Der fünfte Bericht des UN-Klimarats (www.

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1 Dr. Holger Flaig Klimawandel und Landwirtschaft: Vulnerabilitäten und Anpassungsstrategien Abbildung 1 Regionale Differenzierung der Anzahl der Tropentage im Jahr in Baden-Württemberg für die nahe und ferne Zukunft sowie drei Perzentilwerte (Quelle: LUBW 2013). Regionale Klimamodelle mit 25x25 km-auflösung. Das 50. Perzentil entspricht dem Median der Modellergebnisse. Beim 85. Perzentil liegen 15% der Modellergebnisse noch darüber, beim 15. Perzentil darunter (LUBW 2013). Die Anpassungsstrategie an den Klimawandel des Landes Baden- Württemberg Der fünfte Bericht des UN-Klimarats (www. ipcc.ch) hat letztes Jahr nochmals aufgezeigt, dass sich unser Klima unter dem Einfluss der Treibhausgasemissionen bereits verändert hat und in Zukunft weiter deutlich wandeln wird. Wie sich die Landwirtschaft an die Folgen anpassen kann werden kann, aber auch mögliche Chancen ge- achten des Landwirtschaftlichen Technologiezentrums (LTZ) Augustenberg in Karlsruhe erörtert (FLAIG 2013). Unter Mitarbeit der anderen landwirtschaftlichen Landesanstalten und unter der fachlichen Begleitung eines Ressort-Arbeitskreises wurde herausgearbeitet, welchen Herausforderungen sich Ackerbau, Grünlandwirtschaft, Gar- ten-, Obst- und Weinbau, aber auch die Nutztierhaltung stellen müssen. Das Gutachten ist Teil der Anpassungsstrategie an die unvermeidbaren Folgen des Klimawandels, die die Landesregierung von Baden-Württemberg erarbeitet. Die Landwirtschaft ist dabei eines von 10 Handlungsfeldern. Als Arbeitsgrundlage wurden von der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW) klimatische Leitplanken auf der Basis von fast 30 regionalen Klimaprojektionen bereitgestellt. Betrachtet wurde die mögliche Klimaentwicklung für die Zeiträume (nahe Zukunft) und (ferne Zukunft) unter dem mittleren Emissionsszenario A1B (LUBW 2013). Im zweiten Schritt wurde die Vulnerabilität analysiert, d. h. welche Bereiche der Landwirtschaft, aber auch welche Regionen des Landes gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels besonders verwundbar sind. Für die räumlich differenzierte Vulnerabilitätsbetrachtung wurden die landwirtschaftlichen Vergleichsgebietsgruppen in Baden- Württemberg herangezogen. Im dritten Schritt wurden die notwendigen Anpassungsmaßnahmen abgeleitet. Vulnerabilität gegenüber Hitze, Trockenheit und Starkniederschlägen Im Mittel der Klimamodelle soll die Jahresmitteltemperatur Baden-Württembergs bis etwa 2050 um ca. 1 Grad und gegen Ende des Jahrhunderts um ca. 3 Grad steigen. Mit der Durchschnittstemperatur steigt allerdings auch die Anzahl der Hitze- oder Tropentage, an denen 30 C und mehr erreicht werden. Während sich bis 2050 die Anzahl heißer Tage von derzeit 3-4 auf ca. 6 Tage verdoppeln wird, könnten im Durchschnitt Baden-Württembergs fast 27 heiße Tage im Jahr zu erwarten sein. Im Oberrheingraben oder im Unteren Neckar- und Gäuland könnten 40 Tage, nach pessimistischeren Annahmen aber auch 60 heiße Tage im Jahr zur Normalität werden (Abb. 1). 38 Landinfo

2 Die Niederschläge nehmen den Klimaprojektionen zufolge im Winter zu, während der Vegetationsperiode hingegen leicht ab. Gegen Ende des Jahrhunderts könnten im Sommer 10% weniger Niederschläge fallen ein gegenüber älteren Klimamodellen moderater Rückgang. Aufgrund der deutlichen Temperaturerhöhung wird sich allerdings auch die Verdunstung von Wasser aus Boden und Pflanzen, die Evapotranspiration, stark erhöhen, so dass regional die Wasserversorgung der Kulturpflanzen angespannter werden könnte, als eine reine Betrachtung der berechneten Niederschlagsentwicklung vermuten ließe. Mit längeren und strengeren Trockenphasen muss also gerechnet werden. Starkniederschläge sollen in Intensität und Häufigkeit vor allem im Winterhalbjahr zunehmen. Entsprechend wird das Risiko der Bodenerosion steigen. Der Pflanzenschutz wird voraussichtlich vor enorme Herausforderungen gestellt. Durch die zunehmende Globalisierung einerseits und den Klimawandel andererseits werden Unkräuter, Schädlinge und Krankheitserreger zunehmen. Gerade Insekten sind wärmeliebend, und so dürften künftig mehr Schädlinge den Winter überstehen, mehr Generationen im Jahr ausbilden oder ihr Verbreitungsgebiet ausweiten. Virus-, aber auch Bakterien-Erkrankungen dürften zunehmen, nicht zuletzt, weil manche Insekten als Vektoren für Viren fungieren. Die meisten Kulturpflanzen sind gegenüber Temperaturen über 30 C vulnerabel, zumal wenn diese in sensiblen Entwicklungsphasen wie der Blütenbildung auftreten. Daher erscheint die Anzahl VGG- Nr. Bezeichnung p50 nahe Z. ein gutes Maß für die Charakterisierung der Vulnerabilität gegenüber Hitzebelastung. Bei mehr als 30 Hitzetagen wurde nach den Erfahrungen des heißen Sommers 2003 die Vulnerabilität als hoch eingestuft. Besonders vulnerabel sind die im Landesmaßstab bereits heute warmen Regionen Rhein/Bodensee und Unterland/ Gäue (Tab. 1). Für die Beurteilung der Vulnerabilität gegenüber Trockenheit wurde eine Matrix aus nutzbarer Feldkapazität und klimatischer Wasserbilanz der Monate Mai bis September (Vegetationsperiode) angelegt. Die nutzbare Feldkapazität (nfk) charakterisiert das für Pflanzen verfügbare Bodenwasser. Sie hängt hauptsächlich von Bodenart und Gründigkeit ab. Die klimatische Wasserbilanz errechnet sich aus der Differenz zwischen Niederschlag und potentieller Evapotranspiration. Mit der Evapotranspiration ist gleichzeitig ein temperaturabhängiger Klimaparameter integriert. Eine hohe Vulnerabilität kann hier je nach Kombination bei geringen Niederschlägen, geringer nfk und/oder hoher Wärmebelastung auftreten. Die Bodenqualität wird daher künftig größere Bedeutung bekommen und die Differenzierung der Ertragsleistung besserer und geringerer Böden eher zunehmen. Im 15. Perzentil der nahen und fernen p50 ferne Z. p85 H / p15 T nahe Z. p85 H / p15 T ferne Z. 1 Unterland/ Gäue E H/E H/T/E H/T/E 2 Rhein/ Bodensee H/T H H/E H/E 3 Schwarzwald H/T H/T/E H/T/E H 4 Alb/ Baar H/T H/T/E T H/T 5 Allgäu H/T H/T/E H/T H 6 Oberland/ Donau H/T H H H 7 Albvorland/ Schwäb. Wald H/T H/T T H/T 8 Bauland/ Hohenlohe H/T H/T T H/T H: Hitze bestimmt Gesamtbewertung; T: Trockenheit bestimmt Gesamtbewertung; E: Erosionsrisiko bestimmt Gesamtbewertung; p: Perzentil. p50 gibt den Median der Modellergebnisse wieder, p85 H(itze) und p15 T(rockenheit) charakterisieren ungünstigere Varianten der Klimaentwicklung. Bewertungsskala Vulnerabilität hoch mittel gering Bild 1 Der Schnellkäfer Agriotes sordidus könnte ein Beispiel für einen Klimawandel- Gewinner sein. Der wärmeliebende Käfer mit Schwerpunkt in Südeuropa hat sich nach Erstfängen 2002 vermutlich erst in den letzten Jahren in der Rheinebene ausgebreitet. Die Schnellkäfer-Larven ( Drahtwürmer ) fressen an verschiedenen Kulturen Bild: Schrameyer, LRA Heilbronn Die Arbeiten an der Anpassungsstrategie wurden beauftragt und gefördert durch das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg. Tabelle 1 Gesamtbewertung der Vulnerabilität landwirtschaftlicher Vergleichsgebietsgruppen (VGG) in Baden- Württemberg gegenüber Hitze, Trockenheit und Bodenerosion für verschiedene Zukunftsperioden. Landinfo

3 Abbildung 2 Zusammenfassende Vulnerabilitätsbewertung für das 50. Perzentil der fernen Zukunft ( ) in den landwirtschaftlichen Vergleichsgebietsgruppen Baden-Württembergs. Linker Balken: Hitze, mittlerer Balken: Trockenheit, rechter Balken: Bodenerosion; ein geteilter Balken resultiert aus dem Abgleich der Flächenanteile der landschaftsökologischen Regionen in BILLEN UND STAHR (2013) mit den landwirtschaftlichen Vergleichsgebietsgruppen in FLAIG (2013). In den Gebietsgruppen sind Vergleichsgebiete mit ähnlichen natürlichen Bedingungen bei Höhenlage, Oberflächenform, Boden, Klima und Vegetationszeit zu Gebieten ähnlicher natürlicher landwirtschaftlicher Ertragsfähigkeit zusammengelegt. Bei zunehmenden Starkniederschlägen sind ackerbaulich geprägte Gebiete mit Lössboden und hügeligem Gelände stark erosionsgefährdet. Zukunft erweisen sich die Gebiete Unterland/ Gäue und die im Landesmaßstab bereits heute trockenen Regionen Bauland/Hohenlohe und Albvorland/Schwäbischer Wald als hoch vulnerabel gegenüber Trockenheit (Tab. 1). Die Vulnerabilitätsbewertung gegenüber Starkniederschlägen wurde durch ein anderes Gutachten im Handlungsfeld Boden geleistet (BILLEN UND STAHR 2013). Hinsichtlich der Starkniederschläge und dem damit verbundenen Risiko der Bodenerosion weisen bei nahezu jeder betrachteten Klimaprojektion die Gebiete Unterland/Gäue und Oberrheinisches Tiefland mit Hochrhein eine hohe Vulnerabilität auf. Diese Landschaften sind ackerbaulich geprägt und weisen weit verbreitet erosionsempfindliche Böden aus Löss in Kombination mit hügeligem Relief auf. Die Abbildung 2 zeigt exemplarisch in Kartenform, wie die drei näher analysierten Vulnerabilitäten bei mittleren Modellergebnissen in ferner Zukunft bewertet werden. Nicht nur für den Ackerbau, sondern auch für Garten-, Obst- und Weinbau sowie für die Nutztierhaltung wird die zunehmende Hitzebelastung das größte Problem darstellen. Anpassungsmaßnahmen wie kann die Landwirtschaft reagieren? Die möglichen Anpassungsmaßnahmen der Landwirtschaft sind vielfältig. Landwirte können zumindest in der ackerbaulichen Nutzung kurzfristig planen und sich von Fruchtfolge zu Fruchtfolge neu auf die klimatischen Gegebenheiten einstellen. Längerfristiger angelegt sind mögliche 40 Landinfo

4 Anpassungsreaktionen in der Viehhaltung, bei Dauerkulturen und wenn größere Investitionen getätigt werden müssen, wie z.b. Bewässerungsgeräte und -infrastruktur, Um- und Neubauten von Ställen oder Überdachungen für Sonderkulturen. Höhere mittlere Temperatur Wärmeliebende Arten werden ihren Anbauumfang ausweiten können (Bild 2). Am Beispiel Sojabohne lässt sich die mögliche Entwicklung ablesen: Sie wurde 2012 bereits auf mehr als Hektar in Baden-Württemberg angebaut. Mais wird bei steigenden Temperaturen weiter an Konkurrenzkraft gewinnen, so dass der Anbauumfang vermutlich noch zunehmen wird. Das hohe Ertragspotential wird jedoch nur bei ausreichender Wasserversorgung ausgenutzt werden können wie das außergewöhnlich warme und trockene Jahr 2003 gezeigt hat. Auf leichten Böden in eher niederschlagsarmen Regionen wird eine Ausweitung des Maisanbaus daher an Grenzen stoßen. Hirsearten werden vermutlich ebenfalls konkurrenzstärker. In Versuchen des LTZ hat sich gezeigt, dass Sorghum-Hirsen mit Trockenheit besser zurecht kommen als Mais. Sowohl unter Mais, als auch unter Hirse ist der Boden wegen der lange Zeit geringen Bodenbedeckung erosionsanfälliger als bei anderen Kulturen. Hinzu kommt bei Nutzung als Silomais eine negative Humusbilanz. Bei Ausweitung des Anbaus ist daher sowohl Erosionsschutz, als auch Humuserhalt zu beachten. Leguminosen und Zwischenfrüchte sind hierbei ein wichtiger Baustein. Auch wenn mildere Winter in Zukunft vermutlich häufiger werden, muss weiterhin mit Spät- und auch Frühfrösten gerechnet werden. Eventuell werden Kaltlufteinbrüche sogar gefährlicher, wenn sie auf Pflanzen treffen, die in milden Phasen ihre Frostresistenz verloren haben. Insofern sind vor allem im Sonderkulturbereich Maßnahmen wie Frostschutzberegnung, Bewindung, Abdeckung mit Vliesen oder geschützter Anbau (im Gartenbau) weiterhin unabdingbar. Im Pflanzenschutz werden wahrscheinlich wärmeliebende Unkräuter, Schädlinge und Krankheitserreger an Bedeutung gewinnen, und zwar auch jene, die bereits etabliert sind. Um schnell reagieren zu können, muss die Schaderregerüberwachung intensiviert werden. Datenlücken zur Biologie, Epidemiologie, Populationsdynamik, Befalls-Verlust-Relationen und Schad- bzw. Bekämpfungsschwellen von Schaderregern sind für die Entwicklung von Prognosemodellen möglichst kurz- und mittelfristig zu schließen. Die Bekämpfungsmaßnahmen müssen angepasst werden. Das betrifft die Entwicklung und Optimierung von Pflanzenschutzmitteln, aber auch den integrierten Pflanzenschutz, die biologische Bekämpfung und die Züchtung auf Schaderregerresistenz. Der Anbau wärmeliebender Arten wie Mais, Soja und Sorghum-Hirse kann ausgeweitet werden. Maßnahmen zum Erosionsschutz und Humusersatz werden erforderlich. Bild 2 Mais, Soja, Sorghum-Hirse (von links nach rechts) Bilder: LTZ Landinfo

5 Zunehmende Hitzebelastungen und Trockenheit wirken sich auf die Wirtschaftlichkeit der Bewässerung aus. Tiefwurzelnde, trockenrelevante Arten und eine optimale Ausnutzung der Winterfeuchte gewinnen an Bedeutung. Hitzebelastung Im Ackerbau kann man gegen akute Hitzebelastung wenig ausrichten. Eine Bewässerung würde über Transpirationskühlung Linderung verschaffen, ist aber im Ackerbau nur in Ausnahmefällen wirtschaftlich. Hier bleiben lediglich präventive Maßnahmen wie die Streuung des Anbaurisikos durch eine mehrgliedrige Fruchtfolge und die Verwendung mehrerer Sorten statt nur einiger weniger. Je nach Standort können neue Winterungen wie Winter-Körnerleguminosen oder C4-Pflanzen wie Mais und Sorghum-Hirse eine Zusatzoption sein, aber auch Soja, Sonnenblumen oder hitzetolerante Sorten. Mit zunehmender Erwärmung, damit verbundener höherer Hitzebelastung und ggf. Trockenheit werden Kulturarten, die weniger hitze- und trockentolerant sind, in den vulnerablen Gebieten des Landes an Konkurrenzkraft verlieren und in höhere Lagen oder in nördlichere Anbaugebiete abwandern. Dazu gehören Kartoffeln, Raps und Hafer. Eine ähnliche Differenzierung gilt für die Sorten. Für die Pflanzenzüchtung muss Hitzetoleranz in das bisherige Zuchtprogramm integriert bzw. verstärkt bearbeitet werden, damit eine hohe und zuverlässige Ertragsbildung auch bei hohen Temperaturen möglich wird, ohne dass die Kälteresistenz, die weiterhin benötigt wird, leidet. Trockenheit Viele Aussagen, die bei der Hitzebelastung zu Fruchtfolge, Kulturarten und Sorten gemacht wurden, gelten auch für die Anpassung gegen Trockenstress, da Hitze und Trockenheit oft zusammen auftreten. Die Bewässerung landwirtschaftlicher Kulturen ist wegen ihrer hohen Kosten derzeit lediglich im Garten-, Obst- und Weinbau weiter verbreitet. Mit höherer Evapotranspiration und weniger Niederschlägen wird die Notwendigkeit der Bewässerung zunehmen, damit ein ausreichender Ertrag und eine akzeptable, marktfähige Qualität erzielt werden kann. Inwieweit sich die Wirtschaftlichkeit der Bewässerung im Ackerbau in Zukunft ändern wird, ist nicht abschätzbar. Die Weiterentwicklung effizienter, wassersparender Bewässerungsverfahren und Bewässerungssteuerungen bleibt hier eine wichtige Aufgabe und erfordert entsprechende Investitionen. Wenn nicht bewässert werden kann oder sich eine Bewässerung nicht lohnt, dann bleiben pflanzenbauliche Strategien: Kulturen, die die Bodenstruktur und Durchwurzelung verbessern. Trockentoleranz als Züchtungsziel, aber auch als Anbaukriterium. Optimale Ausnutzung der Winterfeuchte, z.b. über eine frühere Aussaat von Sommerungen oder frühere Abreife. Methoden witterungsunabhängigerer Nährstoffversorgung: Platzierte Düngung, stabilisierte Düngerformen, Depotdüngung im Wurzelraum der Pflanzen, Blattdüngung. Versuchsergebnisse des LTZ zeigen, dass z.b. bei CUL- TAN-Depotdüngung Erträge und Qualitäten wie bei herkömmlicher Düngung, aber bei geringerer Witterungsabhängigkeit erzielt werden können. Bild 3 Hagelschutznetze im Apfelanbau Bild: LVWO 42 Landinfo

6 Regelmäßige und ausreichende Zufuhr von organischer Substanz im Düngekonzept. Damit werden auch die Wasserkapazität, das Nährstoffsorptionsvermögen und das Bodenleben gefördert. Konservierende Bodenbearbeitung hat vorteilhafte Auswirkungen auf die verfügbare Bodenfeuchte. Hohe Winterniederschläge, Starkniederschlag und Hagel Bei höheren Niederschlägen im Winterhalbjahr ist eine funktionierende Versickerung wichtig, um eine zügige Abtrocknung der Ackerflächen zu erreichen und Staunässe zu vermeiden. Zu feuchte Böden behindern die Bearbeitbarkeit und bergen das Risiko der Bodenverdichtung. Entsprechend wichtig sind die zeitliche Planung der Bearbeitung und die breite Verfügbarkeit geeigneter, bodenschonender Landtechnik (z.b. Niederdruckreifen). Erosionsschutzmaßnahmen werden weiter an Bedeutung gewinnen. Konservierende Bodenbearbeitung, vor allem Mulchsaat und auf geeigneten Standorten auch Direktsaat, schont darüber hinaus die Bodenwasservorräte und das Bodenleben. Sie ist mit Anpassungen im Pflanzenschutz und ggf. der Fruchtfolge relativ leicht und kurzfristig umsetzbar und vielen Landwirten bereits bekannt. Im Garten-, Obst- und Weinbau lassen sich die Auswirkungen von Hagel und Starkregen durch Hagelschutznetze und Überdachungen vermeiden bzw. abmildern (Bild 3). Die Investitionskosten sind allerdings erheblich, wegen der wirtschaftlichen Bedeutung der betroffenen Kulturen jedoch von hoher Priorität und vermutlich auch hoher Dringlichkeit. Eventuell müssen Versicherungslösungen angepasst werden, wenn Unwetter und Hagelschlag im Zuge des Klimawandels zunehmen. Fazit Bis zur Mitte des Jahrhunderts sollten sich die negativen Auswirkungen des Klimawandels für die Landwirtschaft in Grenzen halten. Viele Anpassungsmaßnahmen können die Landwirte relativ kurzfristig umsetzen: Wahl von Arten und Sorten mit hoher Wassereffizienz und Hitzetoleranz als Kriterien, Risikostreuung durch vielfältigere Sortenwahl und Fruchtfolge, Anpassung von Saatzeit und -dichte, konservierende Bodenbearbeitung, Begrünung, Humusreproduktion, Düngungsstrategie, erweiterte Anbauzeiträume, neue Arten/Sorten. Daher sind insbesondere solche Maßnahmen dringlich und prioritär, die eine lange Vorlaufzeit und/oder hohe Investitionen erfordern. Dazu gehören: Züchtung der Kulturpflanzen auf Hitzetoleranz, Trockenheitstoleranz, Abreifeverhalten (früh/spät), Ausnutzung der CO 2 -Düngung unter Wahrung ausreichender Qualität, Resistenz gegen Schädlinge und Krankheitserreger. Im Pflanzenschutz Schaderreger-Monitoring, Schließen der Datenlücken, Prognosemodelle, Anpassen der Bekämpfungsmaßnahmen. Bau bzw. klimatechnische Um- und Nachrüstung der Gewächshäuser und Viehställe zur Anpassung an die zunehmende Hitzebelastung (Kühlung, Klimatisierung). Schaffung einer Infrastruktur für Bewässerungsmaßnahmen insbesondere für Sonderkulturen, aber auch Ackerbaukulturen; Optimierung der Bewässerungstechnik. Schutzeinrichtungen gegen Hagel und Starkregen wie Gewächshäuser, Überdachungen, Hagelschutznetze. Literatur BILLEN, N. und Stahr, K. (2013): Anpassungsstrategie Baden-Württemberg an die Folgen des Klimawandels: Fachgutachten für das Handlungsfeld Boden (Kurz- und Langfassung). LUBW, Karlsruhe. ID Umweltbeobachtung U13-W04-N10. FLAIG, H. (2013): Anpassungsstrategie Baden- Württemberg an die Folgen des Klimawandels: Fachgutachten für das Handlungsfeld Landwirtschaft (Kurz- und Langfassung). LUBW, Karlsruhe. ID Umweltbeobachtung U13-W04-N14. LUBW (Hrsg. 2013): Zukünftige Klimaentwick- regionalen Klimamodellen. Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg, Karlsruhe. Tiefgründig lockere, humusreiche Böden können durch konservierende Bodenbearbeitung und angepasste Fruchtfolgen gefördert werden. Dr. Holger Flaig LTZ Augustenberg Tel. 0721/ Holger.Flaig@ltz.bwl.de Landinfo