Institut für f r agrarrelevante Klimaforschung AG Emissionsinventare Bundesallee 50 D-38116 Braunschweig ak@vti.bund.de www.vti.bund.de/de/ /de/institute/ak Klimawandel Herausforderungen für f r die Landwirtschaft Andreas Gensior andreas.gensior@vti.bund.de
Übersicht 1. Einführung/Klimawandel 2. Landwirtschaft im Kontext des Klimawandel Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft Mitigationspotentiale 3. Herausforderungen für f r die Landwirtschaft
Klimawandel: Hirngespinst oder Tatsache? Beobachtung Ursache..in der Welt, - das Gespenst des Klimawandels! Quelle: IPCC 2008 Einführung / Klimawandel
Klimawandel - Szenarien Quelle: IPCC 2008 Einführung / Klimawandel
Klimawandel Der Klimawandel ist eine Tatsache!! Er ist anthropogen verursacht und derzeit absehbar die gr größte umwelt- und gesellschaftsrelevante Herausforderung des 21. Jahrhunderts! Einführung / Klimawandel
Landwirtschaft im Kontext des Klimawandels Betroffene Klima- wandel Klimaschützerin Verursacherin
Landwirtschaft als Betroffene
Temperaturanstieg im Sommer (A) und Winter (B) für 2071-2100 gegenüber dem Kontrollzeitraum 1961-1990 (REMO, Szenario A1B; UBA 2008) Landwirtschaft als Betroffene
Niederschlagsänderung im Sommer (A) und Winter (B) für 2071-2100 gegenüber dem Kontrollzeitraum 1961-1990 (REMO, Szenario A1B; UBA 2008) Landwirtschaft als Betroffene
Anstieg der CO 2 -Konzentration Temperaturanstieg Abnahme der Sommerniederschläge Zunahme der Winterniederschläge Abnahme der Frosttage Verlängerung der Vegetationszeit Häufung von sommerlicher Trockenperioden Häufung von extremen Witterungsereignissen Regionale Unterschiede Landwirtschaft als Betroffene
Auswirkungen des Klimawandels - Verdunstung Et (mmol m -2 s -1 ) 14 12 10 8 6 4 2 CO 2 -Konzentration gegenwärtig (380 ppm CO 2 ) erhöht (550 ppm CO 2 ) 0 0 200 400 600 800 Globalstrahlung (W m -2 ) Winterweizen: Verdunstung (Et) vs. Strahlung ( vti-ak: Burkhart 2010) Landwirtschaft als Betroffene
Auswirkungen des Klimawandels - Verdunstung CO 2 -Konzentration Auswirkungen erhöhter hter CO gegenwärtig (380 ppm CO 2 ) 2 - Konzentrationen auf Bestandesverdunstung und erhöht (550 ppm CO 2 ) Bodenfeuchte (Relativer Effekt (%) im Vergleich mit den Kontrollparzellen) 14 Et (mmol m -2 s -1 ) 12 10 8 6 4 Relativer CO 2 Effekt (%) Wintergerste Zuckerrübe Winterweizen 2000 2003 2001 2004 2002 2005 2 Verdunstung - 6.2-12.2-18.6-13.5-3.6-20.2 0 Bodenfeuchte 0 200 400 600 800 + 12.7 + 19.0 + 11.7 Globalstrahlung (W m -2 ) + 22.5 + 15.6 + 11.0 Winterweizen: Verdunstung (Et) vs. Strahlung ( vti-ak: Burkhart 2010) vti,, Weigel et al. 2008 Landwirtschaft als Betroffene
Auswirkungen des Klimawandels - Photosynthese CO 2 -Konzentration gegenwärtig (380 ppm CO 2 ) erhöht (550 ppm CO 2 ) 80 70 CCER (µmol m -2 s -1 ) 60 50 40 30 20 10 0-10 0 200 400 600 800 Globalstrahlung (W m -2 ) Winterweizen: Bestandsphotosynthese (CCER) vs. Strahlung ( vti-ak: Burkhart 2010) Landwirtschaft als Betroffene
Auswirkungen des Klimawandels - Photosynthese CO 2 -Konzentration gegenwärtig (380 ppm CO 2 ) Auswirkungen erhöhter hter CO erhöht (550 ppm 2 - Konzentrationen auf Bestandsphotosynthese, CO 2 ) Biomasse, Ertrag und Stickstoffgehalt im Korn 80 CCER (µmol m -2 s -1 ) 70 60 50 40 30 20 10 0-10 Relative CO 2 effect (%) Wintergerste Zuckerrübe Winterweizen 2000 2003 2001 2004 2002 2005 Bestandsphotosynthese + 18.1 + 26.1 + 41.5 + 32.5 + 36.9 + 25.5 Biomasse + 8.1 + 17.6 + 8.1 + 6.6 + 14.5 + 15.2 Ertrag + 7.5 + 16.4 + 7.8 + 7.1 + 15.6 + 15.8 0 200 400 600 800 Globalstrahlung (W m -2 ) Korn N-Gehalt - 15.1-10.8 / / - 3.0-13.9 Winterweizen: Bestandsphotosynthese (CCER) vs. Strahlung ( vti-ak: Burkhart 2010) vti,, Weigel et al. 2008 Landwirtschaft als Betroffene
Klimawandel Tatsächliche Auswirkungen Klimaelemente Anstieg der CO 2 -Konzentration Temperaturanstieg Abnahme der Sommerniederschläge Zunahme der Winterniederschläge Abnahme der Frosttage Verlängerung der Vegetationszeit Häufung von sommerlicher Trockenperioden Häufung von extremen Witterungsereignissen Höhere O 3 -Konzentrationen Da die Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels i.d.r.. auf monofakterieller Betrachtung beruht, sind die Auswirkungen mehrerer kombinierter Klimaelemente auf den Pflanzenbau derzeit nur schwer möglich! m Landwirtschaft als Betroffene
Klimawandel - Auswirkungen auf Nutztiere Einflussfaktoren: 1. Futterqualität Milchleistung geht zurück 2. Hitzestress Herabsetzung der Reproduktion Erhöhter hter Wasserbedarf Gewichtsabnahme in der Mast 3. Belastung des Immunsystems und Zunahme von Krankheitserregern Steigende Anfälligkeit gegenüber Krankheiten Landwirtschaft als Betroffene
Landwirtschaft als Verursacherin
Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft CO 2 -Äquivalente (Gg a -1 ) 150.000 120.000 90.000 60.000 30.000 ca. 130 Mio t CO 2 -Äquivalente entsprechend ca. ~ 13% der nationalen Gesamtemissionen LULUC (Agrar) Futtermittelimporte Energieverbrauch Düngerbereitstellung Landwirtschl. Böden Wirtschaftsdünger 0 Fermentation Verdauung 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 vti-ak 2009
Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft Anteil des Agrarsektors (%) 100 75 50 25 0 CO 2 CH 4 N 2 O Anteil der Treibhausgase CO 2, CH 4 und N 2 O an der nationalen Emission Der Sektor Landwirtschaft ist Hauptemittent der Treibhausgase N 2 O und CH 4 Böden (+ N-Austrag) Wirtschaftsdüngermanagement Fermentation, Verdauung Düngerbereitstellung + Energieverbrauch LULUC (vti-ak 2009) Landwirtschaft als Verursacherin
Tierhaltung u. Landnutzung u. Düngermanagement Landnutzungsänderung CH4, N2O CO2, N2O Gesamt <0 0-1 1-2 2-4 4-6 Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft: Landkreisweise 6-9 in t CO2- Äquivalenten pro Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche 9-15 > 15 (vti-ak 2009)
Landwirtschaft als Klimaschützerin
Landwirtschaft als Klimaschützerin Schutz und Aufbau biogener C-Vorräte Ausschöpfung der Mitigationspotentiale Landwirtschaft als Klimaschützerin
Schutz und Aufbau biogener C-Vorräte 7000 Kohlenstoffvorrat in Mio. t C 6000 5000 4000 3000 2000 Biomasse Mineralböden Moore Der Schutz biogener C-Vorräte ist aktiver Klimaschutz 1000 Nationale jährliche j CO 2 -C C Emission 0 Landwirtschaft Wald Kohlenstoffvorräte in Böden und Vegetation Deutschlands (vti-ak 2009) Landwirtschaft als Klimaschützerin
90 80 Kohlenstoffvorrat in t ha -1 20cm -1 70 60 50 Grünland (Highfield) Ackerland zu Grünland (Fosters) Grünland zu Ackerland (Highfield) 40 Ackerland (Fosters) 30 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Kohlenstoffvorratsänderung (t ha -1 23cm -1 ) in Abhängigkeit von der Landnutzung bzw. -änderung auf zwei Versuchsflächen in Rothamsted (n. JOHNSTON et al. 2009) Jahr Landwirtschaft als Klimaschützerin
Minderungspotentiale Bewirtschaftung organischer Böden Effektives Stickstoffmanagement Grünlandumbruch Methanreduktion in der Nutztierhaltung Ersatz fossiler Energieträger ger Landwirtschaft als Klimaschützerin
Mitigationspotentiale - Moorbewirtschaftung ca. 5 % der Fläche Deutschlands verursachen ca. 80 90 % der CO 2 - Emissionen aus den Böden B Deutschlands (vti-ak 2009) Landwirtschaft als Klimaschützerin
Mitigationspotentiale - Stickstoffmanagement N-Flächenbilanzüberschuss 2003 in kg N/ha LF < 50 50 - < 80 80 - < 100 100 - < 120 120 - < 150 > 150 keine Werte Düngeverordnung: Zulässiger N-Überschuss ab 2009 60 kg N ha -1 a -1 (ohne N-Deposition, ohne Abzug von NH 3 ) Osterburg, 2008 Landwirtschaft als Klimaschützerin
Herausforderungen für f r die Landwirtschaft Aufbau klimawandel- toleranter Bestände usw. usw. Klimaschützerin Klimaschutz (Klimaschützerin) Betroffene Anpassung (Betroffene) Klima- wandel Sorten-,, Kulturwahl Effizientes Wasser- management Emissionsreduktion Verursacherin (Verursacherin) C-Sequestrierung Ersatz fossiler Energieträger ger Schutz biogener C-Vorräte Steigerung der N-EffizienzN Schutz biogener C-Vorräte Reduktion der CH 4 -Emission Schlussfolgerung