Ackerunkräuter im Klimawandel Herausforderungen zwischen pflanzenbaulichen Strategien und klassischem Pflanzenschutz

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1 Ackerunkräuter im Klimawandel Herausforderungen zwischen pflanzenbaulichen Strategien und klassischem Pflanzenschutz Sabine Andert, Jana Bürger & Bärbel Gerowitt Anpassungen der Landwirtschaft an den Klimawandel Tagung am 12. und 13. Oktober 2016 in Bonn UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN

2 Ackerunkräuter im Klimawandel - Herausforderungen zwischen pflanzenbaulichen Strategien und klassischem Pflanzenschutz (1) Klima im Wandel (2) Reaktionsmöglichkeiten von Pflanzen auf Klimaänderungen (3) Veränderungen & Auswirkungen auf agrarische Systeme UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 2

3 Klimaveränderungen : % % Sommerniederschläge % Winterniederschläge % 2,4 C 3,5 C 2,8 C 4,1 C Sommertemperaturen Wintertemperaturen UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 3

4 Grundprinzipien: 1. Alle Standorte und Nahrungsquellen nutzen 2. Alle Nischen optimal besiedeln 3. Fällt einer aus, sind andere sofort bereit Ökologische Nische (Umwelt-)Bedingungen, unter denen eine Art vorkommt Jahresniederschlagssumme Jahresdurchschnittstemperatur weitere Größen Boden Temperatur und Feuchte zur Keimung Landnutzung UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 4

5 Reaktionen von Pflanzen (1) Arealverschiebungen (range shifts) die Art wandert in kältere / wärmere Gebiete (2) Verschiebungen der ökologischen Nische (niche shifts) die Art ändert ihr Vorkommen im System (3) Veränderungen von Merkmalen (trait shifts) die Art ändert ihre Eigenschaften Peters und Gerowitt UNIVERSITÄT ROSTOCK AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTLICHE FAKULTÄT - PHYTOMEDIZIN

6 Range shift = Verschiebung von Arealgrenzen 1. Präsenzdaten 2. Umweltdaten OUT 1: potenz. Verbreitung heute IN:3. neue Umweltdaten OUT: 2. potenz. Verbreitung unter neuen Bedingungen UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 6

7 UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 7

8 Niche shift = Verschiebung der ökologischen Nische Einführung und Ausbreitung von Centaurea maculosa in Nordamerika - niche shift - PCA mit bioklimatischen Faktoren Broennimann et al UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 8

9 Trait shift = Verschiebung von Unkrautmerkmalen Änderung der Merkmalsausprägungen der Unkräuter Artspezifisch mit morphologischen und physiologischen Anpassungen Beispiele: Passendes Keimfenster Schnelleres Wachstum Schnellere Entwicklung Höhere Samenproduktion UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 9

10 Pflanzliche Anpassung = Reaktionsmöglichkeiten kombinieren oder mischen - range shifts - range shifts mit trait shifts - niche shifts mit trait shifts - range shifts mit niche shifts - range + traits + niche shifts

11 Pflanzenbau Feldfrüchte Pflanzenschutz Schadorganismen UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 11

12 Agrarische Reaktionen - Maisanbau - Sojaanbau in Mitteleuropa - Wechselweizen - Anpassung durch Züchtung - Anpassung durch Periodizität des Anbau Peters und Gerowitt UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 12

13 Peters und Gerowitt UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 13

14 Schadensnische (Umwelt-)Bedingungen, unter denen eine Art vorkommt und Schaden in landwirtschaftlichen Kulturen verursacht Jahresniederschlagssumme Jahresdurchschnittstemperatur McDonald et al UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 14

15 Bio-klimatologische Projektion ohne Landnutzungsänderungen McDonald et al UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 15

16 Rückkoppelung agrarische Reaktionen - Alles ist möglich (Fruchtfolge, Anbausystem, Intensität) - Unkrautbekämpfung Peters und Gerowitt UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 16

17 Bekämpfung von Cirsium arvense bei erhöhtem CO 2 (+ 250 ppm CO 2 ) Glyphosate Manuell Ziska et al. 2004

18 Rückkoppelung agrarische Reaktionen - Alles ist möglich (Fruchtfolge, Anbausystem, Intensität) - Unkrautbekämpfung Herbizidwirkung wird verändert / schlechter Peters und Gerowitt UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 18

19 UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 19

20 Wenn Maisanbau zunimmt...nehmen Maisunkräuter zu. Wenn es wärmer wird..nehmen wärmebedürftige Arten zu. Wenn es wärmer wird und Maisanbau zunimmt.nehmen wärmebedürftige Maisunkräuter stark zu. Beispiele Digitaria-Arten Setaria-Arten Amaranth-Arten Chenopodium-Arten u.v.a.m

21 Wenn Trockenphasen überstanden werden müssen..nehmen Tiefwurzler zu. Wenn es trockener wird und Bodenbearbeitung abnimmt.nehmen Tiefwurzler stark zu. Wenn Herbizide schlechter wirken.nehmen Managementprobleme zu. Beispiele Cirsium arvense u.a.

22 Wenn Winterfeldbau sinnvoll wird...haben schnelle Ganzjahreskeimer und entwickler zunächst große Vorteile. Wahrscheinlich ziehen andere Arten nach. Wenn Herbizide schlechter wirken.nehmen Managementprobleme zu. Beispiele Poa annua Capsella bursa-pastoris Stellaria media u.a.

23 (1) Klima im Wandel Regionale Unterschiede Änderung Muster (2) Reaktionsmöglichkeiten von Pflanzen auf Klimaänderungen Anpassungen (3) Veränderungen & Auswirkungen auf agrarische Systeme Arten Schädigung Wechselwirkungen zwischen Pflanzenbau und Pflanzenschutz UNIVERSITÄT ROSTOCK FAKULTÄT AGRAR- UND UMWELTWISSENSCHAFTEN 23