Aktuelle Ausgabe 03/2018

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Die Folgen des Klimawandels werden für die Landwirtschaft regional sehr unterschiedlich ausfallen. Sie können aber auch durchaus positive Auswirkungen haben. Jedenfalls, wenn man sich in einer sogenannten „Gunstzone“ befindet.

Bildquelle: agrar-portal
Bildquelle: agrar-portal
Ertragssteigerung durch CO2-Erhöhung?
Eine höhere CO2-Konzentration steigert bei C3-Pflanzen die Photosyntheserate bei gleichem stomatären Leitwiderstand. Die Transpiration und damit der Wasserverbrauch verringern sich dabei bis zu 15-30%, die Wassernutzungseffizienz nimmt um bis zu 50% zu. C4-Pflanzen
wie Mais und Zuckerhirse reagieren dem gegenüber deutlich geringer.

Weitere direkte CO2-Wirkungen auf die Pflanzen sind:

  • Steigerung der Biomasseproduktion
  • Beschleunigung von Wachstum, Entwicklung und Alterung
  • Stimulation der Dunkelatmung und Reduktion der Lichtatmung
  • Zunahme des löslichen Kohlenhydratanteils, Senkung der N-Konzentration in der Pflanze, Veränderung des C/N Verhältnisses
  • Veränderung der C-Verlagerung innerhalb der Pflanze
  • Veränderung des Wurzel/ Sproß-Verhältnisses zu Gunsten des oberirdischen Sproßes.

Abb 1: Einfluss der CO2-Zunahme auf Photosynthese und Transpiration bei Sommerweizen
Abb 1: Einfluss der CO2-Zunahme auf Photosynthese und Transpiration bei Sommerweizen
Unter idealen Bedingungen können die Erträge von C3-Getreidepflanzen bei einer Verdoppelung der CO2-Konzentration um 20-35% ansteigen. Die Ertragssteigerung hängt aber von den verfügbaren Ressourcen wie Nährstoffe und Wasser und dem Temperaturverlauf ab – und genau das ist der springende Punkt. Denn wir haben es mit einer Kombinationswirkung von steigenden CO2-Konzentrationen und steigenden Temperaturen zu tun!

Abb. 2: Ertragsverlust oder Ertragsgewinn: Es kommt drauf an ...
Abb. 2: Ertragsverlust oder Ertragsgewinn: Es kommt drauf an ...
Ertragssenkung durch Vorsommertrockenheit?
Eine allgemeine Temperaturerhöhung fördert das Wachstum und die Entwicklung und führt damit zu einer Verkürzung der ertragsrelevanten Entwicklungsphasen (Abb.2). Die Verkürzung der Kornfüllungsphase führt bei Getreide und Körnerleguminosen zu einem Ertragsverlust. Feldexperimente mit steigenden CO2-Konzentrationen zeigten bei jedem Grad Temperaturerhöhung über 26°C eine Abnahme der Kornerträge um 10%. Ähnliche Ergebnisse belegen Versuche bei Sojabohnen und Weizen. Modellsimulationen zeigen, dass im wärmeren Klima ohne Berücksichtigung der CO2-Wirkung immer niedrigere Erträge realisiert werden. (Abb. 3 und 4)

Höhere Temperaturen und Einstrahlungen fördern aber auch allgemein die Verdunstungsrate und wirken damit dem CO2-Effekt entgegen. Dies erhöht das Risiko von z. Tl. erheblichen Ertragsverlusten bedingt durch die Vorsommertrockenheit zwischen Mitte Mai und Mitte Juni. Die oben erläuterte positive Ertragswirkung zunehmender CO2- Konzentrationen („CO2-Düngung“) bei ausgeglichener Wasserbilanz wird also durch die steigende Temperatur in Kombination mit regional ausgeprägten Trockenperioden vermindert.

Abb. 3: Beziehung zwischen Sommermitteltemperatur und dem Ertrag von Roggen und Winterweizen
Abb. 3: Beziehung zwischen Sommermitteltemperatur und dem Ertrag von Roggen und Winterweizen
Forderungen an die Züchtung
Die Kombinationswirkung von erhöhten CO2-Konzentrationen und steigenden Temperaturen wirkt langfristig. Probleme mit ausgeprägten Trockenperioden sind in vielen Regionen jetzt schon aktuell. Die Eigenschaft Dürreresistenz muss also unbedingt eine der primären Selektionskriterien in der Züchtung sein!

Da die zukünftig eher milden Winter die ausgeprägte Vegetationsruhe verhindern, wird die Frosthärtung deutlich reduziert. Dann führen plötzliche Kälteeinbrüche zu Auswinterungen. Eine stabile Härtung und ausgeprägte Frostresistenz muss daher ebenfalls bei der Züchtung im Fokus stehen!

Abb. 4: Wirkung von CO2-Konzentration und Temperatur auf den Ertrag
Abb. 4: Wirkung von CO2-Konzentration und Temperatur auf den Ertrag
Erhebliche Anbauverschiebung erwartet
Je nach Weltregion führt die Klimaerwärmung zu positiven („Gunstzonen”) oder negativen („Ungunstzonen”) Trends. Mitteleuropa liegt dabei tendenziell in einer Gunstzone. Regional kann es dabei aber erhebliche Unterschiede in den Auswirkungen der Klimaveränderung auf die Landwirtschaft geben.

Darüber hinaus kommt es zu einer Verschiebung von Anbaugrenzen: Pro Grad Erwärmung 200-300km nördlich und 200m in die Höhe! Für das regionale Sortenspektrum aller landwirtschaftlichen Kulturarten aber auch für das Anbaumanagement birgt das immense Veränderungen: Saattermine, Sortenwahl, Fruchtfolgegestaltung, Wassermanagement, Produktionstechnik etc. – alles gehört auf den Prüfstand!

Dr. Hoffmann-Bahnsen
Dr. Hoffmann-Bahnsen
Die Langfassung dieses Beitrages wurde als Referat auf der Pressekonferenz der SAATEN-UNION und Strube-Diekmann zum Thema „Offensive für den Pflanzenbau/Schwerpunkt Getreide und Zuckerrüben“ am 18.4.2007 in Söllingen gehalten.

Stand: 01.04.2007