Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften Band 27

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1 Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften Band 27 Multifunktionale Agrarlandschaften - Pflanzenbaulicher Anspruch, Biodiversität, Ökosystemdienstleistungen 58. Tagung der Beiträge in ausschließlicher wissenschaftlicher Verantwortung der jeweiligen Autoren Präsident: Geschäftsführer: Prof. Dr. H. Kage Dr. K. Sieling Geschäftsstelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Acker- und Pflanzenbau Hermann-Rodewald-Str Kiel Telefon: 0431/ sieling@pflanzenbau.uni-kiel.de

2 58. Jahrestagung der 22. bis 24. September 2015 Braunschweig Multifunktionale Agrarlandschaften - Pflanzenbaulicher Anspruch, Biodiversität, Ökosystemdienstleistungen Kurzfassungen der Vorträge und Poster Herausgeber: H. Kage, K. Sieling und L. Francke-Weltmann Verlag Liddy Halm Göttingen 2015

3 Bibliographische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Bibliographie; detaillierte bibliographische Daten sind im Internet über < abrufbar. ISSN Alle Rechte vorbehalten Druck und Bindung: Verlag Liddy Halm, Backhausstr. 9b, Göttingen

4 Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 27: (2015) Weniger Wasser für den Silomais Auswirkungen des Klimawandels auf die Silomaisproduktion in Norddeutschland Nikolai Svoboda und Johannes Hufnagel Institut für Landnutzungssysteme, Zentrum für Agrarlandschaftsforschung, Eberswalder Straße 84, Müncheberg, Einleitung In der Norddeutschen Tiefebene werden aufgrund des Klimawandels steigende Temperaturen und eine Verschiebung der Niederschläge in Richtung Winter erwartet. Hieraus ergibt sich die Hypothese, dass die Niederschlagsmenge, die der Silomaisproduktion zur Verfügung steht, abnimmt. Material und Methoden Um dies zu überprüfen, haben wir zwei kontrastierende Modellregionen (West: Diepholz (DH), Ost: Oder-Spree (OS)) in der Norddeutschen Tiefebene untersucht. Wir vergleichen zwei Zeitscheiben (ZS1= 1991 bis 2010 und ZS2= 2051 bis 2070). Wir haben in den Regionen 5 Ertragsklassen (EK) auf Grundlage der Ackerzahl ausgewiesen. Grundwasserbeeinflusste Böden haben wir nicht berücksichtigt. Für DH sind 110 mm bis 175 mm nutzbare Feldkapazität (nfk) und für OS sind 116 mm bis 119 mm nfk typisch. Die Silomaiserträge liegen heute bei 15,1 bis 16,5 t TM ha -1 in DH und 95,0 bis 101,0 t TM ha -1 in OS. Zusätzlich haben wir langjährige, phänologische Daten ausgewertet und für die erste Zeitscheibe den Ernte- und Aussaattag im Jahr und die Wachstumszeit als Differenz von Ernte und Aussaattag (DH: 117, 280, 163; OS: 119, 262, 143) von Silomais berechnet (Abb. 1). In einem zweiten Schritt haben wir die durchschnittliche Niederschlagsmenge (korrigiert nach Richter, 1995) berechnet, die während dieser Wachstumszeit in den Regionen fällt. Die zukünftige Abb.1.: Modellregion Diepholz: Temperaturverlauf ZS1 (schwarz) und ZS2 (grau). Die vertikalen Linien sind Aussaat- (links) und Erntedatum (rechts) von Silomais in der ZS1 (schwarz) und SZ2 (grau). Die horizontale Linie repräsentiert die durchschnittliche Temperatur zum Aussaatzeitpunkt (10,2 C). Klimaentwicklung haben wir anhand von Prognosen (RCP 8.5, ECHAM 6, STARS, ZS2) abgeschätzt. Unter der Annahme, dass der Silomais auch in der Zukunft wenig frosttolerant ist, und die durchschnittliche Temperatur zum Aussaatzeitpunkt mit der heutigen vergleichbar ist, haben wir den Aussaatzeitpunkt (Überschreiten einer durchschnittlichen Temperatur von 10,2 C (DH) und 11,2 C (OS)) der Zukunft berechnet Parallelsektion Klimawandel II

5 86 (Abb.1). Weiterhin gehen wir für unsere Berechnungen davon aus, dass die Wachstumsdauer unverändert bleibt. Anhand der so ermittelten Zeitpunkte konnten wir die zukünftige Niederschlagsmenge ermitteln, die während der Wachstumszeit fällt. Zusätzlich zu den Niederschlägen steht den Pflanzen zu Wachstumsbeginn die gesamte nfk zur Verfügung. Aus der nfk und den berechneten Niederschlägen haben wir das Wasserangebot berechnet. Dem steht der Wasserbedarf gegenüber, welcher sich aus den regionsspezifischen Trockenmasseerträgen und einem als konstant angenommenen Transpirationskoeffizienten (191 l kg TS -1, Roth et al., 2006) ergibt. Zukünftige Erträge in den Regionen wurden anhand einer einheitlichen, konstanten Steigung (Trend: ) bezogen auf den Durchschnittsertrag der ZS1 als Basis berechnet (Rijk et al., 2013). Die Differenz aus Wasserangebot und - bedarf ergibt den Überschuss je Region und EK und vermittelt einen Eindruck von den zukünftigen Herausforderungen in der Silomaisproduktion. Ergebnisse und Diskussion Die jährlichen Niederschläge verändern sich kaum (im Westen keine Änderung und im Osten 24 mm weniger im Vergleich ZS1 und ZS2). Allerdings konnten wir eine Verschiebung der Niederschläge in Richtung Winter feststellen. Dieser Effekt konnte durch eine berechnete Verfrühung der Wachstumsperiode um 14 Tage (DH: 103, 266, 163; OS: 106, 248, 143), aufgrund von steigenden Temperaturen, nicht ausgeglichen werden. Es kommt zu einer Verringerung der Niederschlagsmenge innerhalb der Wachstumsperiode um 66 mm in DH und um 70 mm in OS. Die Erträge steigen bis zur ZS2 auf 18,0 bis 19,4 t TM ha -1 DH und 12,5 bis 13,0 t TM ha - 1 in OS. Das entspricht einem jährlichen Zuwachs von 0,049 t TM ha -1. In Kombination mit den steigenden Erträgen erhöht sich der Wasserbedarf um jährlich 0,93 mm von 289 bis 314 mm auf 344 bis 370 mm in DH und von 182 bis 193 auf 238 bis 249 mm in OS. In der Region DH gibt es heute einen Überschuß von 172 mm bis 229 mm in Abhängigkeit von der Ertragsklasse. Dieser reduziert sich in der Zukunft auf 50 mm bis 107 mm. In der Region OS gibt es heute einen Wasserüberschuß von 212 mm bis 221 mm in Abhängigkeit von der Ertragsklasse. Wobei sowohl der Wasserbedarf (Ertrag), als auch was Wasserangebot (nfk) in den guten Ertragsklassen höher ist. Dieser reduziert sich in der Zukunft auf 86 mm bis 94 mm. Eine klimawandelbedingte Verringerung der klimatischen Wasserbilanz haben wir nicht berücksichtigt. Dieser Effekt wird sich zusätzlich negativ auswirken. Auf das verringerte Wasserangebot kann auf der einen Seite durch eine entsprechende Sortenwahl, bzw. Züchtung reagiert werden. Durch eine Verlängerung der Wachstumsperiode über das heute übliche Maß, kann entstehender Wasserstress bei gleichzeitig steigenden Erträgen gemildert werden. Auf der anderen Seite würde eine Reduktion der Erträge um 21 bis 23 % im Westen und um 35 bis 38 % im Osten vergleichen mit heute die geringeren Niederschläge kompensieren und einen vergleichbaren Wasserüberschuss sicherstellen. Literatur Richter, D. (1995), Ergebnisse methodischer Untersuchungen zur Korrektur des systematischen Meßfehlers des Hellmann-Niederschlagmessers. Berichte des Deutschen Wetterdienstes 194, Offenbach., Deutscher Wetterdienst. Rijk, B.; van Ittersum, M. & Withagen, J. (2013), 'Genetic progress in Dutch crop yields', Field Crops Research. Roth, D.; Günther, R.; Knoblauch, S. & Michel, H. (2005), 'Wasserhaushaltsgrößen von Kulturpflanzen unter Feldbedingungen', Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft. Parallelsektion Klimawandel II