Herausforderungen für eine zukunftsfähige, nachhaltige Landwirtschaft

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1 Herausforderungen für eine zukunftsfähige, nachhaltige Landwirtschaft Prof. Dr. Karl-Otto Wenkel Z ALF Müncheberg Institut für Landschaftssystemanalyse

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3 Herausforderungen für die Landwirtschaft Tank oder Teller? Bevölkerungswachstum Bevölkerung in Mrd landwirtschaftliche Fläche pro Kopf [m²] steigender Fleischkonsum Energie aus Fleisch etc. / Kopf &Tag [kcal] Frankreich Brasilien China Indien USA Deutschland BSP/Kopf [1.000 USD] 1 steigender Bedarf an Bioenergie % [Mio. t; % p.a.] 44 5 Mais Weizen Ölsaaten (Quelle: OECD Agriculture Food Outlook 2007) Quelle: Pfeiffer, 2008

4 Quaim, 2008

5 Schumacher, 2007

6 Ziel (FAO, Bioökonomierat): Ertragssteigerung um 50% bis 2050 Quaim, 2008

7 Quaim, 2008

8 Quaim, 2008

9 Wie sieht die Situation der Landwirtschaft in Deutschland aus?

10 Bundesrepublik Deutschland

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17 aus: Top agrar, 03/2009

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19 Konzentrationen und Emissionen von CO2 seit 1970 (Messstation Mauna-Loa, Haitii) Quelle:Hamburger Bildungsserver, 2007

20 Wetterbeobachtungen Müncheberg Standort Müncheberg Jahresmitteltemperatut ( C) Jahresmitteltemperatur ( C) Jahresmitteltemperatur ( C) linearer Trend Jahr Standort Müncheberg Jahresmitteltemperatur ( C) FFT-Filter (Fast Fourier Transformation) Jahr

21 Wetterbeobachtung Müncheberg Abnahme der mittleren Jahresniederschlagsmenge in den letzten 30 Jahren von 565 mm auf 518 mm.

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23 Warnung des IPCC. Die Erde heizt sich dramatisch auf!! Am meisten gefährdet: Afrika, Asien vergleichsweise geringer betroffen: Mitteleuropa, Australien, Neuseeland.

24 Die Klimaprojektionen für Deutschland folgen dem globalen Trend (bis 2100) Anstieg der CO 2 -Konzentration in Abhängigkeit von der Region: Anstieg der Temperatur bis < 2.5 C Abnahme der Sommerniederschläge (bis - 30%) Zunahme der Winterniederschläge (bis 30%) Zunahme von Extremwerten (Hitze-, Trockenperioden, Starkregen, Stürme)

25 Radtke, 2008

26 Folgewirkungen extremer Wetterereignisse Elbehochwasser und Überflutungen landwirtschaftlicher Nutzflächen 2007 Extreme Sommertrockenheit Ertragsverluste % Dürre im April. Unwetter und sehr starke Niederschläge in der Sommerperiode Situation im August 2007 im Havelland (Ullrich, 2007)

27 Herausforderungen an Wissenschaft und Technologie in der Zukunft Wie kann unter den Bedingungen des Klimawandels und der immer knapper werdenden Ressourcen (Boden, Wasser und Düngemittel (v.a. Phosphor) eine weitere Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität (Biomasse und Ertrag) bei Erhalt der Biodiversität und Verbesserung des Natur- und Umweltschutzes erreicht werden?

28 Wege dorthin: Besseres Verständnis der Ökosystemfunktionen, insbesondere der komplexen Boden- Pflanze- Gewässer- Atmosphäre Interaktionen in Raum und Zeit. Wir benötigen wieder mehr Dauerexperimente auf der Feldversuchs- und Landschaftsskala, integrierte Forschungsansätze sowie ein auf Dauer angelegtes integriertes Landschaftsmonitoring zur Prozessbeobachtung und Früherkennung unerwünschter Effekte Leistungsfähigere Sorten, neue Anbautechnologien, neue landtechnische Maschinensysteme, Sensoren und Einsatz von IT (GPS, Elektronik und Informationssysteme) zur Prozessüberwachung und Prozesssteuerung (Precision Farming). Verbesserte und robustere mathematische Simulationsmodelle zur Klima- und Landnutzungsfolgenabschätzung in Raum und Zeit

29 Mehr Wissen Nur mit einem besseren Systemverständnis können wir nachhaltige Lösungskonzepte entwickeln!

30 Anwendungsorientierte Grundlagenforschung Schlüssel für zuverlässigere Prognosen und Anpassungsstrategien l 2006 Weigel et

31 FACE- Experimente, aufwändig, aber unverzichtbar für das Prozessverständnis und die Modellierung!! FACE- Experiment an der FAL Braunschweig Weigel, Manderscheid, 2006

32 2007 Weigel und Manderscheid,

33 Weigel und Löpmeier, 2006

34 2006 Weigel, Manderscheid und Jansen,

35 Entwicklung hochproduktiver, gleichzeitig aber natur- und umweltschonender Anbauund Managementsysteme (Umfassende Nutzung von ICT, Sensorik und Fernerkundung)

36 Ellmer, 2006

37 Die intensive Bodenbearbeitung beschleunigt die biologischen Umsetzungsprozesse und verringert langfristig den Humusgehalt der Böden CO 2 $ $ $ $ Runov, 2007

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39 Direktsaat von Silomais mit einer Zinkenschar- Sämaschine aus: Landwirtschaft ohne Pflug, Heft 3, 2007

40 Sander, 2007

41 Ammonium oriented nitrogen fertilization by injection into the soil

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43 Alternative Anbausysteme

44 Artenmischungen- ein Weg zur Erhöhung der Ertragsstabilität bei zunehmenden Wetterextremen? Leindotter-Lupinen-Gemisch Leindotter- Gersten-Gemisch

45 Einbau neuer oder in Vergessenheit geratener Pflanzen in vielfältigere Fruchtfolgen (Kombination von Nahrungs- und Futterpflanzen mit nachwachsenden Rohstoffen) Sorghum Hanf (Cannabis sativa) Ganzpflanzen getreide

46 Nutzung schnell wachsender Gehölze auf Böden schlechter Qualität zur energetischen oder stofflichen Verwertung Vetter, 2006

47 Streifenanbau von Feldgehölzen eine weitere Option für ausgeräumte Agrarlandschaften? Breitschuh, Vetter (TLL), 2006

48 Stilllegung trockener Kuppen, Erhaltung von Lebensräumen seltener Arten Berger& Pfeffer, 2004

49 Anlage landwirtschaftlich ungenutzter Schutzstreifen um Feuchtgewässer in der Landschaft

50 Ressourcenschonende teilflächenspezifische Bewirtschaftung durch Einsatz von GPS, Elektronik und neuartiger Sensorik (Precision Farming)

51 Foto: AgriCon

52 Elektronikkomponenten für Teilflächenwirtschaft Jobrechner Einzelkornsämaschine DGPS- Empfänger Jobrechner Düngerstreuer Jobrechner Schlepper Jobrechner Bodenbearbeitung Datenbus Jobrechner Pflanzenschutzspritze Jobrechner Drillmaschine LBS-Terminal Graphik Amazonen-Werke

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54 Neue technische, technologische Lösungen zur effektiven Nutzung der immer knapper werdenden Wasserressourcen

55 Wassermanagement- eine der wichtigsten Aufgaben des pflanzenbaulichen Managements Ein Ackerbauer, der in der Lage ist, Wasser dem Boden nach Bedarf zu entnehmen und zu geben, hat den höchsten Grad der Vollkommenheit erreicht Albrecht, Daniel Thaer

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57 Wassersparende, bedarfsgerechte Zusatzbewässerung

58 Situation Brandenburg 1989: 120 Tha Beregnungsfläche!!!!!

59 Verstärkter Übergang zur Tropfenbewässerung (more crop per drop)

60 Beregnungsberatungsmodell BEREST/IRRIGAMA Prognosen des Wetterdienstes Bodenfeuchtekontrollmessungen Dateneingabe- bzw. Datenkorrektur Rahmen- bzw. Steuerprogramm Modul Wetterstation Mehrschichtenbodenfeuchte- und Evapotranspirationsmodell Empfehlungsmodell (Optimierung d. Beregnungstermine und Gabenhöhen Daten- und Empfehlungsausgabe sowie Datenauswertung (Soll-Ist-Vergleich, Statistik, ) Datenspeicher

61 AET/PET 1.0 aktuelle AET/PET-Werte Entwicklungsstadium Absterben März optimal minimal AET/PET-Steuerkurve DC April 1. Mai DC mm 20 mm 1. Juni 1.Juli 1. August Zeichnungen (Pflanzen) aus: ISBN Bayer, BBA und IVA 1993

62 Erhöhung der Wassernutzungseffizienz durch teilflächenspezifische Bewässerung

63 Zukunft

64 Entwicklung Nutzung verbesserter mathematischer Simulationsmodelle zur Klima- und Landnutzungsfolgenabschätzung (Nachhaltigkeitsbewertung) bzw. als wichtige methodische Werkzeuge zur Entscheidungsunterstützung für die Landwirtschaft sowie die Landschafts- und Regionalplanung

65 Development and use of innovative models to impact assessment of land use and climate changes Usable models HERMES AGROSIM YIELDSTAT THESEUS BIOME-BGC (ZALF) SHORTCAR N-Vino EU-Rotate_N A new model, developed in the last time: MONICA Relative Ertragsänderung 2021/2050 vs. 1976/2005 im Freistaat Sachsen

66 Decision support system LandCaRe-DSS

67 Structure of the information and decision support system LandCaRe-DSS

68 Results of a scenario simulation with different climate adaptation strategies of German farmers (climate: WETTREG/A1B; climate level: 2005; -ecology; - grain yield; - economy; - N-fertilization; - irrigation)

69 Resümee: Die Landwirtschaft steht vor großen Herausforderungen. Ihr kommt im globalen Wandel eine neue Bedeutung zu. Die Bewältigung dieser Herausforderungen gelingt nur mit neuen wissenschaftlichen und technischen Innovationen. Mehr denn je sind Systemlösungen gefragt, die inter- und multidisziplinäre Forschungsstrategien verlangen.

70 Danke für Ihre Aufmerksamkeit