Auswirkungen des Klimawandels auf die Pflanzenproduktion der Landwirtschaft

 

Besonders der landwirtschaftliche Sektor wird durch die steigende Temperatur, die veränderten Niederschläge und den steigenden CO2-Gehalt, die mit dem Klimawandel einhergehen, beeinflusst.

Diese Faktoren haben aber keineswegs nur negative Auswirkungen, es sind auch Vorteile für den landwirtschaftlichen Pflanzenbau zu verzeichnen.

Im Folgenden möchte ich die Auswirkungen der drei Faktoren näher erläutern.

 

Welche Auswirkungen hat die steigende Temperatur auf den Pflanzenbau?

Zunächst einmal ist anzuführen, dass die Temperaturerhöhung die Stoffwechselvorgänge und damit auch das Pflanzenwachstum begünstigt. Die Vegetationsperiode ist länger und kann früher im Jahr als derzeit beginnen.

Bei Wärme liebenden Pflanzen, wie zum Beispiel dem Mais, ist sowohl eine Ertrags- als auch eine Qualitätssteigerung zu erwarten, da solche Pflanzen ein höheres Temperaturoptimum haben, bei dem sie verbessert organische Substanz aufbauen können.

Vorteilhaft wird sich die Temperaturerhöhung besonders in Nordeuropa auswirken. Dort kann zukünftig das ertragreichere Wintergetreide besser abgebaut werden als in der Vergangenheit. Sommergetreide, das weniger Erträge erbringt, wird in den skandinavischen Regionen vermutlich an Bedeutung verlieren.

Dem gegenüber stehen allerdings auch zahlreiche negative Effekte des Temperaturanstiegs.

So werden die Mineralisierungsprozesse im Boden beschleunigt, da die Bodenorganismen bei einer höheren Temperatur besser arbeiten können. Langfristig gesehen wird dadurch ein Verlust der Bodenfruchtbarkeit zu verzeichnen sein.

Auch die Bodenstruktur wird sich auf die Dauer verschlechtern, denn durch längere Trockenperioden im Sommer verliert der Boden an Feuchtigkeit. Als Folge entstehen Bodenrisse.

Des Weiteren profitieren Schädlinge und Krankheitserreger vom Klimawandel. Durch die Temperaturerhöhung können sie sich vermehrt verbreiten und einen höheren Schaden anrichten.

Ertragseinbußen werden sich auch durch die Verkürzung determinierter Entwicklungsprozesse bemerkbar machen. Das bedeutet, dass die Enzyme bei zu hoher Temperatur nicht mehr gut arbeiten können. In der Kornfüllungsphase beim Getreide zum Beispiel werden dann anstatt großer Körner mit hoher Qualität, nur kleine, minderwertige Körner ausgebildet.

Letztendlich ist noch anzuführen, dass durch eine erhöhte Verdunstung der Bodenfeuchtigkeit die Pflanzen in Wasserstress geraten können.

 

Welche Auswirkungen haben die veränderten Niederschläge auf den Pflanzenbau?

Die Niederschläge werden sich in zunehmendem Maß folgendermaßen verändern: Die Winter- und Starkniederschläge werden zunehmen, hingegen werden die Sommerniederschläge abnehmen.

Letzterer Aspekt wirkt sich positiv auf die Befruchtung bei Fremdbefruchtern aus, da der Pollen bei Trockenheit wesentlich besser fliegen und die Blüte erreichen kann.

Die Zunahme der Winterniederschläge wirkt sich insofern positiv auf den Pflanzenbau aus, als dass dadurch die höhere Bodenfeuchte im Frühjahr gut genutzt werden kann. Insbesondere Hafer, der hauptsächlich als Sommergetreide angebaut wird und einen hohen Anteil an Spelze hat (bis zu 45% des bespelzten Korns), somit viel Wasser für die Keimung benötigt, kann diese höhere Bodenfeuchte potenziell ertragssteigernd nutzen.

Negative Auswirkungen werden sich verstärkt durch die Zunahme von Winter- und Starkniederschlägen zeigen.

Die Überschwemmungs- und Erosionsgefahr nimmt dadurch zu, wodurch sich die Bodenstruktur verschlechtert. Die obere Bodenkrume wird abgetragen und an anderen Stellen wieder angeschwemmt. Außerdem können die Pflanzen durch zu hohe Wasserverfügbarkeit mit Fäulniserscheinungen im Wurzelbereich reagieren.

Als weiterer negativer Effekt ist die Auswaschung von Nährstoffen aus dem Boden zu nennen.

Als negative Auswirkung der Starkniederschläge ist schließlich der Hagel anzuführen. Starke Hagelschauer können den Pflanzenbeständen erheblichen Schaden zufügen.

 

Welche Auswirkungen hat der steigende CO2-Gehalt auf den Pflanzenbau?

Mit steigender CO2-Konzentration in der atmosphärischen Luft steigt auch die Fotosyntheseleistung der Pflanzen an. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass genügend Licht und Wasser vorhanden sind. Sind diese Voraussetzungen erfüllt, so kann verbessert organische Substanz aufgebaut werden, womit ein möglicher Ertragsanstieg zusammenhängt.

Durch C4-Pflanzen, wie zum Beispiel dem Mais, kann das atmosphärische Kohlenstoffdioxid in den Pflanzen fixiert werden. Dies ist theoretisch ein großer Vorteil, da das CO2 in der Atmosphäre reduziert wird. Diese Fixierung ist aber lediglich ein Ausgleich der CO2-Emmision, die durch die Landwirtschaft erfolgt.

Negativ kann sich die ansteigende CO2-Konzentration auf die Qualität der pflanzlichen Erzeugnisse auswirken, denn sie verändert die Gewebezusammensetzung. Durch die steigende Fotosyntheseleistung werden dann hauptsächlich Kohlenhydrate, zu Lasten der Proteineinlagerung, aufgebaut. Für den Weizen bedeutet das, dass die Kleberproteine bis zu 15% reduziert sein können. Infolgedessen verschlechtert sich seine Backqualität.

 

 

Anpassung der Produktionstechnik und der Pflanzenzüchtung an den Klimawandel

 

Obwohl der Klimawandel auch einige positive Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Pflanzenproduktion hat, ist langfristig mit sinkenden Erträgen zu rechnen.

Deshalb müssen sowohl in der Produktionstechnik als auch in der Pflanzenzüchtung Anpassungsmaßnahmen vollzogen werden.

 

Wie kann sich die Produktionstechnik an die veränderten Bedingungen anpassen?

Zunächst einmal sollten die Saattermine angepasst werden. Das Sommergetreide kann früher gesät werden, wodurch der Ertrag potenziell gesteigert werden kann, da es eine verlängerte Vegetationsperiode zur Verfügung hat. Außerdem kann die höhere Bodenfeuchte durch stärkere Winterniederschläge genutzt werden und die Gefahr von Wasserstress wird gemindert. Mit der früheren Saat steigt allerdings auch die Gefahr von Schäden durch Spätfröste.

Das Wintergetreide sollte später gesät werden, da es sich sonst vor dem Winter zu stark entwickelt.

Es können alternative, Wärme liebende Arten, wie zum Beispiel Mais, Sonnenblumen und Leguminosen angebaut werden, sowie Sorten, die gut an die veränderten Bedingungen angepasst sind.

Solche Arten und Sorten sollten in die Fruchtfolge mit eingegliedert werden, wenig geeignete Arten und Sorten sollten diesen weichen.

Eine weitere Anpassungsmöglichkeit ist die Änderung der Bodenbearbeitung, der Düngung und des Pflanzenschutzes. All diese Faktoren sollten in jedem Fall bedarfsgerecht sein. Darüber hinaus kann die Verdunstung durch eine pfluglose Bodenbearbeitung relativ gering gehalten werden, bei der Düngung sollte darauf geachtet werden, dass die Stickstoffgaben gesplittet ausgebracht werden, damit wegen der hohen Auswaschungsgefahr immer genügend Stickstoff für die Pflanzen verfügbar ist. Der Pflanzenschutz sollte sich an die Krankheiten und Schädlinge, die eventuell vermehrt oder sogar neu auftreten, angepasst werden.

Des Weiteren kann das Fruchtartenspektrum diversifiziert werden, damit die Einbußen durch die Ertragsvariabilität der Arten nicht zu groß sind.

In längeren Trockenperioden muss die Bewässerung gesichert sein, unter Umständen wird hier sogar eine künstliche Bewässerung notwendig.

Bei zu hoher Wasserverfügbarkeit, vor allem in den Herbstmonaten, sollte allerdings auch darüber nachgedacht werden, ob eine Entwässerung nötig ist.

Schließlich ist noch der Erosionsschutz zu nennen. Wassererosion kann zum Beispiel durch Minimalbestelltechnik verhindert werden, Winderosion durch die Pflanzung von Windschutz.

 

Wie kann sich die Pflanzenzüchtung an die veränderten Bedingungen anpassen?

Die Pflanzenzüchtung kann sich anpassen, indem sie vor allem breite Herkünfte der Arten nutzt. So können Kreuzungen mit Wildformen durchgeführt werden. Vorteilhaft an dieser Maßnahme ist die hohe Anzahl an Resistenzen der Wildformen.

Sortenkreuzung ist natürlich auch eine Möglichkeit, hierbei sollten im Vorfeld spezielle Zuchtziele (z.B. Trockentoleranz) festgelegt werden.

Die Selektionsbedingungen können verbessert werden, indem bestimmte Klimasituationen im Gewächshaus oder einer Klimakammer simuliert werden.

Pflanzen lassen sich auch durch gentechnische Verfahren verändern und somit an die veränderten Bedingungen anpassen. Dazu werden gezielt Gene mit Hilfe von Restriktionsenzymen und Ligasen in Plasmide eingebaut, welche mit Hilfe von Vektoren in die Pflanzen eingeschleust werden.

Dieses Verfahren ist allerdings sehr kostenintensiv und spielt in Deutschland auf Grund strenger Gesetzesauflagen keine Rolle.

Pflanzenzuchtunternehmen sollten dafür sorgen, dass immer qualitativ hochwertiges Saatgut verfügbar ist, sodass die derzeitige Qualität zum mindest beibehalten werden kann oder sogar verbessert wird.

 

Passt sich die Landwirtschaft mit entsprechenden Maßnahmen an, so kann sie relativ gut mit dem Klimawandel fertig werden, tut sie dies allerdings nicht, so ist langfristig mit sinkenden Erträgen zu rechnen.

 

 

 

 

 

 

Handout:

Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft

 

1.) Auswirkungen der steigenden Temperatur:

 

positive Effekte

negative Effekte
  • Begünstigung des Pflanzenwachstums
  • Verlängerung & früherer Beginn der Wachstumsperiode
  • Ertrags- & Qualitätssteigerung bei Wärme liebenden Pflanzen (Temperaturoptimum höher)
  • Ertragsanstiege in Nordeuropa
  • Beschleunigung der Mineralisierungsprozesse im Boden à Verlust der Bodenfruchtbarkeit
  • Ausbreitung von Krankheiten / Schädlingen
  • Verkürzung determinierter Entwicklungsprozesse (Enzymaktivität eingeschränkt) à Ertragseinbußen, Qualitätsminderung
  • erhöhte Verdunstung

 

 

2.) Auswirkung der veränderten Niederschläge:

 

à Abnahme der Sommer-Niederschläge

à Zunahme der Winter- & Stark-Niederschläge

 

positive Effekte

negative Effekte
  • Nutzung der höheren Bodenfeuchte im Frühjahr
  • bessere Befruchtung bei Fremdbefruchtern
  • zunehmende Überschwemmungs- & Erosionsgefahr
  • Schädigung der Pflanzen durch Hagel
  • Auswaschung von Nährstoffen

 

 

3.) Auswirkungen des steigenden CO2-Gehalts:

 

positive Effekte

negative Effekte
  • verbesserter Aufbau organischer Substanz (höhere Fotosyntheseleistung bei steigendem CO2-Gehalt)
  • Fixierung von CO2 durch C4-Pflanzen (theoretisch Vorteil, ABER: lediglich Ausgleich des CO2-Ausstoßes durch die Landwirtschaft)
  • Veränderung der Gewebezusammensetzung (bis zu 15% Verlust der Kleberproteine beim Weizen)

 

 

 

 

Anpassungsmöglichkeiten an die durch den Klimawandel bedingten Bedingungen

 

1.) Anpassung der Produktionstechnik:

2.) Anpassung der Pflanzenzüchtung:

 

Der Klimawandel wird sich auf die Pflanzenproduktion auswirken. Besonders durch Wetterextreme steigt das Erzeugungsrisiko.

Ohne Anpassungsmaßnahmen ist mit sinkenden Erträgen zu rechnen.

Dennoch kann die Landwirtschaft mit entsprechenden Maßnahmen in der Pflanzenzüchtung und in der Produktionstechnik relativ gut mit dem Klimawandel fertig werden.

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Quellen: