Europäische Landwirtschaft im Klimawandel

Dr . sc. agr. Dietrich Schulzke Forstingenieur, Diplomlandwirt ,Landschaftsökologe Eberswalde 2010

Fragestellung

1. Wie kann die Landwirtschaft sich auf den Klimawandel einstellen?

2. Welche Möglichkeiten und Instrumente sind vorhanden?

3. Wie kann der Landwirt sie nutzen?

Offene Fragen

Welche Art der Landnutzung hat die besseren Chancen unter veränderten Wachstumsbedingungen: die Ökologische oder - die Konventionelle ? Ist das die entscheidende Frage oder geht es nicht darum, wie Landnutzung überhaupt möglich bleibt? Haben die Kulturpflanzen ein ausreichendes genetisches Anpassungspotential um sich Klimaveränderungen anzupassen?

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Wann ist Landwirtschaft „ökologisch“ ?

- Wenn die Energiebilanz ausgeglichen ist.

Wenn der Humusspiegel etwas über dem klimatisch bedingten Grenzwert liegt.

- Wenn der Fruchtwechsel die Bodenfruchtbarkeit erhält oder verbessert.

- Wenn die Fruchtarten den Witterungsbedingungen angepasst sind.

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Man kann die Grenzen der Anpassungsfähigkeit an die Klimaänderung und veränderter Witterung mit Hilfe eines Modells EBOS ( SCHULZKE, 1986) simulieren und Witterungsszenarien konstruieren.

Aus der Modellstruktur ist erkennbar, dass die verschiedenen Module des Modells variabel sind.

Das gründet sich auf langjährige Datenreihen der Witterung (DWD) und der Ertragsentwicklung der drei Wintergetreidearten (Bundessortenamt).

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EBOS Modellstruktur

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-

Modellkomponenten

Qualität der Vegetationsperiode * Witterung in den Compartments (c) Herbst, Winter, Frühjahr * Niederschlagsregime mit Korrekturfaktor „a“ * Temperaturregime Der „Komplexe Witterungswert“ (WWK) - Bodenformenleistungsfaktor (Bf) - Regionaler, kulturspezifischer Klimafaktor (Rg) Die vier Faktoren münden in einem Modell mit der Formel

Ökologischer Ertrag = (wwc2*a + wwc3 + wwc4*a) x Bf x Rg x Vi

Der Vi-Wert kennzeichnet den Intensivierungsgrad des Anbauverfahrens. Er ist Maßstab für die Abweichung vom „Ökologischen Basisertrag“ als Ausdruck der Energiebilanz und Abweichung vom ökologischen Zielwert. (Vi-Säulendiagram) Schulzke 2010

Der „Komplexe Witterungswert“ (WWK) schwankt jahrsspezifisch um das Anderthalb- bis Zweifache. Damit wird die Amplitude der Anpassungsfähigkeit deutlich, die sich in unterschiedlichen Erträgen widerspiegelt. Mit dem WWK können Witterungsabläufe simuliert werden.

Der

Witterungswert

(ww) ist die Kombination aus Temperatur, ,Niederschlag und Sonnenscheindauer. Er bezieht sich auf einen definierten Zeitabschnitt der Vegetationsperiode (Compartment „c“, Herbst, Winter, Frühjahr) Der

Bodenformenleistungsfaktor (Bf)

ist ein getreideartspezifischer Leistungswert der Standortqualität.

Zum Beispiel ist er für Lehmplatten(D4) : W.Weizen 0,20, W.Gerste 0,17, W.Roggen 0,23.

Der

Regionalfaktor (FRg)

ist ein getreideartspezifischer Klimawert, der den Klimaeinfluss für eine Region über alle Standortqualitäten hinweg ausweist.

Zum Beispiel für die Boden-Klima-Region IIa/5 – siehe Karte – ist er für W.Weizen 0,23, W.Gerste 0,26 , W.Roggen 0,22.

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Die daraus abgeleiteten Ertragstafeln für die möglichen Anbaustandorte und jährlichen unterschiedlichen Witterungskonstellationen eröffnen die Möglichkeit, die Anpassungsfähigkeit der drei Wintergetreidearten regional darzustellen.

Auf der Grundlage des Modells können die Grenzen sichtbar gemacht werden, in denen die Getreidearten auf veränderte Witterungs- und Klimaänderungen mit unterschiedlicher Biomassebildung reagieren.

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Was leistet das Modell ?

Es können die Ertragsbildungsbedingungen für die drei Wintergetreidearten abgebildet werden. Mit Hilfe der Modellmodule können die verschiedenen Komplexe der Ertragsbildung

variabel simuliert

werden.

Ein zentraler Komplex ist der Witterungsverlauf in der Periode vom Aufgang der Saat bis zum Schosstermin des Getreides.

Auf der Grundlage des Witterungswertes (WW) in den drei Entwicklungsabschnitten – Herbst, Winter, Frühjahr – kann die

Quantität des Biomasseaufwuchses

berechnet werden.

Die Kombination des Witterungswertes mit der Bodenqualität und dem regionalen Klimafaktor ergibt die Biomasseleistung eines Standortes. Es können also verschiedene Klima- und Witterungskonstellationen simuliert werden.

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Wie kann man die Landwirtschaft auf den Klimawandel vorbereiten?

1. Es muss die Ausgangssituation vor Ort definiert werden: Standort, Witterung, Anbauverfahren.

2. Welche Klimaelemente können sich ändern?

3. Wie kann sich der Witterungsverlauf in der Vegetationsperiode verändern?

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4. Die Konfliktbereiche zwischen Nutzungsanspruch und Ressourcenschutz definieren: Die Landnutzung an die veränderten Bedingungen anpassen.

Ändern sich dadurch unsere Ernährungsgrundlagen?

- Werden andere Kulturpflanzen notwendig?

Müssen neue Anbauverfahren entwickelt werden?

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Die „ökologische“ Landwirtschaft entspricht etwa den Anbauverfahren von 1965 und kann den Anforderungen des 21ten Jahrhunderts nicht gerecht werden. 30% bis 50% geringere Getreideerträge - gemessen am heutigen Ertragsniveau - sind nicht vertretbar.

Es ist andererseits belegt, dass die Intensivierung unter veränderten Wachstumsbedingungen ihren Effekt ebenfalls verändern kann.

Vor diesem Hintergrund sind neue Anbauverfahren und andere Kulturpflanzen zwingend notwendig.

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Welche Instrumente der Anpassung stehen der Landwirtschaft zur Verfügung?

1.Kenntnis des Klimastatus - Kenntnis des Witterungsverlaufes im Jahr und in der Vegetationsperiode.

2.Landschaftsanalyse nach - geographischen Merkmalen - geologischer Ausstattung - Wald- Feldverteilung - Nutzungsmosaik (Feld, Wiese, Fruchtarten)

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.

Die Klimaanalyse Westeuropas hat unter Berücksichtigung der Getreideerträge und der Intensivierung die Abgrenzung von Agrar- und Boden Klimaregionen ermöglicht (EU-Projekt AIR3 CT94-1296). In der Tabelle ( Deutschland und Brandenburg) sind die realen Klima- und Witterungsdaten (Zeitraum 1950 1990) berücksichtigt und Grundlage für die getroffene Abgrenzung.

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Was kann mit den Instrumenten erreicht werden?

1. In einem EU-Projekt (AIR 3 CT94-1296) sind auf der Grundlage von Parametern der Landschaftsanalyse ökologische Gebietseinheiten abgeleitet und kartiert worden (Karten, Tabellen) 2. Grosse Teile Westeuropas, einschließlich Deutschlands sind in * Agrar-Klima-Regionen * Boden-Klima-Regionen und * Landschaftstypen gegliedert worden. Die drei Ebenen sind hierarchisch miteinander verbunden und charakterisieren unterschiedliche Gebietsgrößen.

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Innere Merkmale:

-mittlere Jahrestemperatur -mittlere monatliche Temperatur -jährliche Niederschlagsmenge und Verteilung (Niederschlagsmaxima, Trockenzeiten) -Anzahl der Sonnenstunden im Jahr -Höhe über NN (Die Kombination der Merkmale ergibt) -mittlere monatliche Temperatur -jährliche Verteilung der Niederschläge -monatliche Sonnenstunden -Höhe über NN

-Witterungsabläufe in der Vegetationsperiode, nach Entwicklungsabschnitten -Bodenqualitäten (Bodenarten, Bodentypen)

(Die Kombination der Merkmale ergibt) 1 : 10.000.000 - 1.000.000

Agrar-Klima-Regionen (AKR)

AKR Ib AKR IIb 1 : 1.000.000 - 500.000

Boden-Klima-Regionen (BKR)

AKR Ib BKR IIb/6 BKR IIb/7 BKR IIb/8 -Höhe über NN -Bodenqualitäten (Bodenarten,Bodentypen)

-Substrat -Relief -Hydromorphie -Trophie -Wald-Feld-Verteilung

(Die Kombination der Merkmale ergibt) -Sande -Lehme -< 2° Neigung -2 - 5° Neigung -5 - 8° Neigung ->8° Neigung -Grundwasserbestimmt (nass) -Grundwasserbeinflußt (feucht) -Grundwasser ab 0,8 m (temporär feucht) -Sickerwasserbestimmt (frisch - trocken) -Bodenformenleistungsfaktoren -0% ; <10%; 10 - 30% ; 30 - 50% ; >50% (Die Kombination der Merkmale ergibt) -Tieflehm-Fahlerden (Kartierungssymbol D4a) -Sandbraunerden (D3a) -Sandpodsole (D2a) -u.a.m.

1 : 500.000 - 100.000

Landschaftstypen (Makrochoren)

BKR IIb/7 Moore (70) Decksand Lehmebenen (30) Lehmplatten (10) Sand ebenen (50) 1 : 50.000 - 10.000

Standortkomplexe (Mesochoren) - - Lebensräume

09131 Lehmplatten 09132* 05102 09134 Sandebenen 09135 *Codierung der Biotoptypenkomplexe

Standorttypen (MMK) (Mikrochoren - Habitatstrukturen)

D4a D2a D4a 09132 D2b D3a Schulzke 2010

                

Verwendetes Gliederungsprinzip für Naturräume.

KLIMAZONEN

(WALTER,1990)

AGRAR-KLIMA-REGIONEN

( SCHULZKE.D ,1998) (atlantisch ,kontinental, Meereshöhe, Jahresniederschläge, Jahresdurchschnittstemperaturen ,Jahressonnenstunden, Vegetationszeiten, Regionale Biomasseerträge )

BODEN-KLIMA-REGIONEN

(SCHULZKE.D 1988) (Bodenregionen, Bodenlandschaften, Klima, Witterung in der Vegetationszeit regionale Getreide Biomasseerträge, Nettoprimärproduktion im Wald )

LANDSCHAFTSTYP und LEBENSRÄUME

(Makrochoren, Mesochoren) (SCHULZKE.D 1998) Auf dieser Ebene wird gewirtschaftet, entwickelt, geschützt, zerstört Umweltqualitätsziele Umweltqualitätsziele Geotopische Chorische Biotop, und Biotopkomplexe Strukturen Strukturen Substrate, Bodentypen, Relief, Vegetationstypen Faunistische Wasserhaushalt, Gefüge, Strukturen Artenausstattung Schulzke 2010

Landschafts typen (LT) in Brandenburg ( AKR, BKR, LT)

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 Mit Hilfe des Ertragsbildungsmodell ist es erstmals möglich einen biologischen Indikator,

den Getreideertrag

, als Gradmesser für veränderte Witterungsverläufe und ihre Wirkung auf die Biomassebildung sichtbar zu machen.

 Der Modellertrag spiegelt eine definierte Intensivierungsstufe im Anbauverfahren wider. In den Getreidesortenversuchen der Bundessortenanstalt (für Ostdeutschland ist das Nossen) werden jährlich solche Versuche angelegt und ausgewertet. Sie sind der Eichstrich für die Modellkontrolle bei der Übertragung der Modellrechnung in die Fläche.

  Für den Wald hat G. HOFMANN (1985) in Eberswalde ein ähnliches Modell entwickelt.

Die errechneten Biomassen in Wald und Feld sind identisch!

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Kann der klassische Konflikt zwischen Landnutzung und Ressourcenschutz auf der konkreten Fläche bzw. für die ökologische Gebietseinheit benannt und bewertet werden?

Ja er kann!

Mit Hilfe eines Bewertungsschlüssels kann jede Gebietseinheit, auch der Schlag, eingestuft werden.

Welche Schritte sind notwendig?

Jede Fläche wird nach abiotischen und biotischen Sensibilitäten und den Nutzungsansprüchen, nach Kenntnisstand bewertet, jeweils mit 1 = hohe Sensibilität 2 = mittlere Sensibilität 3 = keine Sensibilität.

Die jeweils höchste Zahl gibt den Hinweis auf Nutzungs- oder Schutzmaßnahmen.

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Konfliktpotentiale in Brandenburgs Landschaften

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Tab. 1 : Flächenanteile der Standorte und durchschnittliche Biomassenerträge ( Ganzpflanze 86% TS) vom Wintergetreide in

Brandenburg

und in den

5 Boden-Klima-Regionen

Boden- Klima- Region LF+Siedl+Ver- Landwirtschaftliche Nutzfläche (AF) kehrsflächen ha D2 D3 D4/5 45.032 41.702 21.933

D 2 WR (0,6)*

D 3 WR (0,3) WG (0,1) WW ( 0,2)

D4/5 WG (0,2) WW (0,4) 13 t/ha 12 t/ha

27.019 ha 189.134 t 12.510 ha 125.106 t 4.170 ha 50.042 t 8.340 ha 91.740 t 4.386 ha 57.025 t 8.773 ha 105.278 t IIb/2 222.809 34.264 25.104 42.255 IIb/3 IIb/4 IIb/7 443.079 481.732 315.036 93.118 73.862 92.050 68.531 43.503 23.428 44.928 119.968 27.883 20.558 ha 143.908 t 55.870 ha 391.095 t 44.317 ha 310.220 t 55.230 ha 386.610 t 7.513 ha 75.312 t 20.559 ha 205.593 t 13.050 ha 130.509 t 7.284 ha 72.284 t 2.510 ha 30.120 t 6.853 ha 82.236 t 4.350 ha 52.200 t 2.342 ha 28.104 t 5.028 ha 55.308 t 13.706 ha 150.766 t 8.700 ha 95.700 t 4.685 ha 51.535 t 8.451 ha 109.863 t 8.985 ha 116.807 t 23.993 ha 311.917 t 5.576 ha 72.496 t 16.902 ha 202.824 t 17.971 ha 215.654 t 47.987 ha 575.846 t 11.153 ha 133.838 t Schulzke 2010

Schlussfolgerungen

  Die Kombination der klassischen Merkmale für Gebietsgliederungen sind hier mit einem ökologisch definierten Wachstumsmodell verbunden worden.

Die daraus abgeleiteten Gebietseinheiten unterscheiden sich in den Ertragsbildungsbedingungen.

  Die Ertragsbildungsbedingungen haben aber auch Einfluss auf die Intensivierungswirkung.

Es ist darum sowohl eine regionale Anpassung der Anbauverfahren als auch der Intensivierungsstrategien geboten.

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Das jährliche Ertragsniveau wird natürlich in seiner absoluten Höhe durch die verschiedenen Intensivierungsfaktoren bestimmt.

Aber jeder weiß, dass bei gleicher Intensivierung die Erträge jährlich anders ausfallen. Diese jährlichen Unterschiede sind auf die unterschiedlichen Witterungskonstellationen zurück zu führen (Siehe Ertragsbildungsmodell – EBOS).

Die angestrebten Höchstertragsjahre kommen aber nur relativ selten vor. Etwa alle 5 – 7 Jahre.

Vor diesem Hintergrund ist es sowohl ökonomisch als auch ökologisch sehr problematisch in jedem Jahr auf Höchsterträge zu spekulieren.

Es macht keinen Sinn, die Intensivierung auf 90 – 100 dt/ha beim Getreide auszurichten, wenn nur 60- 70 dt/ha, witterungsabhängig, realisiert werden können.

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Auf der Grundlage der ökologischen Gebietsgliederung besteht die Möglichkeit für den Landwirt die Energiebilanz (Aufwand – Nutzen) zu optimieren.

Für Brandenburg ist die Gebietsgliederung exemplarisch durchgeführt und kartiert.

Damit besteht die Möglichkeit regionale Szenarien der Klima und Witterungsentwicklung zu erproben und Schlussfolgerungen vorzubereiten Ohne eine gezielte Beratung und Förderung sind die notwendigen Anpassungen an zukünftige Entwicklungen aber nicht möglich.

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Intensivierungseffekte

90 80 70 1,7 1,7 1,6 1,2 1,3 1,6

*)

1,3 1,3 1,2 60 50 40 30 1,2 1,5 2,4 20 10 0

Ic (NL) Ia (GB) Ib (F) IIIa (F) IIIb (F) IIIc (F) IIa/2 (D) IIb/3 (D) Agrar-Klima-Region IIc/5 (D) IV (D) VIb (ES) VIc (ES)

ökologischer Basisertrag mögliches Absinken unter den ökol. Basisertrag Ertrag 1994

Abb. 1.2 a: Der Effekt der Intensivierung auf unterschiedliche ökologische Ertragspotentiale in den Agrar-Klima-Regionen Europas

(Beispiel Winterweizen, 1994) Quelle: Eurostat-Klima, Kreisstatistik Dtl, Deutscher Wetterdienst Schulzke 2010

Die definierten Gebietseinheiten sind mit stabilen Standort Merkmalen in unterschiedlichen Kombinationen ausgestattet.

Sie reflektieren die Witterungs- bzw. Klimaelemente in einer spezifischen Form über die Biomassebildung, einem biologischen Indikator.

Damit besteht die Möglichkeit vorausschauend die politischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen anzupassen.

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Häufigkeitsverteilung von Höchstertragsjahren im Zeitraum 1950 bis 1998 Tab. 2.9 Häufigkeitsverteilung der Witterungswerte in Ostdeutschland (Winterweizen) - siehe auch Abb. 2.3 a u. b

Klassen Nr.

1 2 3 4 5 6 7

Komplexe Witterungs werte (WWK) Grenzen

950 - 1150 1150 - 1350 1350 - 1550 1550 - 1750 1750 - 1950 1950 - 2150 2150 - 2350 Summe Summe Klassen 3-5

Ertrags- Insgesamt bildung

schlecht normal sehr gut 4,7% 15,7% 23,7% 23,7% 22,3% 7,0% 3,0% 100% 69,7%

Häufigkeitsverteilung der WWK BKR IIa/3

0,0%

IIb/1

5,9%

IIb/2

7,5%

IIa/5

0,0%

IIb/3 IIb/4 IIb/5

0,0% 13,8% 4,3% 0,0% 41,2% 15,0% 0,0% 0,0% 13,8% 8,5% 5,9% 0,0% 18,9% 20,0% 17,6% 12,5% 33,3% 25,0% 20,7% 21,3% 17,6% 0,0% 40,5% 20,0% 11,8% 17,5% 22,2% 25,0% 13,8% 23,4% 35,3% 22,2% 24,3% 40,0% 11,8% 27,5% 22,2% 0,0% 20,7% 31,9% 29,4% 44,4% 10,8% 20,0% 0,0% 15,0% 11,1% 25,0% 13,8% 8,5% 0,0% 11,8% 5,0% 11,1% 25,0% 3,4% 2,1%

IIb/6

5,9%

IIb/7

0,0%

IIc/6

5,4% 5,9% 22,2% 0,0% 0,0% 11,1% 0,0% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 80,0% 41,2% 57,5% 77,8% 50,0% 55,2% 76,6% 82,4% 66,7% 75,7% S Schulzke 2010 1550 - 1750 1750 - 1950 1950 - 2150 2150 - 2350