höherer CO 2 -Konzentrationen und gemäßigt höherer Temperaturen können nur dann zum Tragen kommen, wenn die Wasserversorgung nicht limitierend wirkt. Die künftige Produktionstechnik wird die Wassereffizienz in den Vordergrund stellen müssen. Die pflanzliche Erzeugung in Baden-Württemberg steht vor Herausforderungen: Die Chancen durch mehr CO 2 und Wärme im Acker-, Obst-, Gemüse- und Weinbau nutzen, die Risiken durch Hitze, Trockenheit, Schädlings- und Unkrautdruck sowie Erosion durch Starkregen mindern. Auf den Prüfstand müssen: Pflanzenzüchtung, Kulturarten und Sortenwahl, Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Wasserversorgung, Düngung und Pflanzenschutz (s. auch Beitrag von MASTEL). 6

7 Mögliche Anpassungsreaktionen der Landwirtschaft in Baden-Württemberg - Konsequenzen für den Pflanzenbau - Klaus Mastel, Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg, Außenstelle Rheinstetten-Forchheim Der Klimawandel ist nicht mehr umstritten, wir stecken mitten drin. Was erwartet uns in Baden-Württemberg. Werden wir Tropenmais und Hirsen im Rheintal anbauen? Mit dieser Aussage einer Turbovegetation könnten wir dem Klimawandel sehr viel Gutes abgewinnen. Wir werden aber auch anderes erleben: Hagel und Stürme, lang anhaltende Hitzeund Trockenperioden, Begleiterscheinungen des Klimawandels, auf die wir im Ackerbau zu reagieren haben. Daher ist zu prüfen, ob und welche pflanzenbaulichen Maßnahmen (Artenwahl und Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Aussaat (-menge, -zeitpunkt), Sortenwahl, Düngung und Beregnung) mittel- und langfristig dem Klimawandel, insbesondere auf Wetterextreme, anzupassen sind. Fruchtfolge und Artenwahl: C 3 -Pflanzen, d.h. alle Getreidearten, Raps, Rüben oder Kartoffeln wachsen mit zunehmenden Temperaturen schlechter als die wärmeliebenden C 4 - Pflanzen. Generell wird der Anbau von Mais, Sonnenblumen, Sojabohnen und Durumweizen zunehmen. Im Biomasseanbau wird das Spektrum durch schnellwachsende und wassereffiziente Arten wie Sudangras oder Zuckerhirse ergänzt. Durch den verstärkten Anbau von Winterungen (Winterhafer, Wintererbsen und ackerbohnen) wird die Winterfeuchte effizienter genutzt und die Erosionsgefahr verringert. Der Anbau von zwei Hauptkulturen je Vegetationsperiode wird an warmen Standorten möglich, wenn genügend Wasser aus Niederschlägen und/oder Beregnung zur Verfügung steht. Der Zwischenfruchtanbau ist zur Minderung von Erosion und N-Austrag ins Grundwasser beizubehalten, wobei mit Auflaufproblemen bei Aussaat sofort nach Ernte der Hauptfrucht zu rechnen ist. Bodenbearbeitung: Konservierende, nicht wendende Verfahren mindern die Erosion, Verschlämmung, Evaporation und die Überhitzung oberflächennaher Bodenschichten, sie erhöhen die Infiltration und Wasserspeicherkapazität des Bodens. Dabei ist häufig ein stärkerer Befall mit Fusarium, Fußkrankheiten, Schnecken und eine stärkere Verunkrautung zu beobachten. Mit der Umstellung von der Pflug- zur Mulch- bzw. Direktsaat sind praktisch alle anderen ackerbaulichen Maßnahmen anzupassen. In Baden-Württemberg werden Mulchsaatverfahren auf bereits mehr als ha erfolgreich praktiziert. Aussaat: Im Frühjahr wird die Aussaat von Sommerungen früher möglich und sinnvoll sein, um Ertragsverluste durch Trockenheit im Sommer zu minimieren. Winterungen werden im Herbst eher später gesät, um insbesondere den Befallsdruck mit Krankheiten, Schädlingen und Unkräutern bzw. Ungräsern so gering wie möglich zu halten. Sortenwahl: Im Rheintal baut die Praxis bereits frühe Weizensorten an, die schnell abreifen und somit der Hitze im Sommer entkommen ( escape-effekt ). Bei Mais kommen spät abreifende Sorten mit einem höheren Ertragspotenzial in Betracht. Um den Fusariumbefall zu minimieren, müssen die Sorten am jeweiligen Standort Mitte Oktober geerntet werden können. Grundsätzlich nehmen die Anforderungen an die Sorteneigenschaften zu. Es ist auf Hitze- bzw. Trockenstresstoleranz (Wurzelentwicklung) sowie auf die Erhöhung des Ertragspotenzials zur Nutzung des CO 2 -Effektes Wert zu legen. Die erwartete Zunahme an Krankheiten und Schädlingen sowie die zunehmenden Ozonkonzentrationen stellen neue Herausforderungen an die Resistenzzüchtung dar. 7

8 Düngung: Die Düngung hat sich an veränderte Bedingungen bei Nährstoffbedarf (realisierbare Erträge und Qualitäten) und Nährstofffreisetzung (im Frühjahr frühere Mineralisierung) anzupassen. Für die Wassernutzung unter Trockenstress ist die Kaliversorgung und zur Ausbildung des Wurzelsystems insbesondere die Phosphor- und Manganversorgung sicherzustellen. Beregnung: Das Angebot an pflanzenverfügbarem Wasser, das während der Vegetationszeit zur Verfügung stehen muss, wird in Zukunft zum wichtigsten Produktionsfaktor. Daher ist auch weiterhin mit einer Zunahme der Ackerflächen mit Beregnung bzw. Bewässerung zur Ertrags- und Qualitätssicherung zu rechnen, sofern Wasser mit vertretbarem Aufwand zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere im Oberrheingraben der Fall; hier finden wir die größten Süßwasserreserven Mitteleuropas. Nicht nur wegen des Klimawandels, sondern auch auf Grund der derzeitigen Erzeugerpreisentwicklung wird sich trotz zunehmender Energiekosten (Dünger- und Trocknungskosten) die Beregnung immer häufiger wirtschaftlich darstellen. Zum einen muss sich die Landwirtschaft nachhaltig an den Klimawandel anpassen, zum anderen kann und wird sie einen Beitrag zur Minderung klimarelevanter Gase, z.b. durch die Erzeugung von Biomasse zur energetischen Verwertung leisten. Die höchsten Energieerträge je Flächeneinheit sind über die Erzeugung trockener Biomassen (Ganzpflanzengetreide, Miscanthus) oder über die Biogaserzeugung aus Silomais zu erzielen. Bei schnellwachsenden Hölzern wird ein geringerer Energieertrag wegen der relativ hohen Wassergehalte im Erntegut errechnet. Die Erzeugung von Biodiesel aus Rapsöl und Äthanol aus Getreide weist mit Abstand die geringsten Energieerträge pro ha auf und ist damit aus volkswirtschaftlicher Sicht als problematisch anzusehen. Zusammenfassung: Die versch. Elemente des Klimawandels können ertragssteigernd (CO2) oder ertragsmindernd wirken, sie interagieren. Klimawandel und dessen Auswirkungen zeigen sich nur langsam, aber stetig. In der Landwirtschaft wird es zu den genannten Anpassungsprozessen kommen. Wasser wird zum entscheidenden Produktionsfaktor. Aber der biologisch-technische Fortschritt geht weiter, auch die Rahmenbedingungen des Marktes, Kosten (insbesondere für Düngemittel und Energie) oder Erzeugerpreise, der Anbau nachwachsender Rohstoffe und die Agrarpolitik ändern sich. Diese Änderungen werden die Wirkungen des Klimawandels und die Notwendigkeit, pflanzenbauliche Maßnahmen anzupassen, kompensieren oder überkompensieren, abmildern oder verstärken. 8

9 Mögliche Anpassungsreaktionen der Landwirtschaft in Baden-Württemberg - Konsequenzen für den Pflanzenschutz - Dr. Jan Hinrichs-Berger, Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg, Außenstelle Stuttgart Klima und Witterung haben vor allem über die Niederschlagsmenge und -verteilung im Jahresverlauf, die Temperatur im Jahresgang und die Einstrahlungsintensität der Sonne Einfluss auf den Pflanzenschutz. Während das Klima das durchschnittliche Wetter an einem Ort über einen längeren Zeitraum beschreibt, stellt die Witterung den Ablauf von Wettererscheinungen über einen relativ kurzen Zeitraum dar. Das Wetter schwankt also mehr oder weniger stark um Durchschnittswerte, während der Klimawandel vergleichsweise langsam abläuft. Im Hinblick auf den Pflanzenschutz beeinflusst das Klima unter anderem die prinzipielle Möglichkeit eines Schaderregers, sich langfristig an einem bestimmten Ort zu etablieren. Das Wetter bestimmt dagegen kurzfristig, etwa durch eine Feuchteperiode, ob ein Schaderreger zu einem bestimmten Zeitpunkt die Möglichkeit hat, eine Wirtspflanze zu infizieren. Damit überlagert im Pflanzenschutz die Witterung sehr stark den Einfluss des Klimas. Das spiegeln die von Jahr zu Jahr sehr unterschiedlichen Meldungen über das Auftreten von Schaderregern wider. Komplexe Prozesse erlauben es nicht ohne Weiteres, klimabedingte Veränderungen im Pflanzenschutz detailliert zu prognostizieren. Pflanzen erleiden durch biotische (Krankheiten, Schädlinge, Unkräuter) und abiotische Faktoren (Witterung, Bodenbedingungen, Agrartechniken) Schäden. So wird bei den wirtschaftlich wichtigen Kulturen weltweit nur etwa ein Drittel des unter optimalen Bedingungen möglichen Ertrags geerntet. Ein kleiner Teil geht durch Krankheiten, Schädlinge und Unkräuter verloren. Mehr als 50 % des potentiellen Ertrags gehen jedoch zulasten abiotischer Faktoren und hier vor allem Dürre und Hitze. Die abiotischen Schadursachen führen nicht nur zu direkten Pflanzenschäden, sondern sie schaffen über eine Schwächung der Pflanze oft erst die Voraussetzungen für einen Schaderregerbefall. Im Zuge des Klimawandels ist in Baden-Württemberg mit einer deutlichen Zunahme der abiotischen Schäden zu rechnen. So werden sicherlich die Schäden durch schwere Stürme, Gewitter und Hagelereignisse in der Land- und Forstwirtschaft zu nehmen. Die intensivere Sonneneinstrahlung wird verstärkt zu Sonnenbrand auf Früchten und sogenannten physiologischen Blattflecken (z. B. Gerste) führen, und sie wird möglicherweise eine Zunahme der Mutationsrate bei Pflanzen und Schaderregern bedingen. Bezüglich der Krankheitserreger ist bei einem Temperaturanstieg im Winterhalbjahr mit einer stärkeren Ausbreitung von Viruskrankheiten zu rechnen. Zum einen sind die Vektoren (Virusüberträger) bis in den Herbst hinein und ab dem zeitigen Frühjahr aktiv und ü- bertragen Viren auf die empfindlichen Jungpflanzen. Die Blattläuse als wichtigste Virusvektoren vermehren sich darüber hinaus während des Winters kontinuierlich ungeschlechtlich (anholozyklisch) und verbreiten dann mit ihrer großen Zahl im Frühjahr die Viren. Darüber hinaus überleben die frostempfindlicheren virusinfizierten Pflanzen die wärmeren Winter leichter, so dass sie im Frühjahr ein großes Virusreservoir darstellen. Letztes Jahr trug das durch Blattläuse übertragene Gelbverzwergungsvirus durch teilweise starken Befall dazu bei, dass die Erträge bei Wintergerste stark schwankten und 10 bis 15 % unter dem Vorjahr blieben. Durch einen zunehmend wärmeren und feuchteren Winter werden die auf Niederschlag bzw. Feuchtigkeit angewiesenen Pilze (Septoria, Rhynchosporium, Phoma, Phytophthora etc.) begünstigt. Durch Trockenperioden im anschließenden Frühjahr und Sommer kann 9

10 die Weiterentwicklung dieser Schadpilze jedoch gestoppt werden. Gefördert werden dann die Wärme liebenden Pilze wie die Getreideroste, der Cercospora-Blattfleckenerreger der Rübe, der Esskastanienkrebs und die Schwarzfäule der Rebe. Eine derartige Situation haben wir im Winter/Frühjahr 2006/2007 in Baden-Württemberg verzeichnet. Der Einfluss des Klimawandels auf die Schädlinge stellt sich ebenfalls sehr vielgestaltig dar: So kommt es zu einer Verschiebung der Verbreitungsgrenze nach Norden und in die Höhenlagen (z. B. Maiszünsler, Baumwollkapselwurm, Fruchtfliegen, Mittelmeernelkenwickler), zur Entwicklung zusätzlicher Generationen im Jahreszyklus (z. B. Maiszünsler, Kartoffelkäfer, Getreidehähnchen), zu steigenden Überlebensraten in milden Wintern (z. B. Blattläuse, Nacktschnecken), zur zunehmenden Besiedlung des Freilandes vom Gewächshaus aus (z. B. Thripse, Wurzelgallenälchen) sowie zum leichteren Befall witterungsbedingt vorgeschädigter Pflanzen (z. B. an Trockenheit leidende Bäume anfälliger für Borkenkäfer). Neue Schaderreger wie der Westliche Maiswurzelbohrer und der Eichenprozessionsspinner können bzw. konnten unter den veränderten Umweltbedingungen Fuß fassen. Gerade der in der Oberrheinebene so wichtige Mais hat bei ungenügender Vorsorge und Bekämpfung in den letzten Jahren unter starkem Befall durch den Maiszünsler gelitten. Bei diesem Schädling ist die Ausbildung einer zweiten Generation im Jahr auch in Deutschland nur noch eine Frage der Zeit. Der wie der Zünsler aus Amerika stammende Maiswurzelbohrer wurde 2007 erstmals auch in Baden-Württemberg nachgewiesen, was zu umfangreichen Bekämpfungs- und Quarantänemaßnahmen führte. Die milden Winter begünstigen auf Seiten der Unkräuter die Herbstkeimer (z. B. Ackerfuchsschwanz, Klettenlabkraut, Taubnessel) und erhöhen die Durchwuchsproblematik für Kartoffel und Mais, da diese über Winter nicht erfrieren. Unkräuter mit unterirdischen Speicher- und Überdauerungsorganen wie Distel und Quecke spielen bei längeren Trockenperioden im Frühjahr und Sommer ihren Selektionsvorteil aus. Genauso sind Wärme liebende Unkrautarten wie Hirse, Melde, und Franzosenkraut durch wärmere und trockenere Sommer begünstigt. Parasitische Samenpflanzen wie Sommerwurz (Orobanche) und Hexenkraut (Striga) bisher eher in den Subtropen zuhause könnten künftig auch bei uns zu einem Problem werden. Der Pflanzenschutz wird auf den Klimawandel reagieren. So ist durch die verlängerte Vegetationsperiode, die die Entwicklung der Schaderreger begünstigt, mit einem verstärkten Einsatz von Pflanzenschutzmitteln vor Winter zu rechnen. Häufigere Starkregenereignisse mit entsprechenden Wassererosionen bergen das Risiko, dass mehr Pflanzenschutzmittel aus der Behandlungsfläche in Oberflächengewässer ausgetragen werden. Trockenheit, hohe Temperaturen und starke Sonneneinstrahlung vermindern darüber hinaus die Wirkung von Pflanzenschutzmitteln. So sinkt die Wirkstoffaufnahme aus dem Boden bei Trockenheit und durch ausgeprägte Wachsschichten über die Pflanzenoberfläche. Hohe Temperaturen und intensive Lichteinstrahlung führen zu einem schnelleren Abbau von Pflanzenschutzmitteln, so dass ihre Wirkung rascher nachlässt. Insgesamt wird es tendenziell zu einer Verschiebung der Schadursachen in Richtung der nicht-parasitären Schäden kommen. Der Schutz vor diesen abiotischen Schäden beispielsweise durch Hagelschutznetze oder Überdachungen wird an Bedeutung gewinnen. Bei den Schaderregern ist nicht mit einer absoluten Zu- oder Abnahme zu rechnen, vielmehr wird es Verschiebungen zwischen den Arten geben, die dazu führen, dass einige an Bedeutung verlieren, andere an Relevanz gewinnen oder gänzlich neu auftreten. Der Pflanzenschutz hat das Auftreten neuer Schaderreger zu überwachen und sich durch weiterentwickelte Diagnose-, Prognose- und Pflanzenschutzverfahren auf die neuen Gegebenheiten einzustellen. Zwar werden die Wetterextreme dafür sorgen, dass die Erträge quantitativ und qualitativ stärker schwanken, insgesamt gesehen erscheint jedoch das Risiko des Klimawandels aus Sicht des Pflanzenschutzes für die Landwirtschaft in Baden- Württemberg gut beherrschbar. 10

11 Mögliche Anpassungsreaktionen der Landwirtschaft in Baden-Württemberg - Auswirkungen auf das Dauergrünland - Priv.Doz. Dr. Martin Elsäßer, Bildungs- und Wissenszentrum Aulendorf für Viehhaltung, Grünlandwirtschaft, Wild und Fischerei Die gute Nachricht zuerst. Es wird auch im nächsten Jahrhundert noch Grünland geben, zumindest werden die Auswirkungen des Klimawandels an etwaigem Verschwinden von Dauergrünland nicht ursächlich beteiligt sein. Allerdings wird sich in Abhängigkeit von den Standorten das Aussehen und die Zusammensetzung des Grünlandes sehr wohl verändern. So wie es sich, möglicherweise optisch und stofflich unbemerkt, auch in den letzten Jahrzehnten verändert hat, denn bereits seit 1800 stiegen die Emissionen der Treibhausgase (CO 2, CH 4, NO 2, CFCs) aus der Industrie, Verkehr, intensiver Landwirtschaft etc. an. Nicht alle Aspekte des Klimawandels haben aber eine unmittelbare Auswirkung auf Grünland. Unmittelbar wirken sich aus: Angestiegene CO 2 -Gehalte Gestiegene Temperaturen Wechsel in Häufigkeit und saisonaler Verteilung der Niederschläge Gestiegene Windgeschwindigkeiten im Winter steigende Häufigkeit von Wetterextremen (Fluten, Stürme, Trockenheiten) Anstieg des Meeresspiegels. Das alles kann auch zu Veränderungen in der Landnutzung, einer reduzierten Vegetationsbedeckung und dem Verlust von Kohlenstoffsenken und ansteigender Versteppung und Urbanisation führen. Ein wesentlicher Unterschied von Dauergrünlandbeständen zu Ackerpflanzenkulturen liegt in der möglichen Variation eines Pflanzenbestandes als einer Gemeinschaft unterschiedlicher pflanzlicher Individuen. Es ist anders als im Ackerland nicht damit zu rechnen, dass alle Pflanzen eines Grünlandbestandes auf sich verändernde klimatische Rahmenbedingungen gleich reagieren. Es gibt also nicht nur individuelle Reaktionen der Einzelpflanzen oder einzelner Spezies, sondern auch Reaktionen der Gesamtheit der Bestände. Deshalb sind einerseits: 1. die direkten Wirkungen 2. die indirekten Wirkungen 3. und die Kombinationswirkungen des gesamten Pflanzenbestandes zu beachten. Grünlandpflanzen reagieren auf die Erhöhung der CO 2 -Konzentration durch Stimulation der Photosynthese, durch eine bessere Wassernutzungseffizienz und meist auch durch eine Erhöhung der Biomasseproduktion. Infolge der zumindest in einigen Gebieten Baden- Württembergs prognostizierten Zunahme der Temperaturen und der damit verbundenen Trockenheit wird sich die Zusammensetzung der Pflanzenbestände ändern. Pflanzen mit tiefreichendem Wurzelsystem werden sich gegenüber flachwurzelnden deutliche Konkurrenzvorteile verschaffen können. Es kommt auch zu einer Zunahme trockenheitsverträglicher Arten, das sind meist solche, die sich mittels einer dicken Kutikula schützen und deren Verdaulichkeit und Energiewert sich dementsprechend eher negativ entwickelt. Die Auswirkungen auf bewirtschaftetes landwirtschaftliches Grünland sind derzeit im einzelnen nicht abschätzbar, weil die Anpassungsfähigkeit generell hoch ist. Abgesehen vom Wechsel in der botanischen Zusammensetzung werden evtl. alternative Leguminosen stärkere Verwendung finden. Ebenso ist mit Effekten auf Erträge und die Qualität der Fut- 11

12 teraufwüchse zu rechnen und nicht zu unterschätzen, es wird Auswirkungen auf die Weideperiode und tierische Produktion geben und Landwirte müssen sich evtl. an andere, noch zu entwickelnde Veränderungen in der Bewirtschaftung gewöhnen. Generell sind die Auswirkungen des Klimawandels standortspezifisch zu betrachten. Wenn die Prognosen stimmen, dann werden einige Gebiete in Baden-Württemberg in Zukunft trockener, andere dagegen feuchter werden. Die sich daraus ergebenden Effekte können aber nur in genauen Untersuchungen erfolgen. So stellte Hopkins (2006) in GB fest, dass die TM-Erträge von Gras relativ zum Umgebungs - CO 2 -Gehalt und Temperatur (keine Wasserbegrenzung) wie folgt reagieren: Erhöhte T (Umgebung + 3 C): + 30 % Ertrag Erhöhtes (+ 235 ppmv) CO 2 : + 46 % Ertrag Erhöhte T plus CO 2 : + 56 % Ertrag Der gleiche Autor erwartet als Auswirkungen auf Wirtschaftsgrünland in NW Europa: Höhere Produktion von Leguminosen gegenüber den mit Stickstoff gedüngten Gräsern den Zwang sich an Sommertrockenphasen anzupassen (Einsatz von Futter- konserven, Mais) Gestiegene Probleme bei der Weidehaltung in feuchtem Herbst und Frühjahr bzw. in sehr trockenen Sommern oder auf spezifischen Trockengebieten (Südhanglagen im Schwarzwald, Bauland) evtl. gestiegene N-Auswaschungen durch Regenereignisse zu ungewohnten Zeiten und auch in der Folge davon ungeklärte Auswirkungen auf die N-Mobilisierung in den Böden. Als Resultate aus dieser von Hopkins durchgeführten Modellierung liessen sich erwarten: Milchproduktion % höhere Graserträge im Jahre Größere Vorteile für Leguminosen (esp. Rotklee und Luzerne). Fleischerzeugung. Höhere TM-Erträge bei Silage, Reduktion bei den Weidetagen. Mehr konserviertes Futter nötig. Mittelgebirge. Höhere Futtererträge (10-25 %). Weniger Weidetage. Weissklee profitiert. Futterqualität. Geringe Effekte, obwohl die Qualität durch Leguminosen verbessert wird. Höhere Silageverluste durch Veratmung. Als praktische Reaktion werden sich sowohl Landwirte als auch Berater auf die veränderten Verhältnisse einstellen und sich noch starker als bisher in ihrer Bewirtschaftung an den Potentialen der Standorte anpassen müssen. 12

13 Kontakt Prof. Dr. Christian-D. Schönwiese J.W. Goethe-Universität Institut für Atmosphäre und Umwelt Postfach Frankfurt/Main Tel.: 069 / Mail: schoenwiese@meteor.uni-frankfurt.de Dr. Holger Flaig Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg Neßlerstr Karlsruhe Tel.: 0721 / Mail: Holger.Flaig@ltz.bwl.de Klaus Mastel Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg Außenstelle Rheinstetten-Forchheim Kutschenweg Rheinstetten-Forchheim Tel.: 0721 / Mail: Klaus.Mastel@ltz.bwl.de Dr. Jan Hinrichs-Berger Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg Außenstelle Stuttgart Reinsburgstr Stuttgart Tel.: 0721 / Mail: Jan.Hinrichs-Berger@ltz.bwl.de PD Dr. Martin Elsässer Bildungs- und Wissenszentrum Aulendorf für Viehhaltung, Grünlandwirtschaft, Wild und Fischerei Atzenberger Weg Aulendorf Tel: / Mail: Martin.Elsaesser@lvvg.bwl.de IMPRESSUM Herausgeber: Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg (LTZ) Neßlerstr Karlsruhe Tel.: 0721 / Fax: 0721 / poststelle@ltz.bwl.de Internet: Bearbeitung und Redaktion: LTZ Augustenberg Dr: Holger Flaig Tel.: 0721 / Ref. 12: Agrarökologie Auflage: Druck: 300 Ex. MLR Stand: März