Pflanzenbau im Wandel – Anpassung an den Klimawandel · (DWD-Daten 1901-1998) Quelle:...

| 24. März 2011 | Dr. Erhard Albert1

Pflanzenbau im Wandel –Anpassung an den Klimawandel

Erhard Albert, Referat Pflanzenbau, Nachwachsende Rohstoffe

Konferenz „Landwirtschaft 2020“


Gliederung

Veränderungen im Pflanzenbau

Auswirkungen des Klimawandels auf den Pflanzenbau

Anpassungsmöglichkeiten

Fazit


Änderungstrend der Temperaturen und Niederschläge(DWD-Daten 1901-1998)

Quelle: Gerstengarbe, PIK


Beginn -17 TageEnde +4 TageDauer +21 Tage

Beginn Ende

Dauer

Quelle: Müller, HUB

Veränderung der thermischen Vegetationsperiode in SachsenVeränderung der thermischen Vegetationsperiode in Sachsen


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2010A

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l Ack

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Veränderung der Anbau-verhältnisse in Sachsen

0%

10%

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2000

Ant

eil A

cker

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0%

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1990

Ant

eil A

cker

fläch

e

Weizen Gerste Roggen Raps Silomais Zucker-, Futterrüben Kartoffeln Futterpflanzen Körnerleguminosen Sonstige


Entwicklung der Beständeausgewählter Tierartenin Sachsen 1989 - 2010

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Anz

ahl i

n Ta

usen

d

Rinder Schweine Schafe


Nährstoffaufwand ausMineraldüngern in kg je halandwirtschaftlich genutzter Flächen in Sachsen

0

20

40

60

80

100

120

140

1937

/3819

39/40

1941

/4219

43/44

1945

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/5019

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99/00

2001

/0220

03/04

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/0620

07/08

2009

/10

Wirtschaftsjahr

Näh

rsto

ffauf

wan

d kg

/ha

Stickstoff

Phosphor

Kalium

KP


Ertragsentwicklung und Anomalien von Winterweizen in Sachsen

-20

0

20

40

60

80

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

WW

-Ert

rag

dt/h

a 1955 - 2010b = 0,8436

1995 - 2010b = 0,3728

Abweichung vom Trend


Entwicklung der Winterweizen-erträge und der Temperaturen während derKornfüllung in Pommritz (LSV-Versuche)

60

70

80

90

100

110

120

130

140

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Win

terw

eize

nert

rag

in d

t/ha

0

5

10

15

20

25

Dur

chsc

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om 1

.6.-1

0.7.

in °C

b=1,7


Entwicklung der Winterweizenerträgein Abhängigkeit von der Anzahl der Tage mit Temp.-Maximum > 30 oCwährend der Kornfüllung in Pommritz (LSV-Versuche)

60

70

80

90

100

110

120

130

140

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9Anzahl Tage mit Temp.-Maximum > 30 °C 1.6.-10.7.

Win

terw

eize

nert

rag

in d

t/ha


Welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf den

Pflanzenbau?


Zunahme der Temperaturen beschleunigen das Pflanzenwachstum, den Humusabbau vor allem auf Verwitterungsstandorten und die Verdunstung

Verfrühung des Vegetationsbeginns und Verlängerung der Andauer der thermischen Vegetationsperiode künftig bis zu 30 Tagen

Verschiebung und Verkürzung der Entwicklungsphasen bei Kulturpflanzen

Ertragsreduktion infolge hoher Temperaturen in hitzesensitiven Entwicklungsphasen

Veränderung des Spektrums an tierischen Schaderregern, Krankheiten sowie an Unkräutern

Auswirkungen von Temperatur-anstieg auf den Pflanzenbau


Abnahme des Niederschlages in der für die Ertragsbildung besonders wichtigen Vegetationszeit (April, Mai, Juni)

Häufigere dürrebedingte Ertragsausfälle vor allem auf leichten Standorten in Nord- und Ostsachsen

Zunahme der Ertragvariabilität und des Ernterisikos

Zunahme der Winderosion bei stark ausgetrockneten Bodenoberflächen

Verstärktes Auftreten von Extremniederschlägen mit hohem Risiko von Wassererosion, Überschwemmungen und Nährstoffverlusten

Auswirkungen der Niederschlags-veränderungen auf den Pflanzenbau


Förderung der Photosynthese vor allem von C3-Pflanzen wie Getreide, Raps, Rüben, Kartoffeln, weniger bei C4-Pflanzen wie Mais, Hirse, Miscanthus

Reduktion der Transpiration und damit Verbesserung der Wassereffizienz

Abnahme der Rohproteingehalte bei Getreide und damit Verschlechterung der Backqualität

CO2-Düngungseffekt wird nur bei ausreichendem Wasser-und Nährstoffangebot wirksam

Auswirkungen des CO2-Anstiegs in der Atmosphäre auf den Pflanzenbau


Ertragsentwicklung vonWinterweizen in Sachsen 1955-2010sowie Ertragsprojektion mit Yieldstat bis 2050

20

30

40

50

60

70

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90

100

110

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

WW

-Ert

rag

dt/h

a 1955 - 2010b = 0,8436V = 11,0 %


StandortbezogenesErtragsausfallrisiko in Sachsen


Welche Anpassungsmöglichkeitenan den Klimawandel hat der

Pflanzenbau?


Standort- und klimaangepasste

Sortenstrategie undBestandesetablierung

Fruchtfolge, einschließlichFruchtarten-

spektrum

BodenbearbeitungGefügeschutzBodenschutz

Nährstoffmanagementeinschließlich

HumusreproduktionPflanzenschutz

Beregnung

Anpassungsstrategien des Pflanzenbaus

an den Klimawandelzur Sicherung

wirtschaftlicher Erträge und zum Erhalt der Bodenfruchtbarkeit

BetriebswirtschaftlicheAnpassung

einschließlichRisikomanagement


Dauerhafte Nutzungssysteme mit trockenstresstoleranten, ausdauernden Gräsern wie z. B. Miscanthus oder mit tiefwurzelnden, schnellwachsenden Baumarten

Dauerhafte Nutzungssysteme mit trockenstresstoleranten, ausdauernden Gräsern wie z. B. Miscanthus oder mit tiefwurzelnden, schnellwachsenden Baumarten

Standortoptimierte Anpassung und Diversifizierung des Fruchtartenspektrums

Standortoptimierte Anpassung und Diversifizierung des Fruchtartenspektrums

Anbau von Wärme liebenden Arten mit hoher Wasser-Nutzungseffizienz wie Hirsearten zur Ertragsstabilisierung

Anbau von Wärme liebenden Arten mit hoher Wasser-Nutzungseffizienz wie Hirsearten zur Ertragsstabilisierung

Fruchtfolgen

AnpassungsmAnpassungsmööglichkeiten glichkeiten des Pflanzenbaus an den des Pflanzenbaus an den KlimawandelKlimawandel


Einfluss der Fruchtfolgestellung auf den Weizenbestand und -ertrag (Sorte: Chevalier, 200 kg N/ha, 23.6.2010)

VF: RapsErtrag: 89,5 dt/ha

VF: 3x WeizenErtrag: 49,8 dt/ha


Sudangras Zuckerhirse

MiscanthusMiscanthus SilphieSilphie

ErhErhööhung der hung der FruchtartendiversitFruchtartendiversitäätt


Anpassungsmöglichkeitendes Pflanzenbaus an den Klimawandel

Minimierung der Zeitspanne ohne Bodenbedeckung u. a. durch Zwischenfruchtanbau, Untersaaten oder Strohmulch

Minimierung der Zeitspanne ohne Bodenbedeckung u. a. durch Zwischenfruchtanbau, Untersaaten oder Strohmulch

Dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung bis hin zur Direktsaat

Dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung bis hin zur Direktsaat

Bodenbearbeitung und Erosionsschutz

Vermeidung bzw. Beseitigung infiltrationshemmenderBodenverdichtungen

Vermeidung bzw. Beseitigung infiltrationshemmenderBodenverdichtungen

Erosionsmindernde Flurgestaltung (Erosionsschutzstreifen Windschutzstreifen, begrünte Hangrinnen, Schlagunterteilung)

Erosionsmindernde Flurgestaltung (Erosionsschutzstreifen Windschutzstreifen, begrünte Hangrinnen, Schlagunterteilung)


Windschutzstreifen zur Verminderung der Winderosion

Abstand des Vielfachen der Heckenhöhe


Wirksamste Maßnahme:Dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung/Direktsaat

Bilder: Schmidt

Mulchauflage zum Schutz der Bodenoberfläche vor infiltrations-hemmender Verschlämmung und zur Stabilisierung der Bodenkrümel


Bodenverdichtung reduziert Wachstum und Nährstoffaufnahme

2,7 kg FM/m²0.9 kg FM/m²

Nährstoffaufnahmen in kg/haN: 45; P: 5; K: 36 N: 144; P: 16; K:120


Anpassungsmöglichkeiten des Pflanzenbaus an den Klimawandel

Düngung und Pflanzenernährung

Teilschlagspezifische Düngung auf großen heterogenen Flächen zur Verbesserung von Ertrag, Qualität sowie Nährstoff- und Wassernutzungseffizienz

Teilschlagspezifische Düngung auf großen heterogenen Flächen zur Verbesserung von Ertrag, Qualität sowie Nährstoff- und Wassernutzungseffizienz

Sicherung einer optimalen Grundnährstoffversorgung durch bedarfsgerechte Düngung

Sicherung einer optimalen Grundnährstoffversorgung durch bedarfsgerechte Düngung

Düngebedarfsermittlung mittels Nmin-Methode sowie mit Verfahren der Pflanzenanalyse zur Ermittlung des Ernährungszustandes des Getreides zur Anpassung der Düngung an den tatsächlichen Düngebedarf

Düngebedarfsermittlung mittels Nmin-Methode sowie mit Verfahren der Pflanzenanalyse zur Ermittlung des Ernährungszustandes des Getreides zur Anpassung der Düngung an den tatsächlichen Düngebedarf


Wassergehalt

lehmiger Sand70-100 l /m³ nFK

toniger Lehm190-220 l/m³ nFK

Relativertrag

Wasservorrat bestimmt wesentlich die Ertragshöhe

Wassergehalt in 1 m Bodentiefe zu Vegetationsbeginn und Relativertrag von vier Erntejahren


Stark heterogener Schlag mit erheblichen Ertragsunterschieden

Teilschlagspezifische Düngung auf heterogenen Standorten sinnvoll


N-Düngung mittels Sensortechnik auf heterogenen Schlägen

Verbesserung der N-Effizienz durch bedarfsorientierte ortsspezifischeApplikation unter Beachtung der Bestandes- und Bodenheterogenität sowie des Bodenwasservorrates

Erzeugung einheitlicher Partien mit ausgeglichenen Rohproteingehalten

Verminderung qualitätsreduzierenderLagerbildung

Reduktion von Umweltbelastungen durch Verminderung von lokalen N-Bilanzüberschüssen

N-Sensortechnik

Abreifender WintergerstenbestandSchlag „Am Flugplatz“ Köllitsch



Düngung und Pflanzenernährung

Vorverlegung der Spätdüngung bei Vorsommertrockenheit vor allem bei Weizen

Vorverlegung der Spätdüngung bei Vorsommertrockenheit vor allem bei Weizen

Injektiondüngung, Unterfußdüngung oder stabilisierte Düngerapplikation zur Erhöhung der Nährstoffeffizienz unter trockenen Bedingungen

Injektiondüngung, Unterfußdüngung oder stabilisierte Düngerapplikation zur Erhöhung der Nährstoffeffizienz unter trockenen Bedingungen

Humusbilanzierung der Humusreproduktion Humusbilanzierung der Humusreproduktion


Injektionsgerät für den Praxiseinsatz


(Injektion, KAS)

Wirkung unterschiedlicherN-Applikation auf den Ertrag von Winterweizen

Baruth, D3, lS, AZ: 33, 2009 und 2010

N-Applikation [kg/ha] Ertrag [dt/ha] PGVB EC 31 EC 55 2009 2010

1 0 0 0 20,9 43,6 2 60* 50 50 44,3 78,8 3 160* 0 0 52,2 81,6 4 0 160* 0 40,0 65,8 2009: + 5 kg N/ha

Injektionsdüngung auf leichten, trockenen Standorten oft vorteilhaft


P-Unterfußdüngung zu Mais fördert die Jugendentwicklung und die Ertragsbildung

158 dt TM/ha 180 dt TM/ha


Säschar für kombinierte Aussaat und Unterfußdüngung

Unterfußdüngung bei niedrigen Bodengehalten und auf fixierenden Standorten sehr wirkungsvoll


0501001502001,5

1,9

2,3

40

60

80

100

120

140

MethauLehmR² = 0,91

0501001502001,0

1,3

1,5

40

60

80

100

120

140Sprödaanlehmiger SandR² = 0,94

Einfluss von mineralischerN-Düngung und Humusgehaltauf den GE-Ertrag der letzten Rotation (2006 – 2009)

mineralische N-Düngung [kg/ha]

Humus

geha

lt [%

]GE-

Ertr

ag [d

t/ha]

GE-

Ertr

ag [d

t/ha]

mineralische N-Düngung [kg/ha]

Humus

geha

lt [%

]

Positiveffekt von Humus kann nicht durch mineralische N-Düngung substituiert werden



Bewässerung

Nutzung von Bewässerungs-Beratungsprogrammen Nutzung von Bewässerungs-Beratungsprogrammen

Pflanzenbedarfsorientierte zusätzliche Wasserversorgung zur Stabilisierung der Ertragsbildung besonders auf leichten Standorten

Pflanzenbedarfsorientierte zusätzliche Wasserversorgung zur Stabilisierung der Ertragsbildung besonders auf leichten Standorten

Wassersparende auf Bodenfeuchte basierende Bewässerungsverfahren und -methoden mit hoher Wassernutzungseffizienz wie z. B. Tröpfchenbewässerung

Wassersparende auf Bodenfeuchte basierende Bewässerungsverfahren und -methoden mit hoher Wassernutzungseffizienz wie z. B. Tröpfchenbewässerung


Sensorgestützte Tröpfchenbewässerungvon KartoffelnVersuch in Baruth zur Entwicklung von Anpassungsstrategien an den Klimawandel

| 24. März 2011 | Dr. Erhard Albert38 | 38

bewässertunbewässert

unbewässertbewässert

WinterroggenMehrertrag 8 dt/ha(Mittelwert über konventionelle und pfluglose Varianten)

WintergersteMehrertrag 23,7 dt/ha(Mittelwert über konventionelle und pfluglose Varianten)

Bestandesentwicklung 2009


Ertragswirkung der Beregnung in Baruth (lS, D3, AZ: 30) 2009(Mittel der Bodenbearbeitungsvarianten)

66,8

90,5

51,5 51,5

73,681,6

127,4

139,3135,0135,7

0

20

40

60

80

100

120

140

Wintergerste Winterraps Winterroggen Körnermais Kartoffel[ GE ]

unbewässert bewässert

Ertrag in dt/ha


87,8 87,346,4 46,2 58,5 57,4

410,5

594,2

110,1 121,5

0

100

200

300

400

500

600

Wintergerste Winterraps Winterroggen Kartoffel Körnermais

unbewässert

bewässert

Ertragswirkung der Beregnung in Baruth (sL, D3, AZ: 30) 2010(Mittel der Bodenbearbeitungsvarianten)

2010keine Bewässerung


Maßnahmenzur Verbesserung der Wassernutzungseffizienz

Wasser im Boden speichern• Verringerung der unproduktiven Verdunstung sowie Erhöhung der Infiltration z. B. durch

Mulchauflagen oder Stroh• Reduktion der Bodenbearbeitungsintensität• Erhöhung der Wasserkapazität durch geregelte organische Düngung und Kalkung• Bodenverdichtungen vermeiden

Vorhandenes Wasser besser nutzen• Standortangepasste Arten- und Sortenwahl• frühreife Sorten bevorzugt anbauen• zu üppige Bestände mit hohem Wasserverbrauch vermeiden• bedarfsgerechte Nährstoffversorgung und optimalen pH-Wert sicherstellen• ungestörtes Wurzelwachstum sichern• N-Spätdüngung zeitlich vorziehen zum Düngen mit stabilisierten Produkten• Injektionsdüngung auf leichten Standorten• optimaler Pflanzenschutz

Zusatzwasser besser nutzen• Optimierung der Beregnungstechnik und -steuerung


Fazit❙ Klimawandel mit höheren Temperaturen, veränderter Niederschlagsverteilung

und CO2-Anstieg hat sowohl positive als auch negative Wirkungen auf den Pflanzenbau

❙ Zunehmende Klimavariabilität wird die Stabilität der Erträge und der Produktqualitäten insbesondere auf leichten Standorten in Ost- und Nordsachsen vermindern, weniger auf den Löss- und Verwitterungsstandorten

❙ Betriebliches Risikomanagement ist zu entwickeln, um Liquiditätsprobleme zu vermindern

❙ Anpassungsmaßnahmen vor allem im Hinblick auf ein verbessertes Wassermanagement sind umfassend umzusetzen

❙ Anpassungsprozess ist durch angewandte Forschung, Wissens- und Erfahrungstransfer und günstige Rahmenbedingungen zu unterstützen

❙ Bei konsequenter Anwendung von Anpassungsmaßnahmen werden bis 2050 keine dramatischen klimabedingten Auswirkungen auf die Landwirtschaft erwartet


Vielen Dankfür die Aufmerksamkeit

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